початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2165031
СПОСІБ ВНУТРІШНЬОЇ ОЧИЩЕННЯ вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння

Ім'я заявника: Дудишев Валерій Дмитрович; Зав'ялов Станіслав Юрійович
Ім'я винахідника: Дудишев Валерій Дмитрович; Зав'ялов Станіслав Юрійович
Ім'я патентовласника: Дудишев Валерій Дмитрович; Зав'ялов Станіслав Юрійович
Адреса для листування: 121069, Москва, Трубніковскій пров. 21, стор.2, Зав'ялову С.Ю.
Дата початку дії патенту: 1998.08.10

Винахід відноситься до двигунобудування, зокрема до автотранспорту, і може знайти широке застосування в сучасному автотранспорті для зниження токсичності вихлопних газів. Винахід дозволяє забезпечити взаємопов'язаний синтез впливів на топливовоздушную суміш для інтенсифікації роботи ДВС. Спосіб внутрішньої очищення вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння шляхом підвищення потужності і тривалості електричних імпульсів запалювання паливної суміші в камерах згоряння полягає в тому, що одночасно збіднюють паливну суміш шляхом введення регульованої додаткової повітряного струменя у впускний тракт під кутом до потоку паливної суміші до досягнення мінімальної токсичності вихлопних газів при збереженні стійкої роботи двигуна у всіх режимах. У карбюраторних двигунах внутрішнього згоряння вводять додаткову повітряну струмінь з атмосфери під дросельну заслінку карбюратора перпендикулярно потоку паливоповітряної суміші.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до машинобудування, конкретніше до двигунобудування і автотранспорту, і може знайти широке застосування в сучасному автотранспорті для зниження токсичності його відходять вихлопних газів (ВГ). Винахід може бути реалізовано в будь-яких двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ) з будь-яким числом поршнів і камер, а й роторних і газотурбінних, і допоможе в створенні екологічно чистого і економічного транспорту з ДВС.

Незважаючи на значну кількість розробок і патентів в даній області техніки, автотранспорт і раніше далекий від екологічного досконалості і вносить до 70% сумарного токсичного забруднення атмосфери міст планети.

Всі відомі винаходи у вигляді способів і пристроїв екологічного очищення ВГ ДВЗ можна поділити на зовнішні (очищення ВГ в випускному тракті ДВС) і внутрішні (безпосередньо в самому ДВС). Проведемо короткий аналіз відомих винаходів і патентів по цій темі. Найбільше застосування поки знаходять способи і пристрої зовнішньої очищення ВГ безпосередньо у випускному тракті ДВС.

Відомі і широко застосовувана хімічні способи і пристрої зовнішньої очищення вихлопних газів ДВС шляхом беспламенного каталітичного допалювання токсичних компонентів вихлопних газів у випускному тракті ДВС на активній поверхні хімічного стільникового каталізатора, покритої тонким шаром платини, паладію, родію і ін. (Патент Росії N 2023178, N 2023176, заявка Японії 62-167721).

Незважаючи на значне застосування таких способів і пристроїв очищення ВГ на іноземних автомобілях, вони мають серйозні і непереборні недоліки. Недоліки даних технічних рішень полягають у складності і дорожнечі їх реалізації, оскільки для їх працездатності необхідна система точного інжекторного вприскування палива ДВС, поки практично непріменяемим в Росії; відносно низькому терміні експлуатації через хімічне забруднення поверхні каталізатора і неремонтоспособності таких пристроїв; обмеженою сферою застосування, тільки на автомобілях з бензиновими ДВС, які працюють на неетильованому бензині через непрацездатність хімічного стільникового каталізатора при наявності в ВГ домішок сажі, сірки, свинцю і ін.

Відомі способи і пристрої механічного сепарування твердих і рідких домішок вихлопних газів, характерних для дизельного транспорту, шляхом їх механічного сепарування шляхом обертання потоку вихлопних газів з наступним накопиченням сажі і часток масла в спеціальних бункерах з систематичним видаленням (див., Наприклад, патент Росії N 2023175 ). Їх недолік полягає в складності реалізації, значних енерговитратах і великий матеріаломісткості, оскільки обсяг сепарованого сажі великий через її низької щільності. Термічний розклад сажі неекономічно і призводить до збільшення обсягу окису вуглецю.

Відомі плазмові способи і пристрої по дожига вихлопних газів шляхом пропускання вихлопних газів через факел низькотемпературної плазми (а.с. СРСР N 1460368). Їх недолік полягає в значних енерговитратах, у витраті додаткового палива, несприятливих температурних режимах вихлопної труби при її перегрів плазмою. Крім того, зростає обсяг окислювача, а значить, і вихлопних газів ДВС.

Відомі способи і пристрої електрофільтрованія вихлопних газів ДВС (а.с. N 117574; N 1404664) шляхом впливу електричним полем на електрично заряджені частинки (тверді і рідкі) вихлопних газів з їх електростатичним осадженням на спеціальні електроди з подальшим систематичним видаленням осаду. Недолік їх полягає в низькій надійності через труднощі забезпечення надійної електроізоляції різнойменно заряджених пластин електрофільтру в умовах осадження сажі, кіптяви на внутрішній поверхні пластин і високих температур.

Відомі комбіновані електрохімічні способи і пристрої очищення вихлопних газів ДВС, наприклад, а.с. N 1188343, їм притаманні всі недоліки каталітичного допалювання вихлопних газів і електрофільтрів для їх очищення. Відомі способи очищення вихлопних газів від сажі шляхом її електротермічного розкладання (а.с. N 181534). Однак даний спосіб і вельми енерговитрат і неприйнятний для автотранспорту з низькою потужністю електрогенератора. Відомі способи внутрішньої екологічного очищення ВГ ДВЗ шляхом поліпшення якості підготовки паливо-повітряної суміші (ТВС), наприклад, механічним дробленням крапель палива (патент РФ N 1772391), за допомогою поліпшення випаровування палива з використанням пористих матеріалів на шляху потоку бензину (патент РФ N2006645), шляхом попереднього підігріву палива (патент РФ N 1784069) та ін.

Відомі пристрої поліпшення якості підготовки ТВС, що містять спеціальні обертові крильчатки, сітки-випарники на шляху ТВС, встановлені, наприклад, в карбюраторі ДВС (патент РФ N 1772391, патент РФ N 1784069). Їх недолік полягає в створенні додаткового аеродинамічного опору у впускному тракті двигуна і зниженні його потужності при колишньому витраті палива.

Відомі способи і пристрої внутрішньої екологічного очищення ВГ ДВЗ за допомогою внутрішньої інтенсифікації процесу займання паливо-повітряної суміші (ТВС) в камерах згоряння ДВС, наприклад, шляхом збільшення потужності електричної іскри запалювання ТВС від більш потужної електронної системи іскрового або плазмового запалювання (патенти РФ NN 1835462, 1838664, 2002975) - будь-який з цих патентів може бути прототипом. Незважаючи на деяке зниження окису вуглецю і вуглеводнів у складі ВГ від їх реалізації (до 30-40%), ці аналоги не дозволяють багаторазово знизити СО, С _x Н _x, а вміст окису азоту можуть навіть збільшити через підвищення температури полум'я в камерах згоряння двигуна.

Даний спосіб-прототип має і недоліки, пов'язані зі збільшенням споживаної потужності ДВС у зв'язку з підвищенням електричного навантаження від такої системи запалювання на бортову електричну мережу, збільшенням рівня електричних перешкод, зниженням терміну служби автомобільних електросвечей в зв'язку з швидким електрокоррозіонним зносом центрального електрода свічки. Всі наведені аналоги і прототип, звичайно, і дають зниження токсичності ВГ ДВЗ, однак у зв'язку з неоптимальним співвідношенням палива і повітря у впускному тракті двигуна, особливо на холостому ходу ДВС, при закритій дросельної заслінки карбюратора, ці способи не дозволяють забезпечити глибоку екологічну очистку ВГ ДВС і, крім того, знижують ступінь стійкості двигуна, особливо в перехідних режимах. Крім того, при цьому зростає аеродинамічний опір впускного тракту, що призводить до зниження потужності ДВС.

Завдання пропонованого способу полягає у взаємопов'язаному синтезі цих обох впливів на ТВС для інтенсифікації роботи ДВС, оскільки для глибокого збіднення ТВС, хоча б на холостому ходу, і різкого зниження токсичності ВГ ДВЗ при одночасному підвищенні економічності ДВС необхідно одночасно з розведенням палива повітрям збільшувати ступінь однорідності ТВС і одночасно підвищувати потужність і тривалість впливу високовольтних імпульсів запалювання для інтенсифікації займання і стабілізації горіння ТВС в камерах згоряння двигуна.

Завдання досягається за рахунок того, що у відомому способі внутрішнього очищення вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння шляхом підвищення потужності і тривалості електричних імпульсів запалювання паливної суміші в камерах згоряння одночасно збіднюють паливну суміш шляхом введення регульованої додаткової повітряного струменя під кутом до потоку паливної суміші до досягнення мінімальної токсичності вихлопних газів при збереженні стійкої роботи двигуна у всіх режимах.

Розвиток способу полягає в тому, що в карбюраторних двигунах внутрішнього згоряння вводять додаткову повітряну струмінь з атмосфери під дросельну заслінку карбюратора перпендикулярно потоку паливо-повітряної суміші.

Розвиток способу полягає в тому, що регулювання додаткової повітряного струменя здійснюють на холостому ходу по максимуму оборотів двигуна при повністю закритій дросельної заслінки.

Розвиток способу полягає в тому, що одночасно іонізують і електростатично розпилюють паливо і озонують усмоктуване повітря сильним електричним полем з напруженістю не менше 1 кВ / см.

Розвиток способу полягає в тому, що в двигунах з інжекторним уприскуванням палива додатковий повітряний струмінь з атмосфери вводять поперечно потоку паливної суміші або тангенціально по відношенню до нього через калібровані отвори в кожному з впускних колекторів навпаки зрізу паливних форсунок.

Розвиток способу полягає в тому, що розпилюють через голку-шприц в додатковий повітряний струмінь водяну дистильовану аерозоль, причому одночасно обробляють їх сильним електричним полем з напруженістю не нижче 1 кВ / см.

Розвиток способу полягає в тому, що регулюють витрату додаткового повітря і водяної аерозолі та параметри електричного поля, яким обробляють паливо і додаткову повітряно-водяну суміш, в залежності від режиму роботи двигуна і якості його палива за умовою мінімуму токсичності вихлопних газів.

Реалізація запропонованого способу внутрішньої екологічного очищення ВГ бензинового ДВС показана на прикладі карбюраторного ДВС (фіг. 1,2). Пристрій для здійснення способу є модернізованим бензиновий ДВС і складається з повітряного фільтра 1, карбюратора 2, паливної камери поплавця 3 з топливопроводом 4 і електроізольований від корпусу двигуна паливної форсункою 5, приєднаної до паливопроводу 4, пристрій забезпечений додатковою електроізольований проставкой 6, розміщеної під карбюратором 2, що містить металеву розпилюючи сітку 7, револьверний механічний регулятор 8 подачі додаткового повітря з насвердлені на його барабані каліброваними отворами 9 (діаметрами 0,3 мм - 4 мм) по центру впускного колектора 10, камери згоряння ДВС 11, акумуляторну батарею 12, приєднаної до високовольтного регульованим перетворювача напруги з вихідним напругою від 5 до 30 кВ, прохідний електроізолятор 14, через який подають електричний потенціал на паливну форсунку 5, систему електрозажіганія 15 (показана схематично), тонкі патрубки 16 для подачі водяної аерозолі і додаткового повітря під дросельну заслінку карбюратора 2 .

Пристрій працює наступним чином. При запуску двигуна на холостому ходу у впускному колекторі 10 створюється розрядження повітря, під дією якого з паливної форсунки 5 випливає і дробиться паливо в основному повітряному потоці, що проходить через повітряний фільтр 1. Однак у зв'язку з практично повністю закритою дросельною заслінкою карбюратора 2 (вона на фіг. 1,2 не відображено) в цьому режимі ДВС паливна суміш зазвичай переобогащенная і погано перемішана з повітрям, що і призводить до підвищеної токсичності ВГ.

У нашому випадку додатковий потік повітря, що надходить у впускний тракт 10 через калібрований отвір 9 регулятора 8 подачі повітря перпендикулярно основному потоку паливної суміші, збіднює її і одночасно забезпечує її краще перемішування (гомогенизацию), що і призводить до більш повному згорянню такої суміші за умови підвищеної потужності (в 1,5-2 рази) електричних імпульсів запалювання від системи запалювання 15. Додатковий ефект очищення ВГ від реалізації даного способу виникає внаслідок електростатичного дроблення через взаємного відштовхування електрично однойменно заряджених крапель палива і озонування повітря під дією електричного поля між паливної форсункою 5 і сіткою 7. Відомо, що озон є в порівнянні зі звичайним повітрям набагато сильнішим окислювачем, тому озонування повітря у впускному колекторі ДВС і інтенсифікує процес займання і горіння паливної суміші, що і покращує чистоту ВГ, а впорскування водяній аерозолі через патрубки 16 у впускний колектор 10 призводить до зниження в камерах 11 двигуна температури палаючої суміші до рівня, що забезпечує умови мінімального освіти в процесі її горіння токсичних окислів азоту.

Найбільш простий спосіб налаштування пристрою на мінімум токсичності ВГ на холостому ходу ДВС полягає в регулюванні інтенсивності додаткового повітряного потоку шляхом зміни діаметрів отворів 9 поворотом барабана регулятора 8 до фіксування максимальних обертів двигуна при незмінній витраті палива. Дійсно, в процесі експериментів спостерігалося майже 5% збільшення цих оборотів при оптимальному розведенні і змішуванні паливної суміші додатковим поперечним потоком повітря через отвір 9.

В результаті, як показали стендові випробування способу на ДВС від ВАЗ 2106, досягається стійка робота ДВС на всіх режимах при збідненості паливної суміші в двоє і більше разів, а токсичність ВГ (СО, С _{x H x,NO} x і ін. Складові) внаслідок більш інтенсивного і повного згоряння паливної суміші в камерах згоряння 11 знижується на 50-90%.

Зрозуміло, що при подачі надмірної кількості повітря у впускний колектор 10 ДВС через регулятор подачі 8 з отвором 9 максимального діаметра, наприклад 4 мм, виходить сверхобедненной паливна суміш, яка не запалюється від системи запалювання 15. Саме цей ефект дозволяє використовувати запропонований спосіб і як ефективне засіб захисту від угону автомобіля, для цього достатньо лише на стоянці виставити регулятором 8 максимальне прохідний отвір 9 у впускному колекторі 10 двигуна. Природно, для нормального штатного запуску двигуна необхідно зменшити перетин цього отвору 9 або взагалі заглушити його регулятором 8.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб внутрішньої очищення вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння шляхом підвищення потужності і тривалості електричних імпульсів запалювання паливної суміші в камерах згоряння, що відрізняється тим, що одночасно збіднюють паливну суміш шляхом введення регульованої додаткової повітряного струменя у впускний тракт під кутом до потоку паливної суміші до досягнення мінімальної токсичності вихлопних газів при збереженні стійкої роботи двигуна у всіх режимах.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в карбюраторних двигунах внутрішнього згоряння вводять додаткову повітряну струмінь з атмосфери під дросельну заслінку карбюратора перпендикулярно потоку паливо-повітряної суміші.

3. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що регулювання додаткової повітряного струменя здійснюють на холостому ходу по максимуму оборотів двигуна при повністю закритій дросельної заслінки.

4. Спосіб за пп.1 - 3, що відрізняється тим, що одночасно іонізують і електростатично розпилюють паливо і озонують усмоктуване повітря сильним електричним полем з напруженістю не менше 1 кВ / см.

5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в двигунах з інжекторним уприскуванням палива додатковий повітряний струмінь з атмосфери вводять поперечно потоку паливної суміші або тангенціально по відношенню до нього через калібровані отвори в кожному з впускних колекторів навпаки зрізу паливних форсунок.

6. Спосіб за пп.1 і 2, що відрізняється тим, що розпилюють через голку-шприц в додатковий повітряний струмінь водяну дистильовану аерозоль, причому одночасно обробляють їх сильним електричним полем з напруженістю не нижче 1 кВ / см.

7. Спосіб за п.6, що відрізняється тим, що регулюють витрату додаткового повітря і водяної аерозолі та параметри електричного поля, яким обробляють паливо і додаткову повітряно-водяну суміш, в залежності від режиму роботи двигуна і якості його палива за умовою мінімуму токсичності вихлопних газів.

Версія для друку
Дата публікації 09.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів