RU19558U1 - DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU19558U1
RU19558U1 RU2001106085/20U RU2001106085U RU19558U1 RU 19558 U1 RU19558 U1 RU 19558U1 RU 2001106085/20 U RU2001106085/20 U RU 2001106085/20U RU 2001106085 U RU2001106085 U RU 2001106085U RU 19558 U1 RU19558 U1 RU 19558U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
recirculation
water
gases
engine
Prior art date
Application number
RU2001106085/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.А. Анисимов
А.А. Жернаков
Г.В. Штайн
Original Assignee
Анисимов Илья Александрович
Жернаков Аркадий Анатольевич
Штайн Геннадий Вольфович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анисимов Илья Александрович, Жернаков Аркадий Анатольевич, Штайн Геннадий Вольфович filed Critical Анисимов Илья Александрович
Priority to RU2001106085/20U priority Critical patent/RU19558U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU19558U1 publication Critical patent/RU19558U1/en

Links

Landscapes

  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего впускной, выпускной трубопроводы, клапан рециркуляции, перепускной трубопровод, соединяющий выпускной и впускной трубопроводы, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит резервуар с водой, водяной насос, форсунку, через которую происходит впрыск воды в цилиндр двигателя в начале такта выпуска, причем в трубопроводе высокого давления установлен клапан-отсекатель, связанный с датчиком температуры, а в перепускном трубопроводе расположен узел рециркуляции.An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine having an intake, exhaust pipe, a recirculation valve, a bypass pipe connecting the exhaust and intake pipes, characterized in that the device further comprises a water tank, a water pump, an injector through which water is injected into the engine cylinder at the beginning of the exhaust stroke, moreover, a shut-off valve connected to the temperature sensor is installed in the high-pressure pipeline, and is located at the bypass pipeline at green recycle.

Description

20011060852001106085

F 02 М 25/06F 02 M 25/06

Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутрениего сгораиияExhaust Gas Recirculation Unit

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам рециркуляции отработавших газов.The invention relates to engine building, in particular to exhaust gas recirculation devices.

Известны системы рециркуляции отработавших газов с подачей последних на мокрую очистку.Known exhaust gas recirculation systems with the supply of the latter for wet cleaning.

Известен способ снижения содержания оксидов азота в отработавших газах (описание изобретения к патенту СССР N 1839695 A3 МКИ 5 F 02 М 25/06) и выбранный нами в качестве прототипа. Данный способ основан на прохождении выпускных газов через мокрую очистку. Газы охлаждаются и часть их поступает на рециркуляцию, в объеме постоянном, относительно общего объема газов дизельного двигателя. Рециркуляция и увлажнение происходят на всех режимах, а именно: холостой ход, малых, средних и максимальных нагрузок. Устройство, обеспечивающее этот способ, содержит катализатор, блок мокрой очистки, выхлопную трубу, перепускной трубопровод, клапан рециркуляции, очиститель воздуха, впускной трубопровод.There is a method of reducing the content of nitrogen oxides in exhaust gases (description of the invention to USSR patent N 1839695 A3 MKI 5 F 02 M 25/06) and we have chosen as a prototype. This method is based on the passage of exhaust gases through wet cleaning. Gases are cooled and part of them goes to recirculation, in a constant volume, relative to the total gas volume of the diesel engine. Recirculation and humidification occur in all modes, namely: idling, small, medium and maximum loads. The device providing this method comprises a catalyst, a wet cleaning unit, an exhaust pipe, a bypass pipe, a recirculation valve, an air purifier, an inlet pipe.

Недостаток устройства заключается в том, что увлажнение происходит на всех режимах, включая режимы холостого хода и малых нагрузок. На этих режимах температура отработавших газов очень низкая(200-400°С) и дополнительное охлаждение их на этих режимах с применением рециркуляции приводят к неустойчивой работе двигателя, повышенному отложению смол в выпускном тракте и системе рециркуляции, на стенках цилиндров двигателя.The disadvantage of this device is that humidification occurs in all modes, including idling and light loads. In these modes, the temperature of the exhaust gases is very low (200-400 ° C) and their additional cooling in these modes using recirculation leads to unstable engine operation, increased deposition of resins in the exhaust tract and recirculation system, on the walls of the engine cylinders.

Рециркуляция отработавших газов на режиме максимальных нагрузок приводит к тому, что происходят сбои в работе двигателя, так как коэффициент избытка воздуха на данном режиме равен а 1,2-1,4 и двигатель не в состоянии принять рециркулируемые газы без потери мощности и увеличения расхода топлива. Кроме этого, пз-за воды, через которую проходят отработавшие газы, увеличивается сопротивление выхода газов в атмосферу, следовательно, увеличивается коэффициент остаточных газов при этом ухудшается очистка цилиндра, снижается мошность и увеличивается расход топлива.Exhaust gas recirculation at maximum loads leads to engine malfunctions, since the excess air coefficient in this mode is 1.2-1.4 and the engine is not able to receive recirculated gases without loss of power and increased fuel consumption . In addition, because of the water through which the exhaust gases pass, the resistance of the gases to the atmosphere increases, therefore, the coefficient of residual gases increases while the cleaning of the cylinder worsens, the erosion rate decreases, and fuel consumption increases.

$адачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности очистки отработавших газов.The task, the solution of which the invention is directed, is to increase the efficiency of purification of exhaust gases.

Это достигается тем, что: 1 - увлажнение не будет проводртться на режимах холостого хода и малых нагрузок,This is achieved by the fact that: 1 - humidification will not be carried out at idle and low loads,

2-рециркуляция не будет проводиться на режиме максимальных нагрузок;2-recirculation will not be carried out at maximum load;

3-увлажнение и охлаждение будет происходить без прохода газов через воду. Для этого в устройство введены:3-humidification and cooling will occur without the passage of gases through the water. To do this, the device introduced:

2-узел рециркуляции не позволяющий подавать на рециркуляцию газы в режиме максимальных нагрузок;2-recirculation unit not allowing to supply gases to the recirculation in maximum load mode;

3-форсунка для впрыска воды в цилиндр двигателя;3-nozzle for water injection into the engine cylinder;

Сущность изобретения поясняется схемой (фигЛ) с изображенным на ней устройством рециркуляции отработавших газов с впрыском воды в цилиндр.The invention is illustrated by the diagram (figL) with the exhaust gas recirculation device depicted on it with water injection into the cylinder.

Устройство содержит цилиндр ДВС 1; выпускной трубопровод 2; впускной трубопровод 3; перепускной трубопровод 4; узел рециркуляции 5 с приводом от ТНВД; водяную форсунку 6; водяной насос плунжерного типа 7 с приводом от коленчатого вала двигателя и рейки ТНВД; трубопровод низкого давления 8, трубопровод высокого давления 9; резервуар с водой 10; сливной трубопровод 11; электромагнитный клапан-отсекатель 12; датчик температуры рабочего процесса 13, установленный в камере сгорания двигателя; фильтр 14.The device comprises an internal combustion engine cylinder 1; exhaust pipe 2; inlet pipe 3; bypass pipe 4; recirculation unit 5 with a drive from the high pressure fuel pump; water nozzle 6; a plunger type water pump 7 driven by the crankshaft of the engine and the high pressure fuel pump rail; low pressure pipe 8, high pressure pipe 9; water tank 10; drain pipe 11; electromagnetic shut-off valve 12; the temperature sensor of the working process 13 installed in the combustion chamber of the engine; filter 14.

Устройство работает следующим образом,The device operates as follows,

При работе двигателя на холостом ходу и малых нагрузках узел рециркуляции 5 обеспечивает перепуск до 80% отработавших газов от общего объема выпуска, так как коэффициент и двигатель способен принимать большой объем отработавших газов. На этом же режиме электромагнитный клапан-отсекатель 12 находится в закрытом положении и вода, поступающая от водяного насоса 7 к форсунке 6 по трубопроводу высокого давления 9 в полном объеме сливается по сливному трубопроводу 11 в резервуар с водой 10. Таким образом на рециркуляцию поступают не охлажденные и не увлажненные газы, что благоприятно сказывается на пусковых качествах двигателя.When the engine is idling and at low loads, the recirculation unit 5 provides a bypass of up to 80% of the exhaust gas from the total exhaust volume, since the coefficient and engine are capable of receiving a large amount of exhaust gas. In the same mode, the solenoid valve-shutter 12 is in the closed position and the water coming from the water pump 7 to the nozzle 6 through the high pressure pipe 9 is completely drained through the drain pipe 11 into the water tank 10. Thus, uncooled water is recirculated and not moistened gases, which favorably affects the starting properties of the engine.

При переходе двигателя на средние нагрузки температура рабочего процесса повышается, датчик температуры 13 подает сигнал электромагнитному клапану-отсекателю 12, клапан 12 открывается и происходит впрыск воды через форсунку 7 в цилиндр двигателя 1 в начале такта выпуска При этом происходит нагрев и испарение воды, так как на этом режиме температура отработавших газов составляет 500-700°С. Отработавшие газы охлаждаются и увлажняются, кроме этого происходят химические реакции продуктов не полного сгорания с водой, находящейся в парообразном состоянии при высокой температуре Таким образом на рециркуляцию поступают охлажденные и увлажненные отработавшие газы, это приводит к более значительному снижению температуры цикла, чем при рециркуляции не увлажненных и не охлажденных отработавших газов, а следовательно, к увеличению степени снижения образования оксидов азота и сажи. Кроме этого, вода, находящаяся в отработавших газах, смешиваясь с воздухом и попадая в цилиндр двигателя, испаряется и разрывает капли топлива. В результате микровзрывов период задержки воспламенения увеличивается и топливо успевает равномерно распределиться по объему камеры сгорания. Количество зон с недостатком кислорода уменьшается, что снижает интенсивность образования твердых частиц.When the engine switches to medium loads, the temperature of the working process rises, the temperature sensor 13 gives a signal to the solenoid valve-shutter 12, the valve 12 opens and water is injected through the nozzle 7 into the cylinder of the engine 1 at the beginning of the exhaust stroke. This causes heating and evaporation of water, since in this mode, the temperature of the exhaust gas is 500-700 ° C. The exhaust gases are cooled and moistened, in addition, chemical reactions of products of incomplete combustion with water in a vapor state at high temperature occur. Thus, cooled and humidified exhaust gases come to recirculation, this leads to a more significant decrease in the temperature of the cycle than when recirculation is not humidified and non-cooled exhaust gases, and consequently, to an increase in the degree of reduction of the formation of nitrogen oxides and soot. In addition, the water in the exhaust gas, mixed with air and entering the engine cylinder, evaporates and breaks up droplets of fuel. As a result of microexplosions, the ignition delay period increases and the fuel manages to evenly distribute throughout the combustion chamber. The number of zones with a lack of oxygen is reduced, which reduces the rate of formation of solid particles.

Гомогенизация заряда способствует также уменьшению числа локальных зон с пиковыми температурами и, как следствие, снижение выбросов оксидов азота.Homogenization of the charge also contributes to a decrease in the number of local zones with peak temperatures and, as a result, a decrease in the emission of nitrogen oxides.

Степень рециркуляции регулируется узлом рециркуляции 5 в зависимости от нагрузки двигателя.The degree of recirculation is regulated by the recirculation unit 5 depending on the engine load.

С увеличением нагрузки узел рециркуляции 5 уменьшает количество газов поступающих на рециркуляцию, путем перекрытия канала рециркуляции.With an increase in load, the recirculation unit 5 reduces the amount of gas entering the recirculation, by blocking the recirculation channel.

11ри работе двигателя на максимальной нагрузке (коэффициент а 1,2 - 1,4), узел рециркуляции 5 прекращает перепуск отработавших газов в канал рециркуляции 4, чтобы не нарушать нормальное протекание процесса сгорания. Прекращение перепуска способствует тому, что двигатель не теряет мощность и не увеличивается расход топлива. Однако, за счет впрыска воды в цилиндр двигателя происходит увлажнение и охлаждение отработавших газов, а так как температура отработавших газов на данном режиме составляет более 800°С в цилиндре двигателя, вода испаряется и вступает в реакцию с углеродом:11when the engine is operating at maximum load (coefficient a 1.2 - 1.4), the recirculation unit 5 stops the bypass of the exhaust gases into the recirculation channel 4 so as not to disturb the normal course of the combustion process. The termination of the bypass ensures that the engine does not lose power and does not increase fuel consumption. However, due to the injection of water into the engine cylinder, the exhaust gases are humidified and cooled, and since the temperature of the exhaust gases in this mode is more than 800 ° C in the engine cylinder, water evaporates and reacts with carbon:

C + H2O + Q CO2+H2C + H2O + Q CO2 + H2

Это приводит к значительному снижению выброса твердых частиц.This leads to a significant reduction in particulate emissions.

Устройство может быть изготовлено следующим образом.The device can be manufactured as follows.

Конструкция трубопровода рециркуляции представляет собой трубу, вваренную одним концом во впускной трубопровод, а другим концом - в коробку узла рециркуляции.The design of the recirculation pipeline is a pipe welded at one end into the inlet pipe, and the other end into the box of the recirculation unit.

Конструкция узла рециркуляции представляет собой двухтарельчатый клапан. Одна тарелка перекрывает вход в трубопровод рециркуляции, другая перекрывает выход отработавших газов в атмосферу Обе тарелки жестко связаны тягой, которая находится на вращающейся оси. Поворотом оси осуществляется рег)лировка количества газов, подаваемых на рециркуляцию. Резервуар с водой представляет собой бак для воды произвольной формы.The design of the recirculation unit is a double-valve. One plate blocks the inlet to the recirculation pipeline, the other blocks the exhaust gas outlet to the atmosphere. Both plates are rigidly connected by a thrust located on the rotating axis. By turning the axis, the amount of gases supplied to the recirculation is regulated. The water tank is an arbitrary shape water tank.

Трубопроводы высокого и низкого давления, сливной трубопровод - это резино-тканевые шлаги различного сечения.Pipelines of high and low pressure, drain pipe - these are rubber-fabric hoses of various sections.

Водяной фильтр аналогичен фильтру тонкой отчистки топлива.The water filter is similar to the fine fuel filter.

Водяной насос плунжерного типа по устройству аналогичен ТНВД.The plunger type water pump is similar in design to the high pressure fuel pump.

Форсунка штатная, однодырчатая, бесштифтовая.The nozzle is full-time, single-hole, pinless.

Электромагнитньп клапан-отсекатель представляет собой трехканальный (нагнетательный, напорный., сливной) клапан с электромагнитом. Запорный элемент - шарик. В закрытом положении происходит постоянный слив.The solenoid-shutoff valve is a three-channel (discharge, pressure., Drain) valve with an electromagnet. The locking element is a ball. In the closed position there is a constant drain.

Устройство рециркуляции отработавших газов с впрыском воды в цилиндр позволяет производить переиуск не охлажденных и не увлажнершых газов на режиме холостого хода и низких нагрузок и производить впрыск воды в цилиндр двигателя в начале такта выпуска на всех режимах, а также прекращать рециркуляцию отработавших газов на максимальных нагрузках. Таким образом на режиме холостого хода и малых нагрузок не будет увлажнения и охлаждения отработавших газов, что благоприятно скажется на работе двигателя, а на максимальном режиме не будет рециркуляции отработавших газов, что не повлечет за собой снижения мощности и повышения расхода топлива.The exhaust gas recirculation device with water injection into the cylinder allows the transfer of uncooled and non-moistened gases at idle and low loads, and water is injected into the engine cylinder at the beginning of the exhaust stroke at all modes, as well as stopping exhaust gas recirculation at maximum loads. Thus, at idle and low loads, there will be no humidification and cooling of the exhaust gases, which will favorably affect the operation of the engine, and at the maximum mode there will be no exhaust gas recirculation, which will not entail a reduction in power and an increase in fuel consumption.

Кроме того на максимальном режиме, за счет впрыска воды и ее испарения, будут проходить химические реакции продуктов сгорания с водой, что способствует снижению количества сажи.In addition, at maximum mode, due to the injection of water and its evaporation, chemical reactions of combustion products with water will take place, which helps to reduce the amount of soot.

Рециркуляция отработавших газов на режимах холостого хода, малых и средних нагрузок приводит к снижению выбросов оксидов азота.Exhaust gas recirculation at idle, low and medium loads reduces nitrogen oxide emissions.

Предиолагается, что применение устройства рециркуляции отработавших газов с впрыском воды в цилиндр, позволит снизить выбросы оксидов азота на 70% и сажи на 80%.It is assumed that the use of an exhaust gas recirculation device with water injection into the cylinder will reduce emissions of nitrogen oxides by 70% and soot by 80%.

Авторы изобретения:(- -Анисимов И.А.Authors of the invention: (- -Anisimov I.A.

Жернаков А. А. Штайн Г.В Zhernakov A.A. Stein G.V.

Claims (1)

Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, имеющего впускной, выпускной трубопроводы, клапан рециркуляции, перепускной трубопровод, соединяющий выпускной и впускной трубопроводы, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит резервуар с водой, водяной насос, форсунку, через которую происходит впрыск воды в цилиндр двигателя в начале такта выпуска, причем в трубопроводе высокого давления установлен клапан-отсекатель, связанный с датчиком температуры, а в перепускном трубопроводе расположен узел рециркуляции.
Figure 00000001
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine having an intake, exhaust pipe, a recirculation valve, a bypass pipe connecting the exhaust and intake pipes, characterized in that the device further comprises a water tank, a water pump, an injector through which water is injected into the engine cylinder at the beginning of the exhaust stroke, moreover, a shut-off valve connected to a temperature sensor is installed in the high-pressure pipeline, and is located at the bypass pipeline at green recycle.
Figure 00000001
RU2001106085/20U 2001-03-06 2001-03-06 DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE RU19558U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001106085/20U RU19558U1 (en) 2001-03-06 2001-03-06 DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001106085/20U RU19558U1 (en) 2001-03-06 2001-03-06 DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU19558U1 true RU19558U1 (en) 2001-09-10

Family

ID=48278922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001106085/20U RU19558U1 (en) 2001-03-06 2001-03-06 DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU19558U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618158C1 (en) * 2013-06-28 2017-05-02 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Control unit for internal combustion engines control
RU2684065C1 (en) * 2016-12-19 2019-04-03 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method (options) and system for regulation of water injection into engine
RU2712550C2 (en) * 2016-12-19 2020-01-29 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method (embodiments) and system for control of water injection to engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618158C1 (en) * 2013-06-28 2017-05-02 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Control unit for internal combustion engines control
RU2684065C1 (en) * 2016-12-19 2019-04-03 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method (options) and system for regulation of water injection into engine
RU2712550C2 (en) * 2016-12-19 2020-01-29 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method (embodiments) and system for control of water injection to engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5785030A (en) Exhaust gas recirculation in internal combustion engines
US7013845B1 (en) Emissions reduction system for an internal combustion engine
CN102144080B (en) Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
EP1003958B1 (en) Reduction of nox emissions of diesel engines
KR101846873B1 (en) Engine system
CN103256127A (en) Method for operating a self-igniting combustion engine
CN101405486A (en) Methods and device for filtration of exhaust gases for a diesel engine with a filtration surface which is variable by means of controlled obstruction
US7278411B1 (en) Flow sensor
CN101384812A (en) Injection system for an internal combustion engine, and internal combustion engine
WO2020064679A1 (en) Egr system and cleaning and cooling system for egr pump
TWI655361B (en) Exhaust control device for internal combustion engine and control method for exhaust control device
CN102817730A (en) Method for operating applied-ignition internal combustion engine with direct injection
US20130061579A1 (en) Exhaust Gas Aftertreatment System For Engines Equipped With Exhaust Gas Recirculation
WO2008066482A1 (en) Arrangement and method for a supercharged combustion engine
RU19558U1 (en) DEVICE FOR RECESSED GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US10119482B1 (en) Method for igniting fuels in engines
CN1788147B (en) In-cylinder combustion recipe for meeting tier 2 locomotive emissions regulations
CN101512856B (en) Spark plug having separate housing-mounted electrode
CN101245731B (en) Longitudinally wound two-stroke diesel motor and method for operating the same
US11242810B2 (en) Method and device for increased exhaust gas temperature in a diesel engine
CN102374044A (en) Fuel supply system for diesel and butanol low temperature combustion dual-fuel engine
CN202300664U (en) Fuel feed system of diesel oil/butanol low-temperature combustion dual-fuel engine
KR101227178B1 (en) Strucrure for removing the condensation water of Exhaust Gas Recirculation in diesel engine system and method thereof
CN203769966U (en) Mechanically-supercharged explosive motor
WO2014017428A1 (en) Engine