013925 B1 013925 013925 B1 B1

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
013925
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации
и выдачи патента:
2010.08.30
(21)
Номер заявки:
200970064
(22)
Дата подачи:
2007.06.12
(54)
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(51) Int. Cl. F02F 1/18 (2006.01)
F02M 21/02 (2006.01)
F02M 25/10 (2006.01)
F02M 27/02 (2006.01)
(74)
CN-A-1229878
DE-U1-8504780
JP-A-05086966
CN-A-1952362
013925
(31) A 1086/2006
(56)
(32) 2006.06.28
(33) AT
(43) 2009.08.28
(86) PCT/AT2007/000283
(87) WO 2008/000004 2008.01.03
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец:
ФИГЛЬ ГЕРХАРД (AT)
Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
B1
013925
B1
(57)
Двигатель внутреннего сгорания по меньшей мере с одним поршневым цилиндром (1), с охватывающим сдвоенные газовые инжекторы (2) корпусом (3) с двумя впускными отверстиями (4) для
раздельной подачи газообразных водорода и кислорода в камеру (5) сгорания поршневого цилиндра (1), с двумя управляемыми по давлению и времени электрическими впускными клапанами (6) и соответствующими дозирующими иглами (7) в корпусе, причем камера (5) сгорания
имеет выпускное отверстие (15) для выброса продукта сгорания, а обшивку камеры сгорания
образует катализатор (20) термолиза, который имеет два полых цилиндра (25, 26), установленных
дистанцировано и концентрично относительно друг друга и образующих между собой промежуточную камеру (27), причем стенки полых цилиндров (25, 26), ограничивающие промежуточную
камеру, снабжены металлическим покрытием (28) для отвода теплоты сгорания, воздействующей
на внутренний полый цилиндр (25), причем внешний полый цилиндр (26) снабжен впускным
отверстием (29) для подачи воды, выпускным отверстием (30) для отвода гремучего газа и температурным датчиком для управления подачей воды.
013925
Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания по меньшей мере с одним поршневым
цилиндром.
В двигателях внутреннего сгорания в результате сгорания ископаемых, биологических, твердых или
газообразных энергоносителей в камере сгорания цилиндра образуются вредные вещества, как, например, оксид азота (NOX), диоксид углерода (CO2), частицы сажи или пыли, загрязняющие окружающую
среду.
Изобретение направлено на устранение этого недостатка и на создание двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего режим работы, максимально безопасный для окружающей среды. Двигатель
внутреннего сгорания согласно изобретению характеризуется тем, что он содержит охватывающий сдвоенные газовые инжекторы корпус с двумя впускными отверстиями для раздельной подачи газообразных
водорода и кислорода в камеру сгорания поршневого цилиндра, причем корпус снабжен двумя управляемыми по давлению и времени электрическими впускными клапанами и соответствующими дозирующими иглами, причем камера сгорания имеет выпускное отверстие для выброса продукта сгорания и при
этом обшивку камеры сгорания образует катализатор термолиза, который имеет два полых цилиндра,
установленных дистанцировано и концентрично относительно друг друга и образующих между собой
промежуточную камеру, причем ограничивающие промежуточную камеру стенки полых цилиндров
снабжены металлическим покрытием для отвода теплоты сгорания, воздействующей на внутренний полый цилиндр, причем внешний полый цилиндр снабжен впускным отверстием для подачи воды, выпускным отверстием для отвода гремучего газа и температурным датчиком для управления подачей воды.
Предпочтительно, чтобы выпускное отверстие камеры сгорания закрывалось с помощью пружинного клапана, управляемого распределительным валом двойного действия.
В соответствии с одним другим вариантом изобретения два впускных клапана корпуса имеют по
катушке, якорю и пружине сжатия.
В соответствии с еще одним вариантом изобретения пружинный клапан в положениях поршня от
нижней и до почти самой верхней мертвой точки открыт при примерно 160°С.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примере осуществления со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 схематически изображен разрез части двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению
со сдвоенными газовыми инжекторами и катализатором термолиза, на фиг. 2 схематически в деталях
изображены сдвоенные газовые инжекторы, а на фиг. 3 схематически изображен весь двигатель внутреннего сгорания целиком.
Согласно фиг. 1 и 2 двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один поршневой
цилиндр 1 и один охватывающий сдвоенные газовые инжекторы 2 корпус 3 с двумя впускными отверстиями 4 для раздельной подачи в камеру 5 сгорания энергоносителя газообразного водорода (Н2) и кислорода (О2) в соотношении 2:1, причем два электрических впускных клапана 6, управляемых по давлению и времени, в соответствии с требованиями режима точно управляют подачей энергоносителя с помощью двух дистанцированных, расположенных в корпусе дозируюших игл 7. Два впускных клапана 6
содержат по катушке 8, якорю 9 и пружине 10 сжатия.
Двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению не имеет впускного отверстия для воздуха,
поскольку для реакции газообразных кислорода и водорода нет необходимости в подаче воздуха.
Поскольку в процессе пуска маховой момент отсутствует, коленчатый вал 11, изображенный на
фиг. 3, приводится в движение с помощью не показанного электрического пускового устройства, причем
при положении поршня почти перед самой верхней мертвой точкой сдвоенные газовые инжекторы 2
впрыскивают в камеру 5 сгорания газообразные водород и кислород в миллисекундном диапазоне. В фазе холодного пуска благодаря принудительному зажиганию, например с помощью искры зажигания или
стержня зажигания, впрыснутая водородно-кислородная газовая смесь в соотношении 2:1 (гремучий газ)
сжигается. По достижении постоянной температуры сгорания приблизительно 700°С принудительное
зажигание отключается, а самовоспламенение подстраивается под предварительно заданное положение
поршня. В ходе последующего рабочего такта газовая смесь сгорает при температуре до 3000°С и появляются молекулы воды, причем в результате увеличения давления и объема газовой смеси поршень 12
перемещается в направлении нижней мертвой точки цилиндра 1. Маховая масса 13, соединенная с коленчатым валом 11, перемещает поршень 12 в направлении верхней мертвой точки, причем при положениях поршня от нижней мертвой точки до почти верхней мертвой точки при примерно 160°С с помощью
пружинного клапана 17, управляемого распределительным валом 16 двойного действия, открывается
выпускное отверстие 15, выполненное в головке 14 цилиндра, и молекулы воды направляются в водяной
резервуар 18 отработавших газов. Молекулы воды, скопившиеся в водяном резервуаре 18 отработавших
газов, направляются в резервуар 19 с чистой водой, а затем в образующий обшивку (футеровку) камеры
сгорания двигателя внутреннего сгорания катализатор 20 термолиза, который термически разлагает молекулы воды на газообразный водород и газообразный кислород. Образовавшаяся газовая смесь направляется в устройство 21 с охлаждающей жидкостью, вследствие чего водяной пар, присутствующий в незначительном количестве, конденсируется и превращается в воду. Затем чистая газовая смесь водород/кислород подается в газоразделительное устройство 22, отделяющее газообразный водород от газообразного кислорода. Затем разделенные газы сжимаются в компрессоре 23 высокого давления и акку-1-
013925
мулируются в аккумулирующих устройствах 24 с тем, чтобы в качестве энергоносителя снова быть направленными в двигатель внутреннего сгорания.
Катализатор 20 термолиза содержит два концентрических полых цилиндра 25 и 26, установленных
с интервалом предпочтительно 1-2 мм, которые образуют промежуточную камеру 27, снабженную металлическим покрытием 28 предпочтительно из платины, палладия, иридия, осмия, родия или т.п. Внешний полый цилиндр 26 снабжен расположенным вблизи его нижней поверхности радиально проходящим
впускным отверстием 29 для подачи воды и расположенным вблизи его верхней поверхности радиально
проходящим выпускным отверстием 30 для выхода гремучего газа в устройство 21 с охлаждающей жидкостью. Тепло, выделяемое в результате сгорания энергоносителя в камере 5 сгорания внутреннего полого цилиндра 25, в случае платинового металлического покрытия 28 внутреннего полого цилиндра 25 нагревает его до температуры около 1200°С и приводит его в раскаленное состояние. Вода, текущая через
впускное отверстие 29 в промежуточную камеру 27, непосредственно превращается сильно нагретыми
полыми цилиндрами 25 и 26 в перегретый водяной пар (2Н2О), причем в результате взаимодействия водяного пара с платиновым покрытием 28 перегретые молекулы водяного пара термически разлагаются с
образованием гремучего газа (2Н2+О2), смеси газообразных водорода (2Н2) и кислорода в объемном соотношении Н:O=2:1. С помощью температурного датчика 31, установленного перед выпускным отверстием 30, подача воды регулируется таким образом, чтобы образовавшийся перегретый водяной пар поддерживал температуру раскаленного платинового покрытия 28 постоянно на уровне идеальной температуры приблизительно 1200°С.
Двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению может быть как четырехтактным, так и
двухтактным, поскольку собственных тактов всасывания и сжатия не требуется. Поэтому угол зажигания
для каждого цилиндра в рабочем режиме может переключаться с 720 на 360°, благодаря чему увеличение
мощности двигателя внутреннего сгорания возможно без задержки.
Преимущество изобретения состоит в том, что не образуется никаких вредных веществ, как, например, оксид азота (NOX), диоксид углерода (СО2), частицы сажи или пыли, так что загрязнения окружающей среды не происходит.
Само собой разумеется, что описанный вариант выполнения в рамках общей идеи изобретения может иметь различные модификации. Например, в качестве двигателя внутреннего сгорания может быть
предусмотрен роторно-поршневой двигатель.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Двигатель внутреннего сгорания по меньшей мере с одним поршневым цилиндром (1), отличающийся тем, что он содержит охватывающий сдвоенные газовые инжекторы (2) корпус (3) с двумя впускными отверстиями (4) для раздельной подачи газообразных водорода и кислорода в камеру (5) сгорания
поршневого цилиндра (1), причем корпус (3) оснащен двумя управляемыми по давлению и времени
электрическими впускными клапанами (6) и соответствующими дозирующими иглами (7), причем камера (5) сгорания имеет выпускное отверстие (15) для выброса продукта сгорания, и при этом обшивку камеры сгорания образует катализатор (20) термолиза, который имеет два полых цилиндра (25, 26), установленных дистанцировано и концентрично относительно друг друга и образующих между собой промежуточную камеру (27), причем стенки полых цилиндров (25, 26), ограничивающие промежуточную
камеру, снабжены металлическим покрытием (28) для отвода теплоты сгорания, воздействующей на
внутренний полый цилиндр (25), и при этом внешний полый цилиндр (26) снабжен впускным отверстием
(29) для подачи воды, выпускным отверстием (30) для отвода гремучего газа и температурным датчиком
(31) для управления подачей воды.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что выпускное отверстие (15) камеры сгорания закрывается с помощью пружинного клапана (17), управляемого распределительным валом
(16) двойного действия.
3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, отличающийся тем, что впускные клапаны (6) корпуса (3) имеют по катушке (8), якорю (9) и пружине (10) сжатия.
4. Двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что пружинный клапан (17) в положениях поршня от нижней мертвой точки и до почти самой верхней мертвой точки открыт при примерно 160°.
5. Двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что он выполнен без
впускающих воздух отверстий.
6. Двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он для работы с
четырьмя тактами или, соответственно, с двумя тактами выполнен с углом зажигания 720 или, соответственно, 360° для каждого цилиндра.
-2-
013925
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-3-