Устройство для снижения токсичности и повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания

1)    Цель выполнения НИОКР: Снижение токсичных выбросов, содержащихся в выхлопных газах автомобильных двигателей, экономия топлива как бензиновых, так и дизельных моторов. Повышение чистоты воздуха над городской территорией.
2)    Назначение научно-технического продукта (изделия): Оборудование автомобильных двигателей приставками для рекуперации тепла выхлопных газов, получение водяного пара, введение его в рабочие цилиндры двигателей. На этой основе достигается снижение температуры горения топлива (в~2 раза), уменьшение токсичности выхлопа (в 10 раз по СО), снижение потребления топлива (на 50 – 65%) с сохранением мощности.
3)    Научная новизна предлагаемых в проекте решений: Техническая идея не имеет аналогов как в отечественной, так и в зарубежной технике. Введение водяного пара, полученного путём рекуперации тепла выхлопных газов, в рабочие цилиндры двигателей внутреннего сгорания было предложено и апробировано в Уфе в 1994 г. Дальнейшего развития не получило из-за отсутствия финансирования.
4)    Обоснование необходимости проведения НИОКР: Проведение НИОКР необходимо для разработки схемы и конструкции в новых условиях, когда автомобильные двигатели работают с подачей топлива путём непосредственного впрыска в цилиндры. Это требует исследований процесса подачи пара, количественных измерений тепломассопереноса, разработки новой конструкции парогенератора, а также исследования механических характеристик модифицированного двигателя.
5)    Современное состояние исследований и разработок по данному проекту: Все работы по данной тематике, выполненные в 1994 – 1995 г.г., были прекращены из-за прекращения финансирования. Из анализа научно-технических и патентных источников можно сделать вывод, что этой тематикой никто не занимается. Наработки, сделанные 20 лет назад, могут лечь в основу новых разработок, конкурентов которым нет.
6)    Основные технические параметры, определяющие количественные, качественные и стоимостные характеристики продукции (в сопоставлении с существующими аналогами, в т.ч. мировыми):
 
       Теоретически достижимая экономия топлива, % ………….………….. 63
       Теоретически возможный тепловой к.п.д. двигателя, % …………….…80
       Реальное снижение потребления топлива, полученное
          экспериментально, % …………………………………………………. 52
       Температура горения топлива в среде пара, °С ………..……………...850
       Расход воды, кг воды/кг топлива …………………...…………………..1,2
       Уменьшение токсичности выхлопа по СО, % ………………….. 800-1000
 
Аналоги: каталитическое дожигание выхлопных газов на основе платиновых катализаторов снижают токсичность по СО на 500-600%, стоимость катализатора в 8-12 раз больше, чем стоимость предлагаемой установки. Более близких аналогов не существует.
 
7)    Конструктивные требования: Установка может быть изготовлена на любом машиностроительном предприятии, поскольку не содержит технологически сложных приёмов и процессов. Для работы в зимних условиях в воду добавляют антифриз, либо подогревают воду электронагревателем. Установка может быть смонтирована на автомобиле на специализированном предприятии после предварительной проверки компрессии рабочих цилиндров. Специальное требование: в установке используется дистиллированная вода во избежание осаждения солей в теплообменнике.
 
8)    Требования по патентной защите (наличие патентов):
      Патенты RU № 2033553, 2094642. Существенные отличия от прототипов заключаются в способе и устройстве получения и введения в цилиндры водяного пара.
       Разработан комплект технической документации, изготовлен и испытан в реальных условиях экспериментальный образец, проведено освоение производства и выпущена пробная серия изделий.
 
9)    Основные публикации по теме проекта: Шаньгин Е.С., Касимов Л.Н. Повышение термического КПД двигателей внутреннего сгорания. / Технические проблемы сферы сервиса: Тем. сб. науч. Трудов / УТИС – Уфа, 1996. Разд. II. С.  42-47.
В статье декларируется метод повышения термического КПД двигателя внутреннего сгорания путём введения в рабочие цилиндры водяного пара, полученного рекуперацией тепла выхлопных газов.