CZ249996A3 - Method of supplying steam in sucked air of internal combustion engine and apparatus for making the same - Google Patents

Description

_r Oblas.t-techniky^

Vynález se týká způsobu dodávání páry do nasávaného vzduchu k motoru s vnitřním spalováním, a zařízení pro provádění způsobu.

Dosavadní stav techniky

Princip dodávání vodní páry do nasávaného vzduchu k motoru je znám. ?o se provádí, mezi jinými, v takzvaných turbodmychadlem přeplňovaných motorech......s-· vnitřním* spalováním. Takové zvlhčování vzduchu poskytuje především, snížení emisí oxidů dusíku. To má zvláštní význam v motorech, které pracují s přebytkem vzduchu a proto nemohou být opatřeny zrojcestnými katalyzátory. Je ' známo také stejným způsobem dodávat odpařené palivo do motorů poháněných alkoholem.

Zařízení pro dodávání vodní páry do nasávaného vzduchu k motoru je známo z patentu US 4,632,067. V tomto -zařízení, jako v dalších známých zařízeních působících stejným způsobem, tvoří se vodní pára přímým ohříváním vody pomocí topného prvku, načež se vodní pára mísí se vzduchem, který .se dodává do motoru. Tato technika odpařování vody vyžaduje vysokopotenciálovou energii v poměrně velkém množství. Kromě toho, regulace množství přiváděné vodní páry (nebo některé jiné páry)· je obtížná, poněvadž ' pára se pro dosažení optimálního výsledku musí přivádět v rovnoměrném množství na litr vzduchu, a průtok nasávaného vzduchu často silně kolísá během krátkých časových úseků.

Podstata vynálezu

Hlavním cílem předloženého vynálezu je poskytnout způsob dodávání páry do nasávaného vzduchu a zařízení pro provádění'' tohoto' způsobu', které odstraní výše uvedené nevýhody známých postupů a drasticky sníží' úroveň emisí oxidů dusíku motoru s vnitřním spalováním a zároveň zvýší stupeň vvužití caliva.

Tohoto hlavního cíle je dosaženo způsobem a zařízením podle nároku 1, respektive 5. Přímým odpařením kapaliny v nasávaném vzduchu, které je získáno, je možné dosáhnout jako zvláštní výhody samoregulace množství páry v nasávaném

-vzduchů,^takž.e_^uení_potřebná - samostatná- regulace.„.množství vzduchu v nasávaném vzduchu.

Dalším, cílem vynálezu je získání energie pro odpaření z nízkopotenciálové odpadní energie produkované při spalovacím procesu v motoru.

Tohoto cíle je dosaženo způsobem podle nároků 2 nebo 3 a zařízením podle nároků 7 nebo 8.

Přehled obrázků na výkresech

Dále následuje detailnější popis výhodného provedení způsobu a zařízení podle vynálezu za. pomoci výkresu, na kterém jediný obrázek představuje motor s vnitřním, spalováním, ks kterému je připojeno vytvoření vynalezeného zařízení.

PříKládý^provedení vynálezu .· Obrázek ilustruje motor 1 s vnitřním spalováním' se šesti válci 2. Motor je turbodmychadlem přeplňovaný vznětový motor. Turbodmychadlo obsahuje turbínu 2/ která je připojena na výstup spalin z motoru 1 pomocí vedení ý spalin. Turbína* pohání pomocí hřídele 5 kompresor 2 pro stlačování vzduchů,, dodávaného do motoru 1 na straně- sání prvním vedením 7 vzduchu. Mezi kompresorem 2 ^a motorem 1 je upraven zvlhčovači prostředek 8, kterým je v tomto vytvoření zvlhčovači věž 8' připojená pro dodávání vodní páry do nasávaného vzduchu předtím, než je přiveden' do motoru 1 pomocí druhého vedení 9 vzduchu. Vodní .pára je vyráběna zt vody .přiváděné z nádrže IQ přes tepelný výměník 11 do zvlhčovači věže 8. V tepelném výměníku 11 se voda ohřívá chladící vodou z motoru, která cirkuluje kolem tepelného výměníku 11 vedením 12. Voda se přivádí do horní části zvlhčovači věže 2' zatímco vzduch se přivádí do spodní části zvlhčovači věže 2- Voda se ve zvlhčovači věži 2 rozptyluje pomocí trysky (neznázorněné) na mlhu, ' která padá dolů, a shromažďuje se na dně zvlhčovači věže 8, ze které se odvádí do tanku 10 vedením 13. Současně se do zvlhčovači věže 8 přivádí pod tlakem vzduch a proudí nahoru a ven do druhého vedení 2 vzduchu. Ve zvlhčovači věži 9 je vzduch a voda ve vzájemném styku, přičemž proudí v opačných směrech. Palivo se dodává do motoru 1 pomocí přívodu 14 paliva, a motor je připojen ke generátoru 15.

věže 8. Voda se se do horní části

Dodávání páry . se děje následovně. Nasávaný vzduch se stlačuje kompresorem jj, který je přes hřídel 5 poháněn turbínou 3, která je zase poháněna spalinami z motoru' _1. Stlačený a tím také ohřátý nasávaný vzduch se veda do spodní části zvlhčovači věže 8, avšak je-li tó vhodné, nad vodu shromážděnou ve spodku zvlhčovači shromažďuje v nádrži 10 a přivádí zvlhčovači věže S, a na své cestě prochází přes tepelný výměník'a 'ohřívá se Z Ve 'zvlhčovači'- věži 8- se voda rozptyluj εν mlhu a prochází, padajíc dolů zvlhčovači věží 8, nasávanými, vzduchem proudícím, vzhůru zvlhčovači věží 8. Část vody se odpaří a jde s nasávaným, vzduchem ven zs zvlhčovači věže 8_ do spalovací komory motoru 1. Přivádí se tak značně větší proud vody ve srovnání s proudem vody, který se odpaří. V důsledku toho se výparná energie odebírá z této vody. To se nazývá změna entalpie. Když dochází k odpařování tímto způsobem v plynné směsi, nastává odpařování při podstatně -n-í-ž-šíoh—t.ep.lo.t.ách.^n.ež^v-_p.řípadě, - že je. přítomna...j enom.,voda,, jako je tomu u známého postupu, protože odpařování se děje při parciálním tlaku, jaký právě jeví vodní pára v plynné směsi. To znamená, že v blízkosti bodu, kde se vzduch dodává do zvlhčovači věže 8_, nastává odpařování při velmi nízké teplotě, která narůstá směrem vzhůru zvlhčovači věží 8_, jak narůstá obsah vlhkosti a tedy parciální tlak. Protože silné odpařování nastává, jak bylo zmíněno výše, při relativně velmi nízké teplotě, je možné použití nízkopotenciálové energie pro'proces odpařování. Nízkopotenciálové energie se získává ve velkém množství jako přebytečné teplo z motoru 1 v chladící vodě nebo ve spalinách. Chladící voda, jak je zmíněno výše, spaliny,- nebo- obojí, mohou být -použity pro předehřátí vody předtím, než je dodávána do zvlhčovači věže

8.

výše popsané výhodné provedení způsobu a zařízení podle vynálezu je třeba chápat pouze jako příklady, v rozsahu vynálezu, jak je definován v připojených patentových nárocích, jsou možné četné modifikace. Například místo vody ·-***může” být*odpařována⁴¹j^á!<áloo 1*iv^požádovaná ’a' vhodná kapalina. Tryska, která rozptyluje kapalinu, může být nahrazena např. uspořádáním, přes které nebo skrze které, . podle jeho konstrukce, proudí kapalina ke dnu zvlhčovacího prostředku.

Claims (6)

1. Způsob dodávání do nasávaného vzduchu, který se dodává do motoru (1) s vnitřním spalováním, zahrnující krok uvádění nasávaného vzduchu do styku s kapalinou ve zvlhčovacím prostředku (8), přičemž dodávání páry se provádí současným přiváděním nasávaného vzduchu a kapaliny do zvlhčovacího prostředku (8) a uváděním nasávaného vzduchu a kapaliny do protisměrného proudění zvlhčovacím prostředkem (8), vyznačující se tím, že zahrnuje kroky stlačení nasávaného vzduchu před dodáváním páry a použití energie obsažené v chladící vodě nebo ve spalinách motoru (1) k předehřevu kapaliny předtím, než se dodává do zvlhčovacího prostředku (8).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky dodávání kapaliny do horní části zvlhčovacího prostředku (8); rozptylování kapaliny na mlhu; ponechání mlhy volně.padat,.dolů zvlhčovacím prostředkem (8); přivádění nasávaného vzduchu do spodní části zvlhčovacího prostředku (8) a ponechání nasávaného vzduchu proudit vzhůru mlhou.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky přivádění kapaliny do horní části zvlhčovacího prostředku (8); rozstřikování kapaliny nad tělesem uspořádaným v uvedeném zvlhčovacím prostředku (8) a-· --ponechání kapaliny proudit dolů po tělese; a přivádění nasávaného vzduchu do spodní části zvlhčovacího prostředku (8) a ponechání nasávaného vzduchu proudit vzhůru po tělese.

Η

·.

4/

4. Zařízení pro dodávání páry do nasávaného vzduchu, dodávaného do motoru s vnitřním spalováním, obsahující zvlhčovači prostředek (8), který má první připojeni pro přivádění kapaliny do zvlhčovacího prostředku (8) a druhé připojení pro přivádění nasávaného vzduchu do zvlhčovacího prostředku (8), přičemž zvlhčovači prostředek (8) je upraven pro provádění dodávání páry do nasávaného vzduchu uváděním na s’á van ého“ v z du chu' a kapaliny do vzájemného styku při. proudění zvlhčovacím prostředkem (8) v opačných směrech, vyznačující se tím, že zařízení dále obsahuje předehřívac (11), který je- připojen na první připojení zvlhčovacího prostředku (8) pro předehřátí kapaliny před jejím přiváděním do zvlhčovacího prostředku (8), předehřívac (11) je přípojem, buď na chladící vodu nebo na spaliny motoru (1) pro předání energie obsažené v chladící vodě· do uvedené kapaliny, a že druhé připojení uvedeného zvlhčovacího prostředku (8) je připojeno ke kompresoru (o), připojeného k motoru, upraveného pro stlačení nasávaného vzduchu.

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující, se tím^ že v horní části zvlhčovacího prostředku (8) je uspořádána tryska, která je připojena na první- připojení, pro rozstřikování a rozptylování kapaliny na' mlhu.

6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že ve zvlhčovacím prostředku (8) je namontováno uspořádání, po kterém kapalina proudí dolů.