Дудышев В.Д.
академик
Контакт с автором: ecolog@samaramail.ru
http://new-energy21.ru
моб.8 927 726 23 83
скайп Dud063

Реферат

Как известно, углеводородное топливо, без которого  немыслима современная цивилизация, во всем мире весьма дорогое, и по ряду объективных причин оно  будет и далее дорожать. Поэтому ученые многих стран активно работают над созданием альтернативы углеводородному топливу, а также над технологиями по радикальному снижению его потребления в частности, над экономичным  топливным транспортом с тепловыми моторами. Наиболее эффективные технические решения для энергетического совершенствования такого транспорта предлагаются на основе полезного использования воды и бросового тепла,  выделяемого в изобилии всеми тепловыми машинами. Как известно до сих пор, их КПД не более 20%. Особенно перспективно применение на тепловом транспорте оригинальных простых парогазовых реакторов, вырабатывающих синтез газ, в качестве замены основному топливу с экономией от 30 до 70%.

Именно такое прорывное техническое решение и рассмотрено в данной статье.   Предложено простое  устройство для радикальной экономии топлива в двигателе внутреннего сгорания, на основе стандартного электрогидромеханического устройства для омывки смотрового стекла автомобиля, содержащего накопительную емкость для воды, электронасос, присоединенный по цепи электропитания к бортовой аккумуляторной батарее, две водяные форсунки – распылители воды, шланг для подачи воды в электронасос и  шланг, соединяющий выход электронасоса с этими  водяными форсунками.

Для экономии топлива ДВС  в известное устройство добавлен дозатор воды, размещенный в подающем шланге, между электронасосом и  этими форсунками, испарительный реактор для приготовления паротопливного газа, размещенный плотно на выпускном коллекторе теплового, обратный клапан, жаропрочные шланги  и  штуцеры, ввернутые в выпускной коллектор, в испаритель и в воздушный тракт ДВС, соединенные жаропрочными шлангами  для соединения испарителя воды и реактора между собою и с выпускным коллектором ДВС. Причем первая водяная форсунка установлена выходным соплом непосредственно  в воздушном тракте двигателя, а вторая водяная форсунка через обратный клапан присоединена к испарителю воды. размещенному на выпускном коллекторе ДВС, причем на вход испарителя присоединен жаропрочным шлангом через штуцер –дополнительный отвод с выпускного коллектора ДВС,  а выход испарителя присоединен через штуцеры иным жаропрочным шлангом к воздуховоду ДВС, за воздушным фильтром, причем в известное устройство  также добавлены  также электронный широтно-импульсный регулятор напряжения, электрически включенный между аккумуляторной батареей  и клеммами электропитания упомянутого электронасоса, причем устройство дополнено   также релейным датчиком температуры двигателя, и датчиком расхода топлива, подключенными на  входы  устройства управления  регулятора напряжения.

Вследствие высокой температуры в камерах сгорания прогретого двигателя , влага из влажного воздуха и влажный паротопливный газ мгновенно испаряется, создавая дополнительную силу давления на поршни, а затем эта испаренная влага частично превращается (диссоциирует )термическим способом  в водород и кислород, которые эффективно сгорают вместе с топливной  смесью. В результате, дозированная подача воды в воздушный тракт ДВС приводит  к существенной экономии  топлива на всех режимах работы прогретого двигателя.

Устройства экономии топлива для теплового двигателя

Полезная модель относится к устройствам экономии топлива и снижения токсичности выхлопных газов тепловых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Точнее,  данная полезная модель относится к устройствам подачи воды в ДВС. История добавления воды в ДВС насчитывает около 100 лет. Появление идеи и первых устройств впрыска воды в ДВС возникло сразу же с его изобретением. Что-то подобное уже делали, например, в топках паровозов, котельных установках, практически везде, где происходил процесс сгорания. Да и сейчас, в инструкциях эксплуатации топок, турбин ТЭЦ есть нормативы, рекомендующие впрыскивать пар или воду в зону горения (аналоги в кн. Политехнический словарь,  М., 1976 г. c.83 ).
Однако известные устройства сложны, энергозатратны  и не приспособлены для применения для экономии топлива в ДВС, а  простых и апробированных конструкций устройств такого типа пока  нет. Наиболее близко по техническому решению и составу существенных признаков к заявляемой полезной модели стандартное автомобильное электрогидромеханическое устройство для подачи воды – омыватель смотрового стекла автомобиля.

Серийное автомобильное устройство для омывки стекол авто, содержащее: устройство подачи и распыления воды, включающее  емкость с водой, миниэлектронасос, подающие  шланги, распылительные форсунки и бортовой источник электропитания, присоединенный к нему через электрический тумблер  (прототип - электроустройство омывки смотрового стекла в книге «Электрооборудованию автомобилей ВАЗ «, издат. «За рулем»,2008 г., с. 96). Сущность  работы прототипа состоит в создании электронасосом давления воды  на его выходе, которое и приводит к подаче воды из накопительной емкости по шлангам к водяным форсункам и к  распылению воды на смотровые стекла автомобиля с целью их очистки от грязи и пыли.

При всех достоинствах и пользе применения прототипа, это известное устройство не приспособлено для  подачи воды непосредственно в ДВС, поскольку не имеет  дозатора и регулятора подачи воды, в нем также нет и устройства подачи воды в сам ДВС. Целью предлагаемого технического решения (данной полезной модели), является конструктивная доработка прототипа, для полезного применения его в  качестве устройства экономии топлива ДВС,  конкретнее, устранение существенных недостатков прототипа, для расширение  сферы его применения в качестве устройства экономии топлива в ДВС. Иными словами, целью полезной модели является модернизация известных серийных простых электрогидромеханических устройств для омывки стекол автомобилей применительно к подаче воды в камеры сгорания тепловых ДВС.

Технический результат в данной полезной модели достигается тем, что в известное серийное автомобильное электрогидромеханическое устройство для омывки лобового смотрового стекла, содержащее накопительную емкость для воды, электронасос, присоединенный по цепи электропитания к бортовой аккумуляторной батарее, две водяные форсунки для распыления воды, шланг для подачи воды в электронасос из накопительной емкости,   тройник, и шланги, соединяющий выход электронасоса через тройник  с этими  водяными форсунками, для достижения цели (экономии топлива в ДВС),  в известное устройство добавлен дозатор воды, размещенный в подающем шланге, между электронасосом и  этими водяными форсунками, испарительный реактор, предназначенный  для термического приготовления паротопливного газа, размещенный плотно на выпускном коллекторе теплового двигателя, обратный клапан, жаропрочные шланги  и  штуцеры, ввернутые в выпускной коллектор, в испаритель и в воздушный тракт ДВС , причем испарительный реактор соединен первым  жаропрочным шлангом  с выпускным коллектором теплового двигателя, и вторым  жаропрочным шлангом выход   испарительного реактора соединен  с патрубком  воздушного тракта теплового двигателя, за воздушным фильтром, причем первая водяная форсунка установлена выходным соплом непосредственно  в патрубке воздушного тракта двигателя, а вторая водяная форсунка через обратный клапан присоединена к испарительному реактору.

Причем в известное устройство  также добавлены  также электронный широтно-импульсный регулятор напряжения, электрически включенный между аккумуляторной батареей  и клеммами электропитания упомянутого электронасоса, причем устройство дополнено   также релейным датчиком температуры двигателя, и датчиком расхода топлива, подключенными на  входы  устройства управления  регулятора напряжения.

Описание устройства в статике

Устройство полезной модели показано  упрощенно в виде блок- схемы (рис.1) и содержит   емкость 1 для воды, водяной  электронасос  2, электрически присоединенный  к бортовой  аккумуляторной батарее 3, через регулятор напряжения 4 (широтно-импульсный), причем на вход его устройства управления 5,  присоединен датчик температуры двигателя 6, и датчик расхода топлива  7. Устройство содержит также гибкий водный шланг 8 , первый дозатор 9 и первую форсунку 10, воздушный тракт 11 и воздушный фильтр 12, а также и вторую форсунку 13 и второй дозатор воды 14, обратный клапан 15 (клапан давления), и дополнен испарительным реактором16,штуцерами 17, 18, 19 и 24 , а также двумя  жаропрочными шлангами 20, 21. Блок рабочих цилиндров ДВС 22 соединен  по входу с воздушным трактом 11, а по выходу с выпускным коллектором 23, на котором плотно размещен испарительный реактор 16.   Выход электронасоса 2  присоединен  гибким силиконовым шлангом 8 через дозатор  9 к первой водяной форсунке 10 , выходное сопло которой установлено в воздушном тракте 11 теплового двигателя  после его воздушного фильтра 12. Вторая водная форсунку 13 , присоединена через второй дозатор 14, и через обратный клапан 15 и тройник 16 к центральному  водяному шлангу 8, подающему воду от электронасоса 2, причем сопло второй форсунки 13  размещено плотно  в корпусе испарительного реактора 16 . Через штуцер 17, размешенный в реакторе 16  и штуцер 24, размещенный на выпускном патрубке 23 и через шланг 20 осуществляется подача выпускных горячих газов в испарительный реактор 16,  а через штуцеры 18, размещенный в испарительном реакторе 16 и штуцер 19, вмонтированный в воздуховод 11 сразу за воздушным фильтром 12 , соединенных между собою  жаропрочным шлангом 21 осуществляют подачу паротопливного газа из испарительного  реактор 16 в воздушный тракт 11 теплового мотора.

Устройство экономии топлива ДВС

Описание устройства в динамике

Полезная модель (рис.1) работает следующим образом. Вначале заливают воду в емкость 1 . Затем  включают и прогревают двигатель внутреннего сгорания (он показан на рис. 1 только частично). Затем при прогреве двигателя до 90 градусов, по команде релейного датчика температуры 6, срабатывает реле (не показано) и через устройство управления 5 включается в работу широтно-импульсный регулятор напряжения 4, подающий напряжением питания с аккумуляторной батареи 3 на электронасос 2 .Величина выходного напряжения с выхода  регулятора 4 определяется (задается) устройством управления 5 в зависимости от величины сигнала с датчика расхода топлива 7. Электронасос 2 подает воду из емкости 1 с регулируемым расходом и под регулируемым давлением через выходной шланг 8, дозатор 9 в  форсунку 10. Эта вода  по шлангу  8 подается от электронасоса 2  в форсунку 10, в дозированном количестве в зависимости от режима работы ДВС, и   распыляется соплом форсунки 10 в воздушном тракте 11 ДВС,  сразу после воздушного фильтра 12 .Во  впускном воздушном тракте 11  распыленная вода быстро смешивается с воздухом  и далее увлажненный таким способом воздух поступает вместе с топливом в камеры сгорания  ДВС 22.  В испарительный  реактор 16 поступают вода через форсунку13, и через штуцеры17, 24 и шланг 20 подведены в него   и горячие выхлопные газы.  В результате, благодаря сложным термохимическим реакциям, испарительный реактор 16 вырабатывает внутри себя, вследствие  сложного многостадийного взаимодействия теплоты, воды, пара и выхлопных газов – горючий синтетический влажный водородосодержащий углеводородный паротопливный газ. Его подают  по штуцерам 18,19 через жаропрочный шланг 21, одновременно  с водою, в  воздушный тракт 11.

Вследствие высокой температуры в камерах сгорания прогретого двигателя, влага из влажного воздуха мгновенно испаряется, создавая дополнительную силу давления на поршни теплового двигателя в камерах 22 .А затем испареная влага частично превращается (диссоциирует ) термическим способом  внутри камер сгорания 22 на водород и кислород, которые эффективно сгорают вместе с синтетическим паротопливным газом и прочей топливо-воздушной смесью. В результате, дозированная подача воды в воздушный тракт ДВС и приготовление и подачи в воздушный тракт 11 , под давлением и дополнительной паротопливного влажного  газа  приводит  к существенной экономии  топлива на всех режимах работы прогретого двигателя (до 50-60%), за счет повышения суммарной теплоты сгорания всего этого набора компонент, поступающих в камеры сгорания 22, а также и вследствие полноты сгорания исходной топливной смеси, что существенно снижает и токсичность  выхлопных газов ДВС, что и приводит  к многократному улучшению экологических показателей выхлопных газов любых видов транспорта с тепловыми ДВС.

Положительный эффект от применения данного устройства в ДВС

Данное устройство дозированной подачи воды и парогазовой компоненты  в двигатель ДВС по сути представляет собой эффективное устройство экономии топлива, а с другой стороны автоматизированную систему подачи воды в камеры сгорания ДВС,  то есть систему водяного впрыска с термоконтролем и подбором оптимального расхода воды в зависимости от частоты вращения двигателя. Наши опыты применения данного устройства в ДВС показали полезность данного устройства для уменьшение расхода топлива на 20% в городском цикле, и 30% в трассовом режиме, увеличение до 30% крутящего момента двигателя (особенно ощутимо в городском цикле), за счет увеличения крутящего момента (мощности) двигателя; возможность применения бензина с октановым числом ниже, чем предусмотрено изготовителем автомобиля, повышение компрессии и ресурса двигателя, снижение ударных нагрузок в работе кривошипно-шатунного механизма; полное исчезновение нагара на поршнях, клапанах, свечах и уменьшение выброса СО в три раза (достигается за счет оптимизации сгорания топлива); увеличения срока службы катализатора (достигается за счет оптимизации сгорания топлива и исчезновение нагара); более эффективное охлаждение двигателя ДВС в жаркий период, мягкость и значительное снижение шумности работы двигателя.

Уменьшение расхода топлива  при  подаче дозированного количества  воды в ДВС осуществляется за счет увеличения мощности двигателя, что позволяет водителю использовать более высокие передачи. Полный эффект достигается после 300-500 км пробега (после снятия нагара с цилиндропоршневой группы). Легкость эксплуатации данного устройства экономии топлива ДВС осуществляется за счет полной автоматизации всех процессов микроконтроллерной системой.

Формула на полезную модель

Устройство для экономии топлива в двигателе внутреннего сгорания, содержащее накопительную емкость для воды, электронасос, присоединенный по цепи электропитания к бортовой аккумуляторной батарее, две водяные форсунки для распыления воды, шланг для подачи воды в электронасос из накопительной емкости,   тройник, и шланги, соединяющий выход электронасоса через тройник  с этими  водяными форсунками, отличающееся тем, что  в известное устройство добавлен дозатор воды, размещенный в подающем шланге, между электронасосом и  этими форсунками, испарительный реактор для приготовления паротопливного газа, размещенный плотно на выпускном коллекторе теплового двигателя, обратный клапан, жаропрочные шланги  и  штуцеры, ввернутые в выпускной коллектор, в испаритель и в воздушный тракт ДВС, причем испарительный реактор соединен первым  жаропрочным шлангом  с выпускным коллектором теплового двигателя, и вторым  жаропрочным шлангом выход   испарительного реактора соединен  с патрубком  воздушного тракта теплового двигателя, за воздушным фильтром, причем первая водяная форсунка установлена выходным соплом непосредственно  в патрубке воздушного тракта двигателя, а вторая водяная форсунка через обратный клапан присоединена к испарительному реактору, причем в известное устройство  также добавлены  также электронный широтно-импульсный регулятор напряжения, электрически включенный между аккумуляторной батареей  и клеммами электропитания упомянутого электронасоса, причем устройство дополнено   также релейным датчиком температуры двигателя, и датчиком расхода топлива, подключенными на  входы  устройства управления  регулятора напряжения.

Ссылки:

1. Дудышев В.Д. Методы и устройства радикальной экономии топлива и одновременного улучшения экологии журнал Электрик номер 9 -2005 год Киев, с.34 - 38
2. Видео опыта работы топливного газогенератора Дудышева
3. Дудышев В.Д. Дешевый топливный газ –электроосмосом Экология и промышленность России -2008 г.