способ конвертирования двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

СПОСОБ КОНВЕРТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, преимущественно четырехтактного, заключающийся в переоборудовании двигателя, предназначенного для работы на углеводородном топливе, на питание водородным путем замены системы подачи углеводородного топлива на систему подачи водорода, изменения степени сжатия двигателя и проведения регулировок системы подачи водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения обратных вспышек во впускном тракте, в процессе проведения регулировок коэффициент избытка воздуха при питании водородом на номинальном режиме устанавливают в соответствии с соотношением

2: =

где и ₀ - степень сжатия соответственно после и до конвертирования двигателя на питание водородом,

при этом минимальные значения коэффициента избытка воздуха _min и степени сжатия _min устанавливают в соответствии с соотношениями

_min = 1,225 + 0,186₀ - 0,1612₀ +

+ 0,0841₀₀ + 0,0067₀² -

- 0,00339 ₀₀² ,

_min = 0,38 + 3,424₀ - 1,122₀ +

+ 1,202 ₀ + 0,0978₀² - 0,0495₀₀² ,

где ₀ - минимальное экспериментальное значение коэффициента избытка воздуха, при котором не наблюдается обратная вспышка в двигателе со степенью сжатия ₀.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания, работающим на водороде.

Известны способы работы ДВС, при которых водород подают во впускной тракт [1] .

Однако в таких способах имеет место нарушение рабочего процесса, именуемое обратной вспышкой, которая проявляется в виде хлопков во впускном коллекторе, приводящих к остановке двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ работы ДВС, при котором водород непрерывно подают в смесительное устройство и затем образовавшаяся водородовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя [2] .

В этом способе перед впускным каналом всегда находится гомогенная смесь водорода с воздухом, что обеспечивает высокую полноту сгорания даже очень обедненной (до = 6) рабочей смеси.

Однако при работе двигателя на водородовоздушных смесях, близких по составу к стехиометрическому, наблюдается нарушение рабочего процесса в виде обратных вспышек.

Целью изобретения является повышение надежности работы двигателя путем устранения обратных вспышек во впускном тракте.

Поставленная цель достигается тем, что в способе конвертирования двигателя внутреннего сгорания, преимущественно четырехтактного, заключающемся в переоборудовании двигателя, предназначенного для работы на углеводородном топливе, на питание водородом путем замены системы подачи углеводородного топлива на систему подачи водорода, изменения степени сжатия двигателя и проведения регулировок системы подачи водорода, коэффициент избытка воздуха при питании водородом на номинальном режиме устанавливают в соответствии с соотношением

= где и _o - степень сжатия соответственно после и до конвертирования двигателя на питание водородом; при этом минимальные значения коэффициента избытка воздуха _min и степени сжатия _min устанавливают в соответствии с соотношениями _min= 1,225+0,186 _o-0,1612 _o+ + 0,0841 _{o o} + 0,0067 _o²- -0,00339 _{o o}²;

_min = 0,38+3,424 _o-1,122 _o+ +1,202 _{o o}+ 0,0978 _o²-0,0495 _{o o}², где _o - минимальное экспериментальное значение коэффициента избытка воздуха, при котором не наблюдается обратной вспышки в двигателе со степенью сжатия _o.

На чертеже изображена схема двигателя, реализующего предлагаемый способ.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и головку 3 цилиндра, образующие камеру 4 сгорания. В головке 3 цилиндра расположен впускной клапан 5, соединяющий камеру 4 сгорания с впускным трактом 6, к которому подключен впускной коллектор 7. На входе во впускной коллектор 7 установлено топливоподающее устройство 8.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На четырехтактном двигателе внутреннего сгорания со степенью сжатия _o, предназначенном для работы на углеводородном топливе, производят переоборудование на питание водородом путем замены системы подачи углеводородного топлива (карбюратор) на устройство 8, например смеситель. После этого проводят эксперимент на моторном стенде, в результате которого определяют минимальное значение коэффициента избытка воздуха d_min при котором не наблюдается обратной вспышки. Затем изменяют степень сжатия двигателя так, чтобы она находилась в интервале _min = 0,38+3,424 _o-1,122 _o+ +1,202 _{o o}+ 0,0978 _o²-0,0495 _{o o}²,

_min= 1,225+0,186 _o-0,1612 _o+ + 0,0841 _{o o} + 0,0067 _o²- -0,00339 _{o o};

При открытом впускном клапане 5 полученная в топливоподающем устройстве 8 водородовоздушная смесь по впускному коллектору 7 и впускному тракту 6 головки 3 цилиндра поступает в цилиндр 1, где сжимается поршнем 2, воспламеняется и происходит преобразование энергии расширяющихся газов во вращательную энергию вала. При этом устройство 8 для подачи водорода регулируют так, чтобы коэффициент избытка воздуха на номинальном режиме был равен

=

В результате изменения степени сжатия и поддержания соответствующего ей коэффициента избытка воздуха на номинальном режиме достигается такое снижение температуры отработавших газов двигателя на водороде, при котором отсутствуют обратные вспышки во впускном тракте. При этом мощность водородного двигателя равна теоретическому ее значению до _o и _o = 1.

(56) 1. Woolley R. L. and Henriksen D. L. Water induction in hydrogen Ic engines. - In 1 st world hydrogen energy conf. proc. : In 3 vol. (Midmi Beach, Florida. 1-3 march 1976), 1976, vol. 3, p. 6C-3-6C-24.

2. Billings R. E. A hydrogen - povered masse transit system. - In 1 st world hydrogen energy conf. proc. : In 3 vol. (Miami Beach, Florida, 1-3 march 1976), 1976, vol. 3, p. 7c. -27-7c-40.