HU220424B - Method and arrangement for feeding liquid fuel into heat engines or furnaces, particularly internal combustion engines - Google Patents
Method and arrangement for feeding liquid fuel into heat engines or furnaces, particularly internal combustion engines Download PDFInfo
- Publication number
- HU220424B HU220424B HU9700743A HUP9700743A HU220424B HU 220424 B HU220424 B HU 220424B HU 9700743 A HU9700743 A HU 9700743A HU P9700743 A HUP9700743 A HU P9700743A HU 220424 B HU220424 B HU 220424B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- fuel
- combustion chamber
- liquid
- combustion
- unit
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 2
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás és berendezés folyékony tüzelőanyag hőerőgépek vagy tüzelőberendezések, főleg belső égésű motorok égésterébe történő adagolására.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for introducing liquid fuel into a combustion chamber of a power plant or combustion plant, in particular of an internal combustion engine.
Mint ismeretes, a folyékony tüzelőanyagot hasznosító berendezéseknél, különösen a belső égésű motoroknál és hasonló hőerőgépeknél vagy a tüzelőberendezéseknél, például kazánoknál a tüzelőanyag beadagolása az égéstérbe, illetve tűztérbe többnyire befecskendezéssel történik. Az ehhez szükséges nagy nyomást adagolószivattyúval biztosítják. Az így előállított nagynyomású folyadékáram porlasztófejből vagy hasonló, az áramlási útba iktatott eszközből kilépve finom szemcsés permetté alakul át, és ilyen formában égetik el. A permetképzés célja a folyadékra jellemző fajlagos felület megnövelése, ami az elégetés hatékonyságát javítja. Minél kisebb mennyiségben marad ki a tüzelőanyag az égetési folyamatból, annál kisebb mennyiségben kell a környezetre káros égési melléktermék kibocsátásával számolni.As is known, in the case of liquid fuel utilization equipment, in particular internal combustion engines and similar heat generators or combustion equipment such as boilers, the fuel is usually injected into the combustion chamber or into the combustion chamber. The high pressure required for this is provided by a metering pump. The high pressure fluid stream thus produced is converted from a nozzle head or similar device inserted into the flow path into a fine particulate spray and burned in this form. The purpose of spraying is to increase the specific surface area of the liquid, which improves the efficiency of incineration. The smaller the amount of fuel left in the combustion process, the smaller the amount of environmental by-product combustion by-products that should be expected.
Az üzemanyag befecskendezéses betáplálása javítja az elégetés hatékonyságát ugyan, de a folyadékállapotban történő felhasználásnál a gyakorlati tapasztalatok szerint ez idáig nem sikerült a tökéletlen égésből származó káros emisszióval járó problémákat kiküszöbölni. A porlasztással ugyanis a folyadékot apró cseppekre bontják, ennek során arra törekszenek, hogy a keletkező permet minél kisebb nagyságú és minél egyenletesebb méreteloszlású cseppecskékből álljon. A nagyobb méretű cseppecskék elégetése nem mindig lehet tökéletes, hiszen az elégetéshez rendelkezésre álló idő - például a belső égésű motoroknál a motor üzemétől függően - igen rövid, ezért van szükség a kisebb cseppméretek biztosítására. A kisméretű, finom cseppek bonyolult folyamatban alakulnak ki.Although injection of fuel improves the efficiency of combustion, practical use in liquid state has so far failed to eliminate the problem of harmful emissions from incomplete combustion. By spraying, the liquid is broken down into small droplets, in which the aim is to make the resulting spray consist of droplets of as small a size as possible and evenly distributed in size. Larger droplet incineration may not always be perfect as the time available for incineration - for example, in the case of internal combustion engines, depending on the engine operation - is very short, requiring smaller droplet sizes. The small, fine droplets develop in a complicated process.
A cseppek méreteloszlását alapvetően a porlasztófejen vagy hasonló fojtáson kialakuló nyomásesés, a nyomásesést létrehozó áramlástani és mechanikai kölcsönhatások befolyásolják, de erre a porlasztásnak helyt adó térben lezajló folyamatok és az ott eleve uralkodó feltételek is hatással vannak. A méreteloszlás beállítása szempontjából lényeges az is, hogy a tüzelőanyag folyékony halmazállapotban van jelen, így porlasztásánál a felületi feszültség szintén fontos szerepet játszik. Mivel a nagyobb felületi feszültségek a nagyobb cseppméretek kialakulását segítik elő, így a felületi feszültséget csökkenteni kell ahhoz, hogy a minél egyenletesebb és minél kisebb cseppméretek jöjjenek létre. Ezért szokásosan a tüzelőanyaghoz különféle drága adalék anyagot kevernek, amelyek alkalmazása azonban sok esetben környezetvédelmi szempontból előnytelen.The size distribution of the droplets is essentially influenced by the pressure drop across the nozzle or similar choke, the fluid dynamics and mechanical interactions that create the drop, but also by the processes and conditions prevailing in the space where the spray is located. It is also important for the size distribution that the fuel is in a liquid state so that surface tension also plays an important role in the atomization. As higher surface tensions promote the formation of larger droplet sizes, the surface tension must be reduced to obtain more uniform and smaller droplet sizes. Therefore, it is common for fuels to be mixed with various expensive additives, but their use is often environmentally disadvantageous.
A befecskendezéses eljárások mindegyikére alapvetően tehát az jellemző, hogy a tüzelőanyag folyékony halmazállapotú permetet alkot, amelynél a szemcseeloszlás egyenletességét és finomságát mechanikai és áramlástani, adott esetben fizikokémiai eszközökkel próbálják javítani. Az égetési folyamat a folyadékból létrejött cseppek hasznosítására irányul. Ezt a témakört több publikáció foglalja össze, így említhető dr. Fülöp Zoltán „Belső égésű motorok című tankönyve (Tankönyvkiadó, Budapest, 1990, 8. fejezet, 215-227. oldal) és N. A. Henein, B. Jawad, E. Gulari: „Effects ofPhysicalThus, each of the injection processes is essentially characterized by the fact that the fuel is a liquid spray, in which the uniformity and fineness of the particle distribution are attempted by mechanical and fluid physiochemical means. The incineration process is aimed at utilizing droplets from the liquid. This topic is summarized in several publications, such as dr. Zoltán Fülöp's Textbook on Internal Combustion Engines (Textbook Publisher, Budapest, 1990, Chapter 8, pp. 215-227) and N. A. Henein, B. Jawad, E. Gulari, "Effects ofPhysical
Properties of Fuels on Diesel Injection” című cikke, amely a Transactions of the ASME 112. kötetében (1990. július, 308-316. oldalak) jelent meg.Properties of Fuels on Diesel Injection ', published in Transactions of the ASME, Volume 112 (July 1990, pages 308-316).
Már korábban felismerték, hogy a hagyományos permetképzés hátrányai részben kiküszöbölhetők, ha a tüzelőanyagot gázhalmazállapotban juttatják az égéstérbe. Belső égésű motorok porlasztói előtt alkalmazott gázosítószerkezeteket ismertet például az US-4476840 és az US-4476841 számú szabadalmi leírás. Ezeknél a tüzelőanyag haladási útjába párologtatószerkezetet helyeznek el, amelyben a folyékony tüzelőanyagból gáz (gőz)halmazállapotú közeget képeznek. Ez a megoldás a permetképzéssel járó problémák kiküszöbölésére alkalmas ugyan, de hátrányaként jelentkezik, hogy viszonylag nagy teret igényel a párologtató szerkezet, hiszen az alkalmazott szerkezeti egységeket a gázok nagy térfogatáramban történő továbbításának igényéhez kell illeszteni.It has been previously recognized that the disadvantages of conventional spraying can be partially eliminated by injecting the fuel into the combustion chamber in gaseous form. The gasification devices used before the atomizers of combustion engines are described, for example, in U.S. Patent Nos. 4,476,840 and 4,476,641. In these, a vaporizer is placed in the fuel passage to form a gaseous (vapor) medium from the liquid fuel. While this solution is capable of eliminating the problems associated with spray formation, it has the disadvantage that the evaporator structure requires relatively large space, since the structural units used need to be adapted to the need for high volume flow of gases.
A DE-4022335 számú szabadalmi leírásból olyan megoldás is ismert, amely szerint a folyékony tüzelőanyagot magas hőmérsékletű kamrában szuperkritikus állapotba hozzák és elpárologtatják, mihelyt szelepen keresztül expandáltatják. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a folyadék a kritikus hőmérséklet és nyomásérték fölött kerül úgynevezett szuperkritikus állapotba, amihez viszont több ezer bar nyomást és igen magas hőmérsékleteket kell létrehozni, ami elfogadhatatlanul nagy ráfordítással jár. Másrészt, a technika és tudomány jelenlegi állása szerint, az úgynevezett szuperkritikus tartományban lévő közegben valójában nincs fáziskülönbség a folyadék és gáz között, vagyis hagyományos értelemben a tiszta gázfázis ezzel a megoldással elvileg sem hozható létre.DE-4022335 also discloses a solution in which the liquid fuel is brought to a supercritical state in a high temperature chamber and evaporated as soon as it is expanded through a valve. Practical experience has shown that the liquid gets above the critical temperature and pressure to the so-called supercritical state, which in turn requires the creation of thousands of bars and very high temperatures, which is unacceptably high. On the other hand, according to the current state of the art and science, there is no phase difference between the liquid and the gas in the medium in the so-called supercritical range, that is, in conventional sense, the pure gas phase cannot be created.
Az US-4558664 számú szabadalmi leírás szerint hőkezelést végeznek a tüzelőanyagként szereplő szénpor hordozóanyagaként alkalmazott vízen, amelynek az a célja, hogy a vizet elpárologtatva a szénszemcsék ne tapadjanak össze. Ennél tehát a kezelést nem magán a tüzelőanyagon végzik.In U.S. Patent No. 4,558,664, heat treatment is carried out on water used as a carrier for carbonaceous fuel, the purpose of which is to prevent the carbon particles from sticking when evaporated. Therefore, the treatment is not done on the fuel itself.
A fentiekből láthatóan az üzemeltetők részéről továbbra is igény van a fentiekben vázolt, alapvetően mechanikai jellegű porlasztásos módszerek kiküszöbölésére. A jelen találmánnyal célunk tehát a fenti hiányosságok kiküszöbölése és az említett üzemeltetői igény kielégítése, azaz olyan tökéletesebb megoldás létrehozása, amellyel az üzemanyagnak a tökéletesebb elégetése, következésképpen csökkentett károsanyag-kibocsátás biztosítható.As seen from the above, there remains a need for operators to eliminate the above-described, essentially mechanical, atomization methods. It is therefore an object of the present invention to overcome the above shortcomings and to meet the above-mentioned operator need, i.e. to provide a more perfect solution for a more efficient combustion of the fuel and consequently reduced emissions.
A találmány alapja az a felismerés, hogy a tüzelőanyagot gáz-halmazállapotú közegként kell elégetni, de nem célszerű a gázhalmazállapot biztosítása az égéstérbe való befecskendezés előtt; vagyis az égéstérbe juttatása előtt először túlhevített folyadékállapotba kell hozni a folyékony tüzelőanyagot, majd például megfelelő fojtás felhasználásával közvetlenül az égéstérbe adagoláskor kell a túlhevített folyadékfázisból kizárólag gázfázist előállítani. Ezzel a gázfázisú tüzelőanyaggal az égés hatékonysága meglepő módon növelhető.The present invention is based on the discovery that fuel must be burned as a gaseous medium, but it is not desirable to provide a gaseous state prior to injection into the combustion chamber; that is, before being introduced into the combustion chamber, the liquid fuel must first be converted to a superheated liquid state, and then, for example, using a suitable throttle, only the gas phase from the superheated liquid phase must be produced directly from the superheated liquid phase. Surprisingly, the combustion efficiency of this gas-phase fuel can be increased.
A kitűzött feladatot a jelen találmány szerint tehát olyan eljárással oldottuk meg, amely folyékony tüzelő2Thus, the object of the present invention has been solved by a process which is a liquid fuel 2
HU 220 424 Β1 anyag hőerőgépek vagy tüzelőberendezések, főleg belső égésű motorok égésterébe történő adagolására való. Ennél az égéstérbe beadagolás előtt először a folyékony tüzelőanyag hőmérsékletét és nyomását zárt kezelőegységben növeljük, majd a folyékony üzemanyag nyomását előírt értékre csökkentve adagoljuk az égéstérbe. Lényege, hogy a tüzelőanyag beadagolás előtti felmelegítését úgy végezzük, hogy azt a normálállapotú forráspontjánál (TN) magasabb, de a kritikus hőmérsékleténél (TK) alacsonyabb hőmérsékletre (TA) melegítve túlhevített folyadékállapotba hozzuk, továbbá a nyomáscsökkentési művelet közben és/vagy után a tüzelőanyagot gázfázisba (B) hozzuk és kizárólag ebben a gázhalmazállapotában adagoljuk az égéstérbe.EN 220 424 Β1 for use in the combustion chamber of thermal engines or combustion plants, in particular combustion engines. Before this addition to the combustion chamber, the temperature and pressure of the liquid fuel are first increased in a closed treatment unit, and then the liquid fuel pressure is reduced to a prescribed value by the addition to the combustion chamber. Essentially, pre-addition is to heat the fuel is carried out, it is heated higher than the normal condition boiling point (T N), but lower than a critical temperature of (T R) a temperature (T) is brought superheated liquid state, and during and / or after the pressure reduction operation the fuel is introduced into the gas phase (B) and added to the combustion chamber only in this gaseous state.
A találmány további jellemzője szerint célszerű az olyan foganatosítási mód, amely szerint dízelmotoroknál a tüzelőanyagként alkalmazott gázolajat előnyösen 400 °C hőmérsékletre melegítjük. Előnyösen dízelmotoroknál a tüzelőanyagként alkalmazott folyékony gázolaj nyomását a beadagolás előtti felmelegítési művelet közben előnyösen 200 bar értékre növeljük, majd a nyomását előnyösen 60 bar értékre csökkentjük a tisztán gázfázisú tüzelőanyag égéstérbe adagolásához.According to a further feature of the present invention, it is expedient to carry out an embodiment wherein the diesel fuel is preferably heated to 400 ° C for diesel engines. Preferably, for diesel engines, the pressure of the liquid gas oil used as fuel is preferably raised to 200 bar during the preheating operation and then lowered to 60 bar for injection of the purely gaseous fuel into the combustion chamber.
A folyékony tüzelőanyag felmelegítését az előző égetési ciklus hőjének hasznosításával vagy villamos fűtés révén végezhetjük.The heating of the liquid fuel can be accomplished by utilizing the heat of the previous firing cycle or by electric heating.
Célszerűen a folyékony tüzelőanyag felmelegítését az alkalmazott tüzelőanyagtól és adott esetben a hőerőgép vagy tüzelőberendezés üzemeltetési feltételeitől függően szabályozzuk.Preferably, the heating of the liquid fuel is controlled depending on the fuel used and, where appropriate, the operating conditions of the heat engine or combustion plant.
A találmány szerinti eljárás olyan berendezéssel foganatosítható, amelynek a tüzelőanyagot az égéstérbe adagolása előtt felmelegíteni képes kezelőegysége van, amely tüzelőanyagot továbbító egységgel, főleg adagolószivattyúval, valamint az égéstérrel van kapcsolatban. Lényege, hogy a kezelőegység olyan lezárható tartályként, előnyösen csővezetékszakaszként van kialakítva, amely a benne lévő tüzelőanyagot a normálállapotú forráspontját meghaladó hőmérsékletű, túlhevített folyadékká alakítani képes fűtőegységgel van társítva.The process according to the invention may be carried out by means of an apparatus having a treatment unit capable of heating the fuel before the injection into the combustion chamber, which is connected to the fuel transfer unit, in particular to the metering pump and to the combustion chamber. In essence, the treatment unit is designed as a sealable container, preferably a piping section, which is associated with a heating unit capable of converting the fuel contained therein into a superheated liquid at a temperature above its normal boiling point.
Előnyösen a kezelőegység a tüzelőanyag egy adagját befogadó méretű belső térrel rendelkezik.Preferably, the control unit has an interior space of a size that accommodates a portion of the fuel.
Célszerű az olyan kivitel, amelynél a fűtőegység szabályozható fűtőteljesítményű villamos egység. De adott esetben a fűtőegység a korábbi tüzelőanyag-adag elégetésekor keletkező égésterméket keringtető és azok hőtartalmát hasznosító hőcserélő hőátvevő részeként is kialakítható.It is desirable to have a design in which the heating unit is an electrical unit with adjustable heating power. Alternatively, the heating unit may also be formed as part of a heat exchanger for circulating and utilizing the heat content of the combustion product formed during the combustion of the previous fuel dose.
A találmány szerinti megoldásnál tehát a tüzelőanyagot az égéstérbe juttatása előtt melegítjük, és ezzel a tüzelőanyagot a normálállapotú forráspontját meghaladó hőmérsékletű, túlhevített folyadékká alakítjuk. Melegítés közben a kezelőegységet zárt állapotban tartjuk. A tüzelőanyagot az előre meghatározott hőmérséklet elérése után túlhevített folyadékként szállítjuk a tűztérbe, eközben azt a beszállítás ütemében kizárólag gáz-halmazállapotú közeggé alakítjuk. A továbbítóvezetékben, ha ez a kezelőegységnek részét nem képezi, szükség szerint fojtó- vagy gyorsítóelemet (például fúvókát) rendezünk el.Thus, in accordance with the present invention, the fuel is heated before being introduced into the combustion chamber, thereby converting the fuel into a superheated liquid having a temperature above its normal boiling point. During heating, the keypad is kept closed. After reaching a predetermined temperature, the fuel is conveyed as a superheated liquid to the combustion chamber while being converted into a gaseous medium only at the time of delivery. If necessary, a choke or accelerator (e.g., a nozzle) is provided in the conveying line, if not part of the control unit.
A túlhevített folyadékká való alakítás igényli, hogy a tüzelőanyagot zárt térben melegítsük, amit például a kipufogógázok maradék hőjével vagy szabályozható villamos fűtőegységgel hajthatunk végre. Ha az égéstérbe való beömlés előtt nincs fojtás, akkor a találmány szerinti eljárás megvalósítása során fojtó- és/vagy adagolóegységet az égéstér elé beépítünk.Conversion to a superheated liquid requires the fuel to be heated in a confined space, such as by the residual heat of the exhaust gases or by an adjustable electric heater. If there is no throttling before entering the combustion chamber, the throttling and / or metering unit is installed in front of the combustion chamber in accordance with the present invention.
A találmány szerinti eljárással és berendezéssel a tüzelőanyagnak a tökéletest megközelítő elégetése, valamint a káros anyagok kibocsátásának minimuma biztosítható, amivel tehát a legkorszerűbb környezetvédelmi előírások is teljesíthetők.The process and equipment of the present invention ensure near-perfect combustion of fuel and a minimum of harmful emissions, thus meeting state-of-the-art environmental standards.
A találmányt részletesebben a továbbiakban a csatolt rajz kapcsán ismertetjük, amelyen a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakját tettük fel. A rajzon:The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which an exemplary embodiment of the apparatus according to the invention is set forth. In the drawing:
az 1. ábra a találmány szerinti berendezés elvi vázlata;Figure 1 is a schematic diagram of an apparatus according to the invention;
a 2. ábra a találmány szerinti berendezés gépjárműveknél alkalmazható kiviteli változatának tömbvázlata;Figure 2 is a block diagram of an embodiment of the apparatus of the invention for use in motor vehicles;
a 3. ábrán a 2. ábra szerinti berendezés üzemeltetési diagramját tüntettük fel.Figure 3 is an operating diagram of the apparatus of Figure 2.
Amint az 1. ábrán látható, a találmány szerinti B berendezés tüzelőanyag 2 égéstérbe táplálására való. Az itt feltüntetett elrendezésnél a külön nem ábrázolt T üzemanyag-tápvezetékre 1 adagolószivattyú csatlakozik. Az 1 adagolószivattyú és 2 égéstér (például kazán tűztere vagy hőerőgép hengertere) között, a tüzelőanyag áramlási útjában van elrendezve a találmány szerinti B berendezés.As shown in Figure 1, the apparatus B of the present invention is for feeding fuel to the combustion chamber 2. In the arrangement shown here, a metering pump 1 is connected to the fuel supply line T (not shown). Between the metering pump 1 and the combustion chamber 2 (for example, a boiler fire or a heat engine cylinder), the device B according to the invention is arranged in the fuel flow path.
A találmány szerinti B berendezésnek 3 kezelőegysége van, amely a kezelés időtartamára lezárható, majd ezt követően nyitható belső terű tartályszerű egység, amely a jelen esetben az egyszerűség kedvéért egyenes csőszakaszként van kialakítva. A 3 kezelőegység 1. ábrán bal oldali vége 3A beömlésként szolgál, amely az 1 adagolószivattyú kiömlésére csatlakozik. A 3 kezelőegység belső terének térfogatát úgy választottuk meg, hogy az éppen egy adag tüzelőanyagot legyen képes befogadni. A 3 kezelőegység 3B kiömlése a 2 égéstér beömlésére csatlakozik. A 3B kiömlés és/vagy a 2 égéstér beömlése a jelen esetben 7 fojtószeleppel van ellátva, amely önmagában ismert módon vezérelten nyitható.The apparatus B according to the invention has a treatment unit 3 which can be closed for the duration of the treatment and thereafter can be opened with an inner tank-like unit, which in this case is designed as a straight pipe section for simplicity. The left end of the control unit 3 in Figure 1 serves as an inlet 3A connected to the outlet of the dosing pump 1. The volume of the interior of the treatment unit 3 is selected so as to accommodate just one dose of fuel. The outlet 3B of the control unit 3 is connected to the inlet of the combustion chamber 2. The outlet 3B and / or the combustion chamber 2 is provided in this case with a throttle valve 7 which can be opened in a controlled manner in a manner known per se.
Az 1. ábra szerinti kivitelnél a találmány szerinti B berendezés 3 kezelőegysége előnyösen szabályozható fűtőteljesítményű villamos 4 fűtőegységgel van körülvéve, amely lehet például fűtőtekercs vagy a 3 kezelőegység külső palástjára felvitt, viszonylag nagy villamos ellenállású réteg.In the embodiment of FIG. 1, the control unit 3 of the device B according to the invention is preferably surrounded by an electric heater 4 with controllable heating power, for example a heating coil or a layer of relatively high electrical resistance applied to the outer periphery of the control unit.
A 2. ábrán feltüntetett kiviteli alak csupán abban különbözik az 1. ábra szerinti megoldástól, hogy itt a 4 fűtőegység hőcserélőként van kialakítva. A 2. ábrán vázlatosan feltüntettünk egy olyan belső égésű 5 motort, amelynek hengerében van kialakítva a 2 égéstér, és amelybe a találmány szerinti tüzelőanyag betáplálandó. A belső égésű 5 motor vázlatosan szemléltetett kipufogórendszerének kipufogógázát E-vel jelöltük. A 4 fűtőegység hőcserélőkénti kivitelénél tehát a 3 kezelőegység körül köpenyszerű külső 6 csőről gondoskodtunk,The embodiment shown in Fig. 2 differs only from the embodiment of Fig. 1 in that the heating unit 4 is designed as a heat exchanger. Fig. 2 schematically shows an internal combustion engine 5 having a combustion chamber 2 in its cylinder into which the fuel according to the invention is to be fed. The exhaust gas of the schematic illustrated exhaust system of the internal combustion engine 5 is denoted by E. Thus, in the design of the heater unit 4 as a heat exchanger, an outer tubular tube 6 is provided around the operating unit 3,
HU 220 424 Β1 amelynek belső gyűrűterében a nyilakkal jelölt módon az 5 motor E kipufogórendszerének füstgázait cirkuláltatjuk, és azok maradék hőjét hasznosítjuk a 3 kezelőegységben lévő tüzelőanyag melegítésére, de erre alább térünk ki részletesebben.In the inner ring space, the flue gases of the exhaust system E of the engine 5 are circulated, as indicated by the arrows, and their residual heat is utilized to heat the fuel in the treatment unit 3, but this is discussed in more detail below.
A 3. ábra diagramja alapján könnyen megérhető a találmány lényege, amelyen a függőleges tengelyen a hőmérsékleteket °C-ban, a vízszintes tengelyen pedig az „s” entrópia mértékét (KJ/kg K-ban) szemléltettük. A találmány jellemzője tehát, hogy a 2 égéstérbe való betáplálást megelőzően a tüzelőanyagnak a zárt terű 3 kezelőegységben levő adagját speciális melegítésnek tesszük ki. A tüzelőanyag beadagolás előtti felmelegítését nevezetesen úgy végezzük, hogy azt a normálállapotú forrásponti TN hőmérsékleténél magasabb, de a kritikus TK hőmérsékleténél alacsonyabb TA hőmérsékletre melegítve túlhevített folyadékállapotba (lásd p nyomásgörbe A pontja) hozzuk. A jelen esetben tüzelőanyagként dízelmotorhoz való gázolajat vettünk figyelembe, amelynek ismert módon a normálállapotú forrásponti TN hőmérséklete 200 °C körüli, a Pn nyomása 1 bar. A kísérleteink során a kezelési TA hőmérséklet értékét például 400 °C-ra választottuk.The diagram of Figure 3 is a clear understanding of the invention, illustrating temperatures on the vertical axis in ° C and the degree of entropy "s" (KJ / kg in K) on the horizontal axis. It is a feature of the present invention, therefore, that prior to feeding into the combustion chamber 2, a portion of the fuel in the enclosed treatment unit 3 is subjected to special heating. Pre-heating of the fuel addition is carried out, namely, that it is higher than the normal state to the reflux temperature of T N, but lower than the critical temperature T K of the temperature T heated superheated liquid state (see the pressure curve point P) is brought. In the present case, the fuel used is diesel oil for diesel engines, which is known to have a normal boiling point T N temperature of about 200 ° C and a Pn pressure of 1 bar. In our experiments, for example, the treatment temperature T A was chosen to be 400 ° C.
A 3. ábrán jól látható a folytonos vonallal jelölt p nyomásgörbe, amelynek ismert módon a felső O pontban szélső értéke van, amelyhez a kritikus TK hőmérséklet (körülbelül 800 °C), valamint a kritikus pK nyomás (körülbelül 2000 bar) tartozik. Ismert módon a p nyomásgörbe 3. ábrán bal oldali szára egyúttal a folyadékfázis határgörbéjét, a jobb oldali szára pedig a gázfázis határgörbéjét képezi, vagyis a diagramon a bal oldali szártól balra csak folyadékfázis, a jobb oldali szártól jobbra csak gázfázis, a két szár közötti és a kritikus TK hőmérsékletű és kritikus pK nyomású O pont alatti területen viszont a folyadék- és gázfázis vegyesen van jelen.Figure 3 clearly shows the solid line pressure curve p, which is known to have an extreme value at the upper O point to which the critical temperature T K (about 800 ° C) and the critical pressure p K (about 2000 bar) belong. As is known, in Fig. 3, the pressure curve p on the left hand represents the liquid phase boundary and the right hand on the gas phase boundary, i.e. in the diagram, the left stem to the left only the liquid phase, the right stem to the gas phase only. however, the liquid and gas phases are mixed in an area below critical temperature T K and critical pressure p K.
A találmány szerinti eljárás foganatosításának következő lépéseként például a 7 fojtószelep révén szabályzott mértékű nyomáscsökkenést hozunk létre a 3 kezelőegységben, és ezáltal a tüzelőanyagot tiszta gázfázisba hozzuk, amelyet a p nyomásgörbe jobb oldali szárának B pontja jelöl, és kizárólag ebben a gázhalmazállapotában adagoljuk a 2 égéstérbe. A p nyomásgörbén A pontból B pontba jutást vékony eredmény vonal jelöli. A tiszta gázfázisban lévő és a 2 égéstérbe beadagolandó tüzelőanyag pg nyomását dízelmotorhoz 60 bar értékűre választottuk, ami nagyobb, mint a 2 égéstérben uralkodó üzemi nyomás. Megjegyezzük, hogy a kísérleteink során a még tiszta folyadékfázist jelző A pontban mért pA nyomás értéke 200 bar volt.The next step in carrying out the process of the present invention is, for example, to provide a controlled pressure drop in the treatment unit 3 through throttle valve 7, thereby introducing the fuel into a pure gas phase denoted by B on the right side of the pressure curve. The pressure curve p from point A to point B is indicated by a thin line of results. The pg of fuel pressure in the pure gas phase to be fed to the combustion chamber 2 was selected for the diesel engine to be 60 bar, which is greater than the operating pressure in the combustion chamber 2. Note that in our experiments, the p A pressure measured at point A, which is still a clear liquid phase, was 200 bar.
A találmány szerinti B berendezés működtetése során a kapcsolódó belső égésű 5 motor normál üzemmódját nem változtatjuk meg. A 3 kezelőegységet és a hozzá tartozó 4 fűtőegységet viszont úgy alakítjuk ki, hogy a 3 kezelőegységen belül a tüzelőanyag normálállapotára jellemző forráspontját meghaladó TA hőmérséklet uralkodjon, amelynél azonban a melegített közeg folyékony halmazállapota fennmarad (A pont). Ez annyit jelent, hogy a 3 kezelőegységnek a 7 fojtószeleppel és az 1 adagolószivattyúval lezárt belső terét a túlhevített folyékony tüzelőanyag tölti ki, amelynek nyomása viszonylag nagy, akár 200 bar körüli is lehet.During operation of the apparatus B according to the invention, the normal operating mode of the associated internal combustion engine 5 is not changed. The three control units and the associated four heating unit in turn is formed within the three control panel T of the temperature exceeding the boiling point of the typical fuel normal condition rule, however, where the heated fluid in the liquid state is maintained (point A). This means that the interior of the control unit 3, which is closed by the throttle valve 7 and the metering pump 1, is filled with superheated liquid fuel, which can be relatively high up to about 200 bar.
A 7 fojtószelep nyitásával a találmány szerint szabályozott nyomáscsökkentést végzünk a 3 kezelőegységben, ezáltal az addig tisztán folyadékfázisban lévő tüzelőanyagot (A pont) a p nyomásgörbe B pontjába érve tisztán gázfázisba alakítjuk át. Ilyenkor a tüzelőanyag Pb nyomása 6 MPa (60 bar) értéket is elérheti, ilyen nyomású közegként jut a nagyjából 600 kPa (6 bar) nyomású 2 égéstérbe (megjegyezzük, hogy a gyakorlatban a 6 MPa nyomás számos gépkocsinál a porlasztó üzemi áteresztési nyomását jelenti).By opening the throttle valve 7, a controlled pressure reduction is carried out in the treatment unit 3 according to the invention, thereby converting the pure liquid phase fuel (point A) to point B of the pressure curve p into the pure gas phase. In this case, the fuel Pb pressure can reach up to 6 MPa (60 bar), which is supplied to the combustion chamber 2 at a pressure of about 600 kPa (6 bar) (note that in practice, 6 MPa represents the inlet pressure of the atomizer in many vehicles).
A találmány szerinti eljárás üzemszerű foganatosításakor az 1 adagolószivattyú működtetésével a 3 kezelőegység belső terét tüzelőanyaggal töltjük fel, amelyet a 4 fűtőegység működtetésével a fentiekben ismertetett módon, a normálállapotra jellemző forráspontot meghaladó, de a kritikus TK hőmérséklet alatt maradó TA hőmérsékletre hevítjük. A túlhevített folyadékfázisban (A pont) lévő tüzelőanyagot ezután fojtáson vagy konfüzor-difíüzor elemen áteresztjük, eközben az rendkívül nagy sebességgel kiterjed, és tisztán gáz-halmazállapotú közeggé alakul át (B pont), amelyben a kísérleti tapasztalataink szerint cseppek gyakorlatilag nincsenek.When operating the process of the invention, actuation of the metering pump 1 is used to fill the interior of the treatment unit 3 with fuel which is heated to a temperature T A above the normal boiling point but below the critical temperature T K by operating the heating unit 4 as described above. The fuel in the superheated liquid phase (point A) is then passed through a throttle or configurator diffuser while expanding at extremely high speed and converting to a pure gaseous medium (point B), which in our experimental experience is practically free of droplets.
A 3 kezelőegységnek a 4 fűtőegységgel végzett melegítését célszerűen szabályozott módon végezzük. Nyilvánvaló, hogy ha egy adott teljesítményt biztosító belső égésű motor tüzelőanyag-ellátását kell biztosítani, akkor ez a szabályozás elmaradhat, vagy nagyon szűk tartományban lehet csak rá szükség. Gépjárművekbe épített belső égésű motoroknál vagy erőművi hőerőgépeknél viszont a terhelés függvényében változó mennyiségű, adott esetben változó hőmérsékletű tüzelőanyag felhasználására kerülhet sor, ezért a szabályozás a hatékony felhasználás szempontjából lényeges lehet. A szükséges mennyiségek és az üzemi feltételek ismeretében a szakma átlagos szakembere a köteles tudására támaszkodva képes meghatározni a fenti ismertetésünk alapján, hogy milyen fűtő teljesítménnyel lehet a célul kitűzött hőmérsékletű tüzelőanyagot a 3 kezelőegységben előkészíteni.The heating of the treatment unit 3 with the heating unit 4 is preferably carried out in a controlled manner. Obviously, if the fuel supply of an internal combustion engine with a given power is to be provided, this control may be omitted or may be required only in a very narrow range. However, internal combustion engines or power plant thermal units built into motor vehicles may use varying amounts of fuel, possibly with varying temperatures, depending on the load, so regulation can be important for efficient use. Given the required quantities and operating conditions, the average person skilled in the art will be able to determine, based on his knowledge, what heating capacity can be used to prepare the target temperature fuel in the treatment unit 3.
A találmány szerinti eljárás példakénti foganatosításához a kísérleteink során 1600 cm3 lökettérfogatú előkamrás négyhengeres dízelmotort választottunk, amelynek nagynyomású adagolócsövéhez a 4 fűtőegységként önszabályozó fűtőkábelt illesztettünk. A dízelmotorba vezetett gázolaj kiindulási hőmérséklete 30 °C, 100 °C és 125 °C volt. A gázolajat a transzformátorra csatlakoztatott fűtőkábel segítségével körülbelül 400 °C hőmérsékletre hevítettük.In order to exemplify the process of the present invention, a four-cylinder four-cylinder diesel engine with a displacement of 1600 cm 3 was selected for the experiments, and a self-regulating heating cable was attached to the high-pressure metering tube as heater 4. The starting temperature of the diesel fuel supplied to the diesel engine was 30 ° C, 100 ° C and 125 ° C. The gas oil was heated to about 400 ° C using a heating cable connected to the transformer.
Az adagolócsőben lévő gázolaj hőmérsékletét egy elágazó vezetékben levő anyagmintán követtük, a hőmérsékletet 400 °C értékre állítottuk be. A motor teljesítményét mértük, és azt állapítottuk meg, hogy az olaj hőmérsékletének találmány szerinti növelésével a motor teljesítménye a fordulatszám változásával változó mértékben növelhető volt. A legnagyobb mértékű teljesítménynövekedést 2500 min 3 fordulatszám mellett tudtuk kimutatni, ahol a 30 °C hőmérsékletű gázolajhoz képest a 125 °C hőmérsékletű gázolaj felhasználá4The temperature of the gas oil in the dosing tube was monitored on a sample of material in a branched pipe and the temperature was set at 400 ° C. Engine power was measured and it was found that by increasing the oil temperature according to the invention, engine power could be increased to varying degrees with the speed. The greatest increase in performance was detectable at 2500 rpm 3 min, with respect to the temperature of 30 ° C, the diesel fuel oil at 125 ° C felhasználá4
HU 220 424 Β1 sa mellett a teljesítmény mintegy 25%-os növekedése volt elérhető.HU 220 424 Β1 sa increased the performance by about 25%.
A bemutatott példa is bizonyítja, hogy adott mennyiségű üzemanyag felhasználásával a gépkocsi motorjánál a teljesítmény jelentős növekedése érhető el, illetve fordítva, a teljesítmény egy adott értékéhez az előzőeknél kisebb üzemanyag-fogyasztás tartozik. A kísérleteink során a motoron gyakorlatilag semmiféle károsanyag-kibocsátás nem volt mérhető, ami a tökéletest megközelítő égési feltételek biztosítása mellett a találmány környezetvédelmi jelentőségét is bizonyítja.This example also demonstrates that using a given amount of fuel can result in a significant increase in the power output of a car engine, or vice versa, that a given value of power has lower fuel consumption than before. During our experiments, virtually no emissions were measured on the engine, which, besides ensuring perfect combustion conditions, also demonstrates the environmental importance of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU9700743A HU220424B (en) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Method and arrangement for feeding liquid fuel into heat engines or furnaces, particularly internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU9700743A HU220424B (en) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Method and arrangement for feeding liquid fuel into heat engines or furnaces, particularly internal combustion engines |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9700743D0 HU9700743D0 (en) | 1997-05-28 |
| HUP9700743A2 HUP9700743A2 (en) | 1999-07-28 |
| HUP9700743A3 HUP9700743A3 (en) | 1999-12-28 |
| HU220424B true HU220424B (en) | 2002-01-28 |
Family
ID=89995000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9700743A HU220424B (en) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Method and arrangement for feeding liquid fuel into heat engines or furnaces, particularly internal combustion engines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU220424B (en) |
-
1997
- 1997-04-10 HU HU9700743A patent/HU220424B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP9700743A3 (en) | 1999-12-28 |
| HUP9700743A2 (en) | 1999-07-28 |
| HU9700743D0 (en) | 1997-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1070501A (en) | Hydrogen-rich gas generator | |
| US6213104B1 (en) | Method and a device for supplying fuel to an internal combustion engine | |
| FI71411C (en) | APPARATUR FOER BILDANDE AV EN FOERBRAENNINGSBLANDNING FOER EN FOERBRAENNINGSKAMMARE | |
| KR100374967B1 (en) | Method for supplying steam to the intake of an internal combustion engine and apparatus for implementing the method | |
| US5617716A (en) | Method for supplying vaporized fuel oil to a gas turbine combustor and system for same | |
| CN103249668A (en) | Hydrogen generator and internal combustion engine provided with hydrogen generator | |
| US20090194042A1 (en) | Fuel Supply System for a Vehicle Including a Vaporization Device for Converting Fuel and Water into Hydrogen | |
| MXPA00012446A (en) | Engine system employing an unsymmetrical cycle. | |
| WO1996008643B1 (en) | Method for supplying vaporized fuel oil to a gas turbine combustor and system for same | |
| CN100467849C (en) | Vaporized fuel injection system and method | |
| US20040094136A1 (en) | Fuel density reduction method and device to improve the ratio of oxygen mass versus fuel mass during ignition in combustion mechanisms operating with fluid hydrocarbon fuels | |
| US1236793A (en) | Power-generator. | |
| CA2224347C (en) | Combustion method and device for fluid hydrocarbon fuels | |
| JP2005531727A (en) | Engine operating system, kit, and method | |
| US2937634A (en) | Prime mover and a fuel-power function of operation thereof | |
| US8057218B2 (en) | Method for burning liquid fuels | |
| JP2004068659A (en) | Exhaust emission control device | |
| JP2009270582A (en) | Fuel supply system for internal combustion engine | |
| CA1038632A (en) | Vapor generator | |
| CN107842430A (en) | It is a kind of for the fuel supplier of vehicle, engine system and vehicle | |
| US6290487B1 (en) | Fuel injection method and device to increase combustion dynamics and efficiency in combustion equipment operating with fluid hydro carbon fuel | |
| HU220424B (en) | Method and arrangement for feeding liquid fuel into heat engines or furnaces, particularly internal combustion engines | |
| US5666929A (en) | Fuel vaporizer for an internal combustion engine | |
| US986308A (en) | Method and apparatus for generating motive power. | |
| US6804963B1 (en) | Thermoreactor with linear to rotational motion conversion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees |