EA034101B1 - Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method - Google Patents
Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method Download PDFInfo
- Publication number
- EA034101B1 EA034101B1 EA201800271A EA201800271A EA034101B1 EA 034101 B1 EA034101 B1 EA 034101B1 EA 201800271 A EA201800271 A EA 201800271A EA 201800271 A EA201800271 A EA 201800271A EA 034101 B1 EA034101 B1 EA 034101B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- guide apparatus
- fuel combustion
- housing
- internal combustion
- flow
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 42
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
- F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания движущегося транспортного средства и стационарного механического привода.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the exhaust system of an internal combustion engine of a moving vehicle and a stationary mechanical drive.
Предшествующий уровень техникиState of the art
В настоящее время используются различные способы и устройства для повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, которые предназначены для уменьшения вредных выбросов.Currently, various methods and devices are used to increase the efficiency of fuel combustion in an internal combustion engine, which are designed to reduce harmful emissions.
Известно устройство для очистки (патент RU № 2373409, МПК F02B 75/10, опубл. 20.11.2009), встраиваемое на автомобильную выхлопную трубу, которое содержит корпус и акустический резонатор, выполненный в виде кольцевого четвертьволнового резонатора. Устройство с одной стороны закрыто отражательной крышкой с кольцевым пазом. Внутри корпуса расположено упорное кольцо с кольцевым пазом. Между упорным кольцом и крышкой размещена цилиндрическая втулка, имеющая отверстия для сообщения кольцевой полости четвертьволнового резонатора с внутренней полостью втулки. Между торцом корпуса и упорным кольцом по окружности корпуса расположен ряд отверстий для выхода очищенного выхлопного газа.A device for cleaning (patent RU No. 2373409, IPC F02B 75/10, publ. 11/20/2009), built into a car exhaust pipe, which contains a housing and an acoustic resonator made in the form of an annular quarter-wave resonator. The device is closed on one side by a reflective cover with an annular groove. A thrust ring with an annular groove is located inside the housing. Between the thrust ring and the cover there is a cylindrical sleeve having holes for communicating the annular cavity of the quarter-wave resonator with the internal cavity of the sleeve. Between the end of the housing and the thrust ring around the circumference of the housing is a series of openings for the outlet of the cleaned exhaust gas.
Недостатком устройства является неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания, что приводит к загрязнению окружающей среды.The disadvantage of this device is the incomplete combustion of fuel in an internal combustion engine, which leads to environmental pollution.
Известен глушитель (WO 9402718, МПК F01N 1/00, опубл. 1994.02.03) шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, который содержит установленные в крайних перегородках лопаточные завихрители, ширина лопаток которых увеличивается по потоку газов. Глушитель обеспечивает разгон газов до столь высокой скорости, что на выходе двигателя при закрытии его выпускного клапана образуется технический вакуум, способствующий выводу газов топливной смеси из следующего цилиндра и лучшему наполнению его воздушно-бензиновой смесью.Known muffler (WO 9402718, IPC F01N 1/00, publ. 1994.02.03) of the noise of the exhaust gases of an internal combustion engine, which contains blade swirlers installed in the extreme partitions, the width of the blades of which increases along the gas stream. The muffler provides acceleration of gases to such a high speed that a technical vacuum is formed at the engine outlet when closing its exhaust valve, which helps to remove the gas from the next cylinder and to better fill it with an air-gas mixture.
Недостатком является то, что глушитель имеет большие габариты и сложность изготовления.The disadvantage is that the silencer has large dimensions and manufacturing complexity.
Известна горелка промежуточного подогрева (патент RU 2551716, МПК F02C 6/00, опубл. 27.05.2015), содержащая проточный канал для потока горячего газа с трубкой, расположенной вдоль указанного проточного канала, выступающей в проточный канал для впрыскивания топлива на плоскость впрыска, перпендикулярную продольной оси канала, причем канал и трубка образуют область образования завихрений выше по потоку от плоскости впрыска и область смешивания ниже по потоку от плоскости впрыска в направлении потока горячего газа.Known burner intermediate heating (patent RU 2551716, IPC F02C 6/00, publ. 05.27.2015) containing a flow channel for the flow of hot gas with a pipe located along the specified flow channel, protruding into the flow channel for injecting fuel onto the injection plane perpendicular the longitudinal axis of the channel, the channel and the tube forming a region of turbulence upstream of the injection plane and a mixing region downstream of the injection plane in the direction of flow of hot gas.
Недостатком горелки является недостаточное уменьшение вредных выбросов.The disadvantage of the burner is insufficient reduction of harmful emissions.
Известна система выпуска двигателя (варианты) (полезная модель RU 150646, МПК F01N 13/10, опубл. 20.02.2015), содержащая выпускной канал, содержащий выпуск сообщений по текучей среде с по меньшей мере одной камерой сгорания в двигателе и встроенной в головку блока цилиндров в двигателе, и элемент вращения потока, содержащий по меньшей мере одну лопасть, расположенный на выпуске выпускного клапана, закручивая поток воздуха выхлопных газов, выходящих из выпускного клапана.A known engine exhaust system (options) (utility model RU 150646, IPC F01N 13/10, publ. 02/20/2015), containing an exhaust channel containing the release of messages on the fluid with at least one combustion chamber in the engine and built into the head of the block cylinders in the engine, and a flow rotation element comprising at least one blade located at the outlet of the exhaust valve, swirling the air flow of exhaust gases leaving the exhaust valve.
Недостатком этой системы является отсутствие образования стоячих волн, влияющих на процесс горения и увеличения КПД двигателя.The disadvantage of this system is the lack of the formation of standing waves that affect the combustion process and increase engine efficiency.
Известна полезная модель (RU № 123463, МПК F01N 3/02, опубл. 27.12.2012 ), которая относится к области машиностроения и может быть использована в автомобилях для очистки выхлопных газов от токсичных соединений с целью снижения загрязнения атмосферы. В конструкции устройства используют разрядники для получения электрических разрядов для разложения примесей и получения кислорода.A known utility model (RU No. 123463, IPC F01N 3/02, publ. 12/27/2012), which relates to the field of engineering and can be used in cars to clean exhaust gases from toxic compounds in order to reduce atmospheric pollution. The design of the device uses arresters to obtain electrical discharges for the decomposition of impurities and oxygen.
Недостатком данной полезной модели является сложность ее применения.The disadvantage of this utility model is the complexity of its application.
Известен способ и устройство для уменьшения вредных компонентов и загрязняющих примесей в выхлопных газах двигателя (патент RU 2168053, МПК F02M 27/06, F02B 51/06, опубл. 10.06.2000). В одном варианте реализации настоящего изобретения озон, образующийся под влиянием ультрафиолетового излучения, имеющего длину волны, равную 185 нм, вводят во впуск двигателя внутреннего сгорания для обеспечения более полного восстановления горючего, повышения эффективности и уменьшения содержания вредных компонентов.A known method and device for reducing harmful components and pollutants in the exhaust gases of the engine (patent RU 2168053, IPC F02M 27/06, F02B 51/06, publ. 10.06.2000). In one embodiment of the present invention, ozone generated under the influence of ultraviolet radiation having a wavelength of 185 nm is introduced into the inlet of the internal combustion engine to provide a more complete recovery of fuel, increase efficiency and reduce the content of harmful components.
Недостатком данного устройства является сложность способа для практического применения.The disadvantage of this device is the complexity of the method for practical use.
Известен способ и устройство для системы выпуска отработавших газов (евразийский патент (№ 014725, МПК F02B 27/06, F01N 5/04, F01N 5/06, опубл. 2011.03.28), создающие стоячие волны, для поддержания режима вибрационного горения в двигателе внутреннего сгорания путем организации движения отработавших газов в устройстве в виде двух взаимодействующих потоков. Взаимодействующие потоки представляют собой закрученный (периферийный) и центральный, приводящие к созданию стоячих волн, согласующихся с вибрационным режимом горения топливной смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания в период рабочего хода поршня двигателя внутреннего сгорания.A known method and device for an exhaust system (Eurasian patent (No. 014725, IPC F02B 27/06, F01N 5/04, F01N 5/06, publ. 2011.03.28), creating standing waves, to maintain vibration combustion in the engine internal combustion by organizing the movement of exhaust gases in the device in the form of two interacting flows.The interacting flows are swirling (peripheral) and central, leading to the creation of standing waves, consistent with the vibrational mode of combustion of the fuel mixture in the engine cylinders th combustion during the working stroke of the internal combustion engine.
Предлагаемое изобретение позволяет осуществить более полное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания, однако не позволяет снизить содержание вредных веществ в выхлопных газах до минимального значения.The present invention allows for more complete combustion of the fuel in the internal combustion engine, however, it does not allow to reduce the content of harmful substances in the exhaust gases to a minimum value.
Таким образом, существует потребность в разработке способов повышения эффективности сгораThus, there is a need to develop ways to increase combustion efficiency
- 1 034101 ния топлива и устройств для систем выпуска отработавших газов, для систем впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания, для камер сгорания.- 1 034101 fuel and devices for exhaust systems, for air intake systems in an internal combustion engine, for combustion chambers.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, являются разработка способа повышения эффективности сгорания топлива с одновременным уменьшением вредных выбросов и разработка устройства для его осуществления.The problem solved by the invention is the development of a method of increasing the efficiency of fuel combustion while reducing harmful emissions and the development of a device for its implementation.
Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention
Поставленная задача решается с помощью способа повышения эффективности сгорания топлива с использованием устройства, в котором создают стоячие волны для поддержания режима вибрационного горения путем организации движения газов в устройстве в виде двух взаимодействующих потоков, закрученного и центрального, приводящих к созданию стоячих волн.The problem is solved by a method of increasing the efficiency of fuel combustion using a device in which standing waves are created to maintain vibrational combustion by organizing the movement of gases in the device in the form of two interacting flows, swirling and central, leading to the creation of standing waves.
Используют устройство с плоскими отклоняющими пластинами 5, которые установлены в направляющем аппарате 4 под углом 35-45° к центральной оси 6 для создания стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода.A device with flat deflecting plates 5 is used, which are mounted in the guide apparatus 4 at an angle of 35-45 ° to the central axis 6 to create a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in the oxygen molecule.
Предпочтительно устройство устанавливают в системе выпуска отработавших газов или в системе впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания или в камеру сгорания топлива.Preferably, the device is installed in an exhaust system or in an air intake system in an internal combustion engine or in a fuel combustion chamber.
Поставленная задача решается с помощью устройства для повышения эффективности сгорания топлива, включающего корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, направляющий аппарат 4 потока газов, корпус 1 выполнен в виде гладкой цилиндрической трубы, в которой расположен направляющий аппарат 4 закручивания потока газов, выполненный в виде плоских отклоняющих пластин 5, установленных неподвижно на внутренней поверхности цилиндрической трубы, под углом к центральной оси 6 с переменными, возрастающими по ходу потока газов поверхностями, с образованием приосевой области, свободной от отклоняющих пластин 5, соосно связывающей направляющий аппарат 4 закручивания потока газов с генерирующей камерой 7, генерирующая камера 7 связана соосно с диффузором 8, который имеет форму пустотелого усеченного конуса, установленного меньшим основанием во внутренний объем генерирующей камеры 7 и соединенного герметично с генерирующей камерой 7 большим основанием усеченного конуса.The problem is solved with the help of a device for increasing the efficiency of fuel combustion, including a housing 1 with input 2 and output 3 holes, a directing apparatus 4 for gas flow, the housing 1 is made in the form of a smooth cylindrical pipe in which there is a directing apparatus 4 for swirling the gas flow, made in in the form of flat deflecting plates 5 mounted fixedly on the inner surface of the cylindrical pipe, at an angle to the central axis 6 with variables increasing along the surface of the gas flow, with the image by associating an axial region free of deflecting plates 5, coaxially connecting a guiding apparatus 4 for swirling the gas flow with a generating chamber 7, the generating chamber 7 is connected coaxially with a diffuser 8, which has the form of a hollow truncated cone installed by a smaller base in the internal volume of the generating chamber 7 and connected hermetically with generating chamber 7 with a large base of a truncated cone.
В направляющем аппарате 4 установлены плоские отклоняющие пластины 5 под углом 35-45° к центральной оси 6, длина устройства L составляет 1,1-1,6 диаметра D корпуса, а длина устройства L составляет 2,2-3,2 длины l направляющего аппарата 4.In the guide apparatus 4, flat deflecting plates 5 are installed at an angle of 35-45 ° to the central axis 6, the length of the device L is 1.1-1.6 of the diameter D of the housing, and the length of the device L is 2.2-3.2 of the length l of the guide apparatus 4.
Предпочтительно диаметр d меньшего основания диффузора составляет 0,4-0,8 диаметра D корпуса.Preferably, the diameter d of the smaller base of the diffuser is 0.4-0.8 of the diameter D of the housing.
Предпочтительно устройство устанавливают в системе выпуска отработавших газов или в системе впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания или в камеру сгорания топлива.Preferably, the device is installed in an exhaust system or in an air intake system in an internal combustion engine or in a fuel combustion chamber.
В предлагаемом способе в устройстве создают резонансный пик стоячей волны, соответствующий собственной частоте кислорода. С помощью предлагаемого устройства создают стоячую волну с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода. При резонансе молекула кислорода распадается на атомарный кислород почти без затрат энергии внешнего воздействия, попадая в резонансный режим стоячей волны.In the proposed method, a resonant peak of a standing wave corresponding to the natural frequency of oxygen is created in the device. Using the proposed device create a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in an oxygen molecule. At resonance, an oxygen molecule breaks up into atomic oxygen almost without the cost of external energy, falling into the resonant mode of a standing wave.
В предлагаемом устройстве струя с периферии камеры попадает в желоб, образованный торцом камеры и его цилиндрической частью и образует пару сил, которая закручивая столб газа, образует разрежение в приосевой области, куда устремляются не участвующие в потоках газы, образуя встречное течение, приводящие к столкновению молекул кислорода и топлива, организуя процесс горения так, что оно происходит по всей камере сгорания, которое происходит в резонансном режиме (по отношению к молекуле кислорода), тем самым вызывая распад свободных молекул кислорода и интенсифицируя процесс.In the proposed device, the jet from the periphery of the chamber enters the trench formed by the end of the chamber and its cylindrical part and forms a pair of forces, which, twisting the gas column, forms a rarefaction in the axial region, where gases not participating in the flows rush, forming a counter flow, leading to a collision of molecules oxygen and fuel, organizing the combustion process so that it occurs throughout the combustion chamber, which occurs in resonance mode (with respect to the oxygen molecule), thereby causing the decomposition of free molecules oxygen and intensifying the process.
Установив устройство на входной магистрали, упорядочивают движение воздуха на входе в коллектор и подготавливая воздух к движению по задаваемой траектории за счет разрежения в приосевой области закрученного потока.By installing the device on the inlet line, the air movement at the inlet to the manifold is ordered and the air is prepared for movement along a predetermined path due to rarefaction in the axial region of the swirling flow.
Взаимодействующие потоки представляют собой закрученный (периферийный) и центральный, приводящие к созданию стоячих волн, согласующихся с вибрационным режимом горения топливной смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания в период рабочего хода поршня двигателя внутреннего сгорания.The interacting flows are swirling (peripheral) and central, leading to the creation of standing waves, consistent with the vibrational mode of combustion of the fuel mixture in the cylinders of internal combustion engines during the stroke of the piston of the internal combustion engine.
Техническими результатами заявляемого решения являются повышение эффективности сгорания топлива и уменьшение количества выброса вредных веществ в атмосферу.The technical results of the proposed solution are to increase the efficiency of combustion of fuel and reduce the amount of emission of harmful substances into the atmosphere.
Ниже приведен один из возможных вариантов устройства для реализации заявляемого способа и показано образование стоячих волн с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода при работе устройства.Below is one of the possible variants of the device for implementing the proposed method and shows the formation of standing waves with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in an oxygen molecule during operation of the device.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлен общий вид заявленного устройства в разрезе.In FIG. 1 shows a General view of the claimed device in section.
На фиг. 2 показана схема установки заявленного устройства в ДВС или в камеру сгорания.In FIG. 2 shows a diagram of the installation of the claimed device in an internal combustion engine or in a combustion chamber.
Но фиг. 3 показано место установки заявленного устройства для котлов серии ДКВР.But FIG. 3 shows the installation location of the claimed device for boilers series DKVR.
- 2 034101- 2 034101
Устройство включает (фиг. 1) корпус 1, выполненный в виде гладкой цилиндрической трубы с входным 2 и выходным 3 отверстиями. Устройство содержит направляющий аппарат 4 закручивания потока отработавших газов. Направляющий аппарат 4 выполнен в виде плоских отклоняющих пластин 5, установленных неподвижно на внутренней поверхности трубы под углом α°, равным 35-45° к центральной оси 6. В направляющем аппарате 4 имеется свободная приосевая область вокруг центральной оси 6, соосно связывающей аппарат 4 с генерирующей камерой 7. Генерирующая камера 7 связана с диффузором 8. Диффузор 8 имеет форму пустотелого усеченного конуса, установленного меньшим основанием усеченного конуса d во внутренний объем генерирующей камеры 7 и соединенного герметично с генерирующей камерой 7 большим основанием усеченного конуса D.The device includes (Fig. 1) the housing 1, made in the form of a smooth cylindrical pipe with input 2 and output 3 holes. The device comprises a guide apparatus 4 for swirling the exhaust gas stream. The guide apparatus 4 is made in the form of flat deflecting plates 5 mounted fixedly on the inner surface of the pipe at an angle α ° equal to 35-45 ° to the central axis 6. In the guide apparatus 4 there is a free paraxial region around the central axis 6, coaxially connecting the apparatus 4 with the generating chamber 7. The generating chamber 7 is connected to the diffuser 8. The diffuser 8 has the shape of a hollow truncated cone installed by a smaller base of the truncated cone d in the internal volume of the generating chamber 7 and is tightly connected to the generating uyuschey chamber 7 larger base of the truncated cone D.
Направляющий аппарат 4 делит поток отработавших газов на два потока, центральный приосевой поток и закрученный (периферийный). Закрученный поток инжектирует (всасывает в себя) центральный поток из свободной приосевой области. Длина устройства L составляет 1,1-1,6 диаметра корпуса D, а длина устройства L к длине направляющего аппарата l составляет 2,2-3,2, а диаметр меньшего основания диффузора d составляет 0,4-0,8 диаметра корпуса D.The guide apparatus 4 divides the exhaust gas stream into two streams, a central axial flow and a swirl (peripheral). The swirling flow injects (sucks in) the central flow from the free axial region. The length of the device L is 1.1-1.6 of the diameter of the housing D, and the length of the device L to the length of the guide apparatus l is 2.2-3.2, and the diameter of the smaller base of the diffuser d is 0.4-0.8 of the diameter of the housing D .
На фиг. 2 схематично показано место установки предлагаемого устройства в двух точках, на впуске воздуха в камеру сгорания или ДВС и на выпуске отработавших газов. По мере необходимости устройство устанавливают или в одном месте, либо на в пуске или на выпуске отработавших газов.In FIG. 2 schematically shows the installation location of the proposed device at two points, at the air inlet into the combustion chamber or internal combustion engine and at the exhaust gas outlet. As necessary, the device is installed either in one place, or at the start-up or at the exhaust.
На фиг. 3 схематично показано место установки для котлов серии ДКВР, где предлагаемое устройство устанавливают на выходе отработавших газов перед дымососом.In FIG. 3 schematically shows the installation location for boilers of the DKVR series, where the proposed device is installed at the exhaust outlet in front of the exhaust fan.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Предлагаемое устройство установлено в системе выпуска газов ДВС. Выталкиваемый поршнями двигателя внутреннего сгорания турбулентный сплошной неразрывный поток отработавших газов становится организованным, проходя отклоняющие пластины 5 с переменной, возрастающей по ходу потока, поверхностью и приосевую свободную область. Следуя по поверхности отклоняющих пластин 5, часть потока закручивается, прижимаясь к внутренней поверхности цилиндрической трубы корпуса 1. Поступая в генерирующую камеру 7, струи газа с отклоняющих пластин 5 уплотняются, встречаясь с наружной поверхностью диффузора 8, и приобретают сток в направлении центральной оси устройства 6 (радиальный сток), через меньшее основание пустотелого усеченного конуса диффузора 8 поступают в расширяющуюся часть его и далее, по системе выпуска отработавших газов через выходное отверстие 3 выбрасываются в атмосферу.The proposed device is installed in the exhaust gas engine. The turbulent continuous continuous flow of exhaust gases pushed by the pistons of the internal combustion engine becomes organized, passing the deflecting plates 5 with a variable surface increasing along the flow and the axial free region. Following the surface of the deflecting plates 5, part of the flow swirls, pressing against the inner surface of the cylindrical tube of the housing 1. Entering the generating chamber 7, the gas jets from the deflecting plates 5 are compressed, meeting the outer surface of the diffuser 8, and acquire a drain in the direction of the central axis of the device 6 (radial drain), through the smaller base of the hollow truncated cone of the diffuser 8 enter the expanding part of it and then, through the exhaust system through the outlet 3 are emitted into atmosphere.
Одновременно часть центрального потока в приосевой области, не встречая препятствий, проходит через генерирующую камеру 7 и через меньшее основание пустотелого усеченного конуса диффузора 8 проходит далее в систему выпуска отработавших газов.At the same time, a part of the central flow in the axial region, without encountering obstacles, passes through the generating chamber 7 and through the smaller base of the hollow truncated cone of the diffuser 8 passes further into the exhaust system.
Возрастающая окружная скорость закрученного периферийного потока в генерирующей камере 7 вызывает разрежение в приосевой области и тем самым ускорение потока в приосевой области устройства, при этом возникает волна разрежения. Известен эффект инжектирования (всасывания) закрученным потоком. Возрастающая скорость закрученного периферийного потока с всасываемой в себя частью центрального приосевого потока увеличивает свою массу и вследствие закона сохранения момента импульса снижает скорость - тормозится.The increasing peripheral velocity of the swirling peripheral flow in the generating chamber 7 causes a vacuum in the axial region and thereby acceleration of the flow in the axial region of the device, and a rarefaction wave occurs. The effect of injection (absorption) by a swirling flow is known. The increasing speed of the swirling peripheral flow with the part of the central axial flow that is sucked into itself increases its mass and, due to the law of conservation of the angular momentum, decreases its speed - it slows down.
Набегающий по свободной приосевой области прямой центральный поток тормозится, при этом возникает волна сжатия. Освободившись от излишней массы, закрученный периферийный поток разгоняется, разрежение в приосевой области возрастает, возникает волна разрежения. Таким образом, появляется стоячая волна, способствующая вибрационному режиму горения в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, а не в устройствах системы выпуска отработавших газов.The direct central flow incident on the free axial region is inhibited, and a compression wave arises. Freed from excess mass, the swirling peripheral flow accelerates, rarefaction in the axial region increases, a rarefaction wave occurs. Thus, a standing wave appears, which contributes to the vibrational mode of combustion in the cylinders of internal combustion engines, and not in the devices of the exhaust system.
Предлагаемое устройство представляет собой настроенную систему, способствующую образованию стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода.The proposed device is a tuned system that promotes the formation of a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in an oxygen molecule.
Подбирая геометрические размеры направляющего аппарата 4, генерирующей камеры 7 и диффузора 8 настраивают устройство на создание в системе выпуска выхлопных газов условий для образования атомарного кислорода в зависимости от конкретного места использования. Заявленный диапазон изменения этих параметров устройства позволяет настроить его на оптимальный режим образования атомарного кислорода, и при этом подавить образование оксидов азота, монооксида углерода.Selecting the geometric dimensions of the guide apparatus 4, the generating chamber 7 and the diffuser 8, the device is configured to create conditions in the exhaust system for the generation of atomic oxygen, depending on the specific place of use. The claimed range of variation of these parameters of the device allows you to set it to the optimal mode of formation of atomic oxygen, and at the same time suppress the formation of nitrogen oxides, carbon monoxide.
При возникновении стоячей волны с частотой примерно 3-108-3-1011 Гц атомы кислорода возбуждаются. Таким образом с помощью предлагаемого устройства избирательно управляют кинетической энергией молекул кислорода. За счет активации кислорода происходит полное сгорания топлива.When a standing wave with a frequency of about 3-108-3-10 11 Hz occurs, oxygen atoms are excited. Thus, using the proposed device selectively control the kinetic energy of oxygen molecules. Due to the activation of oxygen, complete combustion of the fuel occurs.
Выталкиваемая поршнями двигателя внутреннего сгорания сплошная неразрывная масса отработавших газов, проходя через отклоняющие пластины 5 в генерирующей камере 7, образует два взаимодействующих потока, которые в виде стоячих волн - вибраций газового потока вдоль оси системы выпуска отработавших газов распространяются во все стороны.The continuous inextricable mass of exhaust gases pushed by the pistons of the internal combustion engine passing through the deflecting plates 5 in the generating chamber 7 forms two interacting flows, which in the form of standing waves - vibrations of the gas stream along the axis of the exhaust system extend in all directions.
Стоячие волны с пиками частот соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода проникают в цилиндры двигателя внутреннего сгорания через открытые выпускные клапаны (на фиг. 1 не показаны). За счет колебаний неразрывной сплошной среды в цилиндре происходит сдув топлива,Standing waves with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in an oxygen molecule penetrate into the cylinders of an internal combustion engine through open exhaust valves (not shown in FIG. 1). Due to fluctuations of the inextricable continuous medium in the cylinder, fuel is blown off,
- 3 034101 сконденсировавшегося на охлажденных стенках гильзы цилиндра, перемешивание горючей смеси и догорание в цилиндре, а не в системе выпуска отработавших газов и его устройствах.- 3 034101 condensed on the cooled walls of the cylinder liner, mixing the combustible mixture and burning out in the cylinder, and not in the exhaust system and its devices.
В двигателе внутреннего сгорания топливная смесь горит пульсирующим способом (происходит вибрационное горение), следствием которого является увеличение скорости сгорания и, следовательно, мощности процесса.In the internal combustion engine, the fuel mixture burns in a pulsating manner (vibrational combustion occurs), the result of which is an increase in the combustion rate and, consequently, the power of the process.
Создание стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода в системе выпуска отработавших газов дает возможность поддерживать режим вибрационного горения в двигателях внутреннего сгорания, что повышает эффективность сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания и уменьшает количество выбрасываемых вредных веществ в атмосферу.Creating a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of the atoms in the oxygen molecule in the exhaust system makes it possible to maintain vibrational combustion in internal combustion engines, which increases the efficiency of fuel combustion in the internal combustion engine and reduces the amount of harmful substances released into the atmosphere.
В известных решениях для получения атомарного кислорода используют достаточно сложные и энергоемкие устройства для получения озона, при разложении которого образуется атомарный кислород, который является более сильным окислителем. Наличие атомарного кислорода в потоке определяли методом хеми-люминисцентного титрования.Known solutions for producing atomic oxygen use rather complex and energy-intensive devices for producing ozone, upon decomposition of which atomic oxygen is formed, which is a stronger oxidizing agent. The presence of atomic oxygen in the flow was determined by chemiluminescent titration.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Лучший вариант осуществления изобретения показан на фиг. 1-3.A better embodiment of the invention is shown in FIG. 1-3.
По первому варианту предлагаемое устройство установлено в ДВС на выпуске отработавших газов.In the first embodiment, the proposed device is installed in the internal combustion engine at the exhaust gas outlet.
В предлагаемом устройстве отклоняющие пластины 5 установлены под углом α°=45° в направляющем аппарате 4 закручивания потока отработавших газов и представляют собой полусегменты в проекции на диаметральную плоскость, оставляя свободной приосевую область, что способствует лучшему закручиванию потока отработавших газов.In the proposed device, the deflecting plates 5 are installed at an angle α ° = 45 ° in the guide apparatus 4 for swirling the exhaust gas flow and are half-segments projected onto the diametric plane, leaving the axial region free, which contributes to a better swirling of the exhaust gas flow.
Длина устройства L для ДВС составляет 1,3 диаметра D корпуса 1, а длина L устройства к длине l направляющего аппарата 4 составляет 2,8 длины 1 направляющего аппарата 4, диаметр d меньшего основания диффузора 8 составляет 0,6 диаметра D корпуса 1.The length of the device L for ICE is 1.3 of the diameter D of the housing 1, and the length L of the device to the length l of the guide apparatus 4 is 2.8 of the length 1 of the guide apparatus 4, the diameter d of the smaller base of the diffuser 8 is 0.6 of the diameter D of the housing 1.
Направляющий аппарат 4 закручивания потока отработавших газов, генерирующая камера 7 и диффузор 8 установлены симметрично относительно центральной оси 6.A guide apparatus 4 for swirling the exhaust gas stream, a generating chamber 7 and a diffuser 8 are mounted symmetrically with respect to the central axis 6.
Такое выполнение устройства позволяет уменьшить металлоемкость, упростить его конструкцию, не ухудшая технических характеристик устройства. При таком выполнении устройства происходит полное сгорание топлива в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания и сводятся к минимуму вредные выбросы в атмосферу.This embodiment of the device allows to reduce the metal consumption, to simplify its design, without compromising the technical characteristics of the device. With this embodiment of the device, complete combustion of fuel occurs in the cylinders of internal combustion engines and harmful emissions to the atmosphere are minimized.
По второму варианту устройство устанавливают на впуске воздуха в ДВС и выпуске отработавших газов (фиг. 2). Струя с периферии устройства попадает в зазор между диффузором 8 и корпусом 1 и следуя этим путем образует пару сил, которая закручивает столб газа, образуя разряжение в приосевой области закрученного потока, при этом по всему объему камеры сгорания происходит горение в резонансном режиме, тем самым вызывая распад свободных молекул кислорода с интенсификацией процесса.According to the second embodiment, the device is installed at the air inlet to the internal combustion engine and the exhaust gas outlet (Fig. 2). A jet from the periphery of the device falls into the gap between the diffuser 8 and the housing 1 and, following this path, forms a pair of forces that twists the gas column, forming a vacuum in the axial region of the swirling flow, while combustion occurs in the resonant mode over the entire volume of the combustion chamber, thereby causing decay of free oxygen molecules with intensification of the process.
По третьему варианту аналогичное устройство установлено перед дымососом фиг. 3. Известно, что в вихревой камере для прохождения тепломассобмена за счет эффекта Коанда возникает вторичный поток, направленный навстречу основному, таким образом организуется резонансное по кислороду горение углеводорода или каменного угля. Для этого перед дымосом котла устанавливают предлагаемое устройство.According to the third embodiment, a similar device is installed in front of the exhaust fan of FIG. 3. It is known that in the vortex chamber for heat and mass transfer due to the Coanda effect, a secondary flow arises towards the main one, thus organizing oxygen resonance combustion of hydrocarbon or coal. For this, the proposed device is installed in front of the boiler smoke.
С помощью газоаналитической аппаратуры определяют содержание вредных примесей. Вредные выбросы в атмосферу отсутствуют.Using gas analytical equipment determine the content of harmful impurities. There are no harmful emissions into the atmosphere.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Предлагаемое устройство может быть использовано в системе впуска/выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания движущегося транспортного средства и стационарного механического привода.The proposed device can be used in the exhaust gas intake / exhaust system of an internal combustion engine of a moving vehicle and a stationary mechanical drive.
Предлагаемое устройство может быть использовано в технологических системах с жидкостными и многофазными потоками.The proposed device can be used in technological systems with liquid and multiphase flows.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000599 WO2017052402A1 (en) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201800271A1 EA201800271A1 (en) | 2018-12-28 |
| EA034101B1 true EA034101B1 (en) | 2019-12-26 |
Family
ID=58386760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201800271A EA034101B1 (en) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA034101B1 (en) |
| WO (1) | WO2017052402A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021224701A1 (en) * | 2020-10-25 | 2021-11-11 | Behnamfar Dariush | Component increasing acceleration and torque in motor vehicle |
| RU2764641C1 (en) * | 2021-01-26 | 2022-01-19 | Владимир Иванович Сижук | Silencer-gas separator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA014725B1 (en) * | 2007-01-09 | 2011-02-28 | Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ | Method for increasing the fuel combustion efficiency of an internal combustion engine and a device for carrying out said method |
| RU2429357C2 (en) * | 2008-04-28 | 2011-09-20 | Андрей Александрович Рожков | Exhaust device of internal combudtion engine (ice) - diesel |
| RU141124U1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-05-27 | Валерий Дмитриевич Дудышев | VORTEX ELECTRIC AIR ACTIVATOR |
-
2015
- 2015-09-24 EA EA201800271A patent/EA034101B1/en not_active IP Right Cessation
- 2015-09-24 WO PCT/RU2015/000599 patent/WO2017052402A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA014725B1 (en) * | 2007-01-09 | 2011-02-28 | Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ | Method for increasing the fuel combustion efficiency of an internal combustion engine and a device for carrying out said method |
| RU2429357C2 (en) * | 2008-04-28 | 2011-09-20 | Андрей Александрович Рожков | Exhaust device of internal combudtion engine (ice) - diesel |
| RU141124U1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-05-27 | Валерий Дмитриевич Дудышев | VORTEX ELECTRIC AIR ACTIVATOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201800271A1 (en) | 2018-12-28 |
| WO2017052402A1 (en) | 2017-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8381527B2 (en) | Combustor having an acoustically enhanced ejector system | |
| FI118756B (en) | Process for generating gas pressure pulses in a particulate precipitation purifier and particulate precipitation purifier | |
| EA034101B1 (en) | Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method | |
| EA033716B1 (en) | Implosion tube reactor for elimination of toxic feedstock materials | |
| WO2020117087A1 (en) | Pulsating combustion device with improved energy conversion efficiency and reduced noise level | |
| CN211230579U (en) | Pulsation combustion engine capable of effectively reducing exhaust noise | |
| JP2017057850A (en) | Silencer duct having silencing element and couplers | |
| WO2008085075A1 (en) | Method for increasing the fuel combustion efficiency of an internal combustion engine and a device for carrying out said method | |
| RU52940U1 (en) | CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE | |
| RU2634459C1 (en) | Device for reduction of emissions in exhaust gases of internal combustion engine | |
| RU11834U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SILENCER | |
| CA2639774C (en) | Ejector system for engine | |
| RU2236610C2 (en) | Jet engine | |
| RU2799631C1 (en) | Pulse jet engine | |
| RU2600665C2 (en) | Device in exhaust system of internal combustion engine (turboconverter) | |
| RU85555U1 (en) | DEVICE FOR EXCITATION IN THE DIESEL CYLINDER OF THE VIBRATION FUEL COMBUSTION MODE | |
| RU185450U1 (en) | COMBUSTION CAMERA OF A GAS TURBINE ENGINE WITH CONSTANT VOLUME OF COMBUSTION OF FUEL | |
| RU129560U1 (en) | EXHAUST NOISE MUFFLER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU2267705C1 (en) | Whirl gas burner | |
| RU2289065C1 (en) | Mixer of fuel components | |
| JP2000179324A (en) | Exhauster | |
| SU1118144A1 (en) | Heat pipe of combustion chamber | |
| RU2654292C2 (en) | Method of work of air-jet engine and device for its implementation (options) | |
| SU1404666A1 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2261998C1 (en) | Gas-turbine engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG TJ TM |