RU2008494C1 - Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2008494C1 RU2008494C1 SU5002331A RU2008494C1 RU 2008494 C1 RU2008494 C1 RU 2008494C1 SU 5002331 A SU5002331 A SU 5002331A RU 2008494 C1 RU2008494 C1 RU 2008494C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- mixture
- air
- stream
- internal combustion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02T10/121—
-
- Y02T10/32—
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Использование: машиностроение, конкретно двигателестроение. Может быть использовано в системах питания двигателей внутреннего сгорания. Способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания путем получения окиси углерода и водородсодержащих газов из жидкого топлива и добавления этих газов к топливовоздушной смеси. Новым в способе является получение газов из переобогащенной топливом смеси и термическое разложение топлива на поверхности активатора, нагретого выше температуры самовоспламенения смеси, без использования катализаторов.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к двигателестроению и может быть использовано в системах питания двигателей внутреннего сгорания.
Известны способы подготовки тепловоздушной смеси для двигателей внутреннего сгорания путем получения водородсодержащего газа из топлива и добавления того газа к топливовоздушной смеси.
Однако реакция разложения жидкого топлива по известным способам протекает в присутствии дорогостоящих катализаторов на платиновой основе при достаточно высокой температуре. В процессе эксплуатации катализаторы периодически необходимо заменять. Присутствие в топливе антидетонационных присадок выводит катализаторы из строя.
Так, в патенте США N 4147142 предлагается производить испарение и нагревание жидкого топлива до 200оС в теплообменнике за счет тепла выхлопных газов добавления выхлопных газов непосредственно в топливовоздушную смесь. Горячая смесь поступает в камеру с катализатором, в присутствии которого происходит расщепление жидкого топлива с образованием газов.
Использование для этой цели тепла только выхлопных газов двигателя недостаточно и не может привести к эффективному, стабильному протеканию процесса. Поэтому достижение более высокой температуры производят за счет сжигания части топлива, увеличивая его расход.
Способ, рассмотренный в патенте США N 3901197 предусматривает разделение нормальной (по составу) для горения топливовоздушной смеси на два потока. Первый из них, вспомогательный (с меньшим расходом), прожигают, и он горит открытым пламенем, проходя через теплообменник. Второй, основной, пропускают по своим каналам в теплообменнике, нагревая их, и затем смешивают с горящими газами первого потока. Нагретую таким образом смесь подают в каталитическую камеру с катализатором, а затем в двигатель.
Использование в этом способе открытого пламени для сжигания части топлива и топливовоздушной смеси, способной гореть, не только малоэффективно, но и опасно. Опасность распространения пламени и пожара возрастает при неравномерной работе двигателя и его перебоях, так как скорость распространения пламени в топливовоздушной смеси может быть больше скорости движения потока самой смеси.
При сжигании обогащенная смесь не может сгореть без остатка и поэтому содержит несгоревшие углеводороды типа CnHn+2, которые в виде сажи (копоти) и кокса отлагаются в порах катализатора. Катализатор выходит из строя.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, рассмотренный в патенте ФРГ N 3607007, предусматривающий формирование двух потоков топливовоздушной смеси, один из которых переобогащают ниже предела воспламенения, подвергают нагреву отработанными газами с получением окиси углерода и водородсодержащих газов и перед подачей в цилиндры смешивают со вторым потоком.
Способ предусматривает использование выхлопных газов с температурой 750оС и нагрев обрабатываемого потока смеси до температуры 400-800оС в теплообменнике (реакторе). В реактор поступает смесь топлива, воздуха и выхлопных газов. Предполагается, что в результате реакции окисления топлива температура повысится. Однако реакция разложения топлива идет с поглощением тепла и при температуре, превышающей температуру воспламенения смеси (> 850оС), достижение которой патентом ФРГ N 3607007 не предусматривается.
Поэтому рассмотренный способ малоэффективен.
Предлагаемое изобретение обладает более высокими эффективностью, экономичностью и безопасностью получения водородсодержащих газов для двигателя внутреннего сгорания.
Предлагаемый способ заключается в том, что формируют два потока топливовоздушной смеси, один из которых переобогащают ниже предела воспламенения, подвергают нагреву отработанными газами с получением окиси углерода и водородсодержащих газов и перед подачей в цилиндры двигателя смешивают со вторым потоком, отличается тем, что переобогащенный поток топливовоздушной смеси перед смешиванием со вторым потоком дополнительно нагревают, пропуская через активатор, нагретый выше температуры воспламенения смеси, производят в приграничном слое последнего термический крекинг топлива путем многократного соприкосновения его с поверхностью активатора.
В изобретении не используются открытое (факельное) пламя и катализаторы.
Дополнительное повышение эффективности и экономичности двигателя получается путем введения в обрабатываемую топливовоздушную смесь в качестве добавок выхлопных газов, воды, низкооктанового топлива.
Термическому разложению могут подвергаться как высокооктановое, так и низкооктановое топливо.
Способ основан на использовании неспособности воспламеняться переробогащенной топливом смеси с коэффициентом избытка воздуха < 0,4 (нормальная топливо-воздушная смесь имеет коэфф. избытка 0,8-1,1); частичного окисления молекул углеводородной части топлива при соприкосновении ее с поверхностью активатора, нагретой выше температуры воспламенения смеси (t = 850-1100оС); наиболее полного разложения топлива при многократно повторяющихся взаимодействия х его молекул с активатором.
Частицы смеси при попадании на активатор неоднократно соприкасаются с раскаленной поверхностью при недостатке окислителя, что ведет к повторяющемуся процессу частичного окисления молекул органического топлива (С8H18). Молекула начинает распадаться. Отделившиеся молекулы С и Н соединяются с кислородом - идет реакция частичного окисления.
C8H18 + nO2 = nСn Hn + 2 + nCO + nCO2 + nH
Исходная молекула переходит в более легкое строение и выделяется СО, СО2 и Н2. Происходит реакция разложения с поглощением тепла.
Исходная молекула переходит в более легкое строение и выделяется СО, СО2 и Н2. Происходит реакция разложения с поглощением тепла.
В процессе термического разложения могут участвовать выхлопные газы и вода.
Если в подготавливаемую топливовоздушную смесь добавлять часть выхлопных газов, содержащих СО2, то будет также протекать реакция разложения СО2:
СО2 + С = СО + СО.
СО2 + С = СО + СО.
Одновременно происходит и разложение воды:
Н2О + С = СО + Н2.
Н2О + С = СО + Н2.
Вода может содержаться не только в отработанных газах, но и вноситься специально в топливовоздушную смесь. В результате утилизируется дополнительное количество СО и Н2.
После обработки активатором в подготовленной смеси будут содержаться нефтяные газы: СH4, С2Н6, С3Н8, С4Н10 - продукты разложения, а также СО, Н2, СО2 и неиспользованная часть компонентов выхлопных газов (в случае добавки в смесь выхлопных газов до обработки активатором). Таким образом, обрабатываемое топливо переходит в более легкое фазовое газообразное состояние.
Весь поток обработанной активатором смеси добавляется к основному потоку обедненной топливовоздушной смеси и в таком виде подается в цилиндры двигателя внутреннего сгорания.
Окись углерода и водород как топливо для двигателей внутреннего сгорания обладают высокими антидетонационными свойствами (большое октановое число). Это позволяет обеднить смесь, т. е. повысить коэффициент избытка воздуха до 1,3-1,6 и тем самым сжечь более полно все подаваемое в двигатель топливо.
Соотношение обработанного и необработанного активатором топлива выбирается в зависимости от типа топлива, добавок и т. п.
Применение данного способа для двигателей транспортных средств позволяет: повысить экономичность двигателя за счет прямой экономии топлива и использования более дешевого топлива; в десятки раз уменьшить содержание СО в выхлопных газах и снизить содержание окислов азота; использовать топливо с более низким октановым числом; увеличить степень сжатия, избегая детонации, в связи с более высокой скоростью горения получаемой смеси и содержанием высокооктановых газов; снизить потери тепла через стенки цилиндров и увеличить КПД двигателя; использовать топливо без антидетонаторов; уменьшить количество вредных веществ в выхлопных газах; снизить температурный режим двигателя; увеличить ресурс цилиндро-поршневой группы за счет уменьшения количества жидкого топлива, смывающего смазку со стенок цилиндров.
Экспериментальная проверка предлагаемого способа показала, что при обработке 18-20% топлива, поступающего в двигатель, экономится около 18% топлива, а содержание СО в выхлопных газах уменьшается в десятки раз (с 1,5-2,0% до 0,2-0,15% для двигателя типа ВАЗ автомобиля "Жигули"). (56) Патент ФРГ N 3607007, кл. F 02 M 27/02, опублик. 1987 г.
Claims (2)
1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что формируют два потока топливовоздушной смеси, один из которых переобогащают ниже предела воспламенения, подвергают нагреву отработанными газами с получением окиси углерода и водородсодержащих газов и перед подачей в цилиндры двигателя смешивают со вторым потоком, отличающийся тем, что переобогащенный поток топливовоздушной смеси перед смешением с вторым потоком дополнительно нагревают, пропуская через активатор, нагретый выше температуры воспламенения смеси, производят в приграничном слое последнего термический крекинг топлива путем многократного соприкосновения его с поверхностью активатора.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в переобогащенный поток топливовоздушной смеси перед дополнительным нагревом добавляют выхлопные газы, или воду, или низкооктановое топливо, или их смеси.
Priority Applications (14)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5002331 RU2008494C1 (ru) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания |
BR9205500A BR9205500A (pt) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Metodo e dispositivo para preparar uma mistura ar-combustivel para motores de combustao interna |
ES92909946T ES2114559T3 (es) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Metodo y dispositivo de mezcla aire/fuel para motores de combustion interna. |
JP4509043A JP2778830B2 (ja) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | 内燃機関用燃料−空気混合物を調製する方法および装置 |
PCT/RU1992/000058 WO1993006358A1 (fr) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Procede et dispositif de preparation d'un melange d'air et de carburant pour moteur a combustion interne |
AT92909946T ATE163072T1 (de) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines brennstoff-luftgemisches für brennkraftmaschine |
DE69224371T DE69224371T2 (de) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines brennstoff-luftgemisches für brennkraftmaschine |
CZ93883A CZ281303B6 (cs) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Způsob a zařízení pro přípravu směsi vzduchu a paliva pro spalovací motory |
EP92909946A EP0557525B1 (en) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Method and device for preparation of fuel-air mixture for internal combustion engine |
CA002095524A CA2095524C (en) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Method and device for preparing fuel-air mixture for internal combustion engine |
AU16827/92A AU1682792A (en) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Method and device for preparation of fuel-air mixture for internal combustion |
US08/064,101 US5327874A (en) | 1991-09-18 | 1992-06-30 | Method and device for preparing fuel-air mixture for internal combustion engine |
FI932228A FI103600B (fi) | 1991-09-18 | 1993-05-17 | Polttomoottoreita varten tarkoitetun polttoaineen ja ilman seoksen val mistusmenetelmä ja valmistukseen käytettävä laite |
KR1019930701475A KR100232250B1 (en) | 1991-09-18 | 1993-05-18 | Method and device for preparing fuel-air mixture for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5002331 RU2008494C1 (ru) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008494C1 true RU2008494C1 (ru) | 1994-02-28 |
Family
ID=21585230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5002331 RU2008494C1 (ru) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2008494C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999049204A1 (fr) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Alexandr Vasilievich Pugachev | Procede de preparation de melange air-carburant pour moteur a combustion interne, dispositif de mise en oeuvre de ce procede et echangeur de chaleur |
RU2670633C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2018-10-24 | Ман Трак Унд Бас Аг | Способ эксплуатации дизельного двигателя |
-
1991
- 1991-09-18 RU SU5002331 patent/RU2008494C1/ru active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999049204A1 (fr) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Alexandr Vasilievich Pugachev | Procede de preparation de melange air-carburant pour moteur a combustion interne, dispositif de mise en oeuvre de ce procede et echangeur de chaleur |
US6314919B1 (en) | 1998-03-26 | 2001-11-13 | Alexandr Vasillevich Pugachev | Method for preparing an air-fuel mixture for an internal combustion engine, device for realizing the same and heat-exchanger |
RU2670633C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2018-10-24 | Ман Трак Унд Бас Аг | Способ эксплуатации дизельного двигателя |
RU2670633C9 (ru) * | 2013-05-16 | 2018-12-04 | Ман Трак Унд Бас Аг | Способ эксплуатации дизельного двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6405720B1 (en) | Natural gas powered engine | |
AP790A (en) | Fuel for advance vapour phase combustion. | |
Karim et al. | Comparative studies of methane and propane as fuels for spark ignition and compression ignition engines | |
US6397790B1 (en) | Octane enhanced natural gas for internal combustion engine | |
Karim et al. | Methane-hydrogen mixtures as fuels | |
US6508209B1 (en) | Reformed natural gas for powering an internal combustion engine | |
CA1083443A (en) | Apparatus and process for the operation of combustion engines | |
US4109461A (en) | Method for operating internal combustion engine | |
JP2511089B2 (ja) | 炭化水素化合物を含んだ燃焼のプロセスにおける改良された燃焼を提供するための方法 | |
EP1269006A1 (en) | Gas powered engine having improved emissions | |
RU2008494C1 (ru) | Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания | |
US4499863A (en) | Method of operating an internal combustion engine on a methanol fuel | |
US5327874A (en) | Method and device for preparing fuel-air mixture for internal combustion engine | |
JPS5821099B2 (ja) | ネンリヨウカイシツソウチツキナイネンキカン | |
US4715347A (en) | Method and apparatus for pretreatment of fuel by partial combustion with a composite catalyst | |
US4273560A (en) | Method for operating combustion devices | |
AU771719B2 (en) | Automotive gasoline fuel for internal combustion engines | |
JPS61171870A (ja) | 改質天然ガスを用いた内燃機関 | |
RU2141054C1 (ru) | Способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления | |
RU2626190C1 (ru) | Способ формирования топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания | |
CN2399370Y (zh) | 内燃机锅炉双热源裂解制氢装置 | |
RU2065987C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания | |
SU832095A1 (ru) | Способ предварительной обработкиТОплиВА дл СжигАНи B дВигАТЕлЕВНуТРЕННЕгО СгОРАНи | |
JPS63143375A (ja) | 内燃機関の燃焼法 | |
EP0870004A1 (en) | Additives designed to improve fuel quality in reciprocating internal combustion engines |