RU2008497C1

RU2008497C1 - Fuel evaporation system for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2008497C1
Authority: RU
Inventors: А.Л. Лукс; И.С. Загузов; В.Н. Калабухов; Н.В. Горбунова; В.Л. Шур
Original assignee: Самарский государственный университет
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: heat supply. SUBSTANCE: system has housing 1 filled with fuel and heat carrier whose boiling point is considerably higher than that of fuel and water. Heat carrier from reservoir 5 flows through valve 16 into heat exchanger 17 heated by exhaust gases passing through pipeline 18. Vapor formed in heat exchanger flows along Vapor line 14 into ring condenser 6 transmitting heat through walls of reservoir 5 to fuel in chamber 2 of housing 1. At starting power is supplied to, electric heating coil 13. At bubbling conditions water is delivered into chamber 2 along pipeline 23. Vapors of fuel and water mix in chamber 2. Moreover, exhaust gases or compressed air are passed through pipeline 10 or 8, reservoir 5 and holes 12. Homogeneous mixture is delivery into combustion chamber through outlet pipeline 4. EFFECT: increased efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в автомобильной промышленности. The invention relates to heat engineering and can be used in the automotive industry.

Целью изобретения является повышение эффективности. The aim of the invention is to increase efficiency.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a system; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.

Система содержит испаритель, имеющий корпус 1 с внутренней камерой 2, сообщенной с подводящим 3 и отводящим 4 трубопроводами, внутренняя камера 2 снабжена теплопередающим элементом, выполненным в виде размещенной на днище корпуса 1 емкости 5 с двойными цилиндрическими стенками, образующими кольцевой конденсатор 6 с промежуточным теплоносителем, пространство между которыми снабжено завихрителем 7, например, в виде проволоки, причем внутреннее пространство емкости 5 в нижней части сообщено с трубопроводами подвода сжатого воздуха 8, снабженного вентилем 9, и отработавших газов 10, снабженного вентилем 11, в верхней части емкости 5 выполнены отверстия 12, сообщающие ее с внутренней камерой 2 корпуса 1, а на наружной поверхности емкости 5 размещена электронагревательная спираль 13, промежуточное устройство, выполненное в виде паропроводящего 14 и отводного 15 трубопроводов, которые соединены с кольцевым конденсатором 6 и последний из которых снабжен перекрывным вентилем 16, теплообменник 17, установленный на впускном трубопроводе отработанных газов 18 и выполненный, например, в виде жидкостного 19 и парового 20 коллекторов, соединенных паровыми каналами 21 с фитильной капиллярной структурой (не показана). Теплообменник 17 соединен посредством пароподводящего 14 и отводного 15 трубопроводов с кольцевым конденсатором 6, образуя контур для промежуточного теплоносителя, на входе в паровые каналы 21 расположена капиллярно-пористая вставка 22, корпус 1 соединен в нижней части с водоподводным трубопроводом 23, а полость камеры 2, образованная внутренней стенкой корпуса 1 и наружной стенкой емкости 5, до заданного уровня заполнена жидкостью 24, например даутермом с температурой кипения, превышающей температуру кипения топлива, днище 25 емкости 5 выполнено конусообразной формы с вершиной, сообщенной с отводным трубопроводом 15. The system contains an evaporator having a housing 1 with an inner chamber 2 in communication with the supply 3 and outlet 4 pipelines, the inner chamber 2 is provided with a heat transfer element made in the form of a tank 5 with double cylindrical walls located on the bottom of the housing 1, forming an annular condenser 6 with an intermediate coolant , the space between which is provided with a swirl 7, for example, in the form of a wire, and the inner space of the tank 5 in the lower part is in communication with the pipelines for supplying compressed air 8, provided the valve 9, and exhaust gas 10, equipped with a valve 11, in the upper part of the tank 5 holes 12 are made, communicating with the inner chamber 2 of the housing 1, and on the outer surface of the tank 5 there is an electric heating coil 13, an intermediate device made in the form of a vapor conducting 14 and outlet 15 pipelines that are connected to an annular condenser 6 and the last of which is equipped with a shut-off valve 16, a heat exchanger 17 mounted on the exhaust gas inlet pipe 18 and made, for example, in the form of a liquid 19 and steam 20 collectors connected by steam channels 21 with a wick capillary structure (not shown). The heat exchanger 17 is connected via an inlet 14 and outlet 15 pipelines to an annular condenser 6, forming a circuit for an intermediate coolant, a capillary-porous insert 22 is located at the entrance to the steam channels 21, the housing 1 is connected in the lower part to the water supply pipe 23, and the chamber cavity 2, formed by the inner wall of the housing 1 and the outer wall of the tank 5, to a predetermined level is filled with liquid 24, for example, a dauther with a boiling point exceeding the boiling point of the fuel, the bottom 25 of the tank 5 is made conical shape with a top in communication with the bypass pipe 15.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

Корпус 1 через подводящий трубопровод 3 заправляется низкокипящим топливом, например бензином, а также очищенным и отдегазированным теплоносителем 24, например даутермом, температура кипения которого выше температуры кипения бензина и воды. Открывается вентиль 16 отводного трубопровода 15 и теплоноситель под действием сил гравитации из полости конического днища 25 стекает в жидкостный коллектор 19, впитывается капиллярно-пористой вставкой 22, а также перераспределяется по капиллярно-пористой структуре теплообменника 17. При работе теплового двигателя выхлопные газы вытекают через трубопровод 18, нагревая путем теплопередачи промежуточный теплоноситель внутри капиллярной структуры теплообменника 17, который испаряется, давление пара возрастает и пар перемещается по паровым каналам 21 в паровой коллектор 20 и по пароотводящему трубопроводу 14 в кольцевой конденсатор 6, где конденсируется, отдавая тепло емкости 5, завихритель 7 способствует увеличению теплоотдачи. The housing 1 through the inlet pipe 3 is charged with low-boiling fuel, such as gasoline, as well as cleaned and decontaminated coolant 24, such as a dauther, the boiling point of which is higher than the boiling point of gasoline and water. The valve 16 of the outlet pipe 15 opens and the coolant flows from the cavity of the conical bottom 25 under the influence of gravity into the liquid manifold 19, is absorbed by the capillary-porous insert 22, and is also redistributed through the capillary-porous structure of the heat exchanger 17. When the heat engine is running, exhaust gases flow out through the pipeline 18, heating by means of heat transfer the intermediate heat carrier inside the capillary structure of the heat exchanger 17, which evaporates, the vapor pressure increases and the steam moves along the steam Nalam 21 to the steam collector 20 and through the steam discharge pipe 14 to the annular condenser 6, where it condenses, giving off the heat of the tank 5, the swirler 7 contributes to an increase in heat transfer.

При этом тепло передается топливу и слою высококипящего теплоносителя. Нагретые капли топлива барботируются через объем нагретого высококипящего теплоносителя, разбиваются на отдельные мелкие капли, что позволяет за счет суммарной поверхности всех капель резко увеличить поверхность теплообмена. Паровая фаза капель непрерывно удаляется с поверхности жидких капель под действием архимедовых сил. На режиме запуска теплового двигателя включается электронагревательная спираль 13, погруженная в теплоноситель, которая передает тепло без потерь теплоносителю и топливу. Одновременно в режиме барботажа через водоподводный трубопровод 23 в корпус 1 пропускается вода, капли которой также нагреваются, а затем испаряются. Вне свободной поверхности жидкости в камере 2 пары бензина и воды перемешиваются. In this case, heat is transferred to the fuel and a layer of high-boiling coolant. Heated fuel droplets are bubbled through the volume of the heated high-boiling coolant, divided into separate small droplets, which makes it possible to sharply increase the heat transfer surface due to the total surface of all droplets. The vapor phase of droplets is continuously removed from the surface of liquid droplets under the action of Archimedean forces. In the starting mode of the heat engine, an electric heating coil 13 is inserted, immersed in the coolant, which transfers heat without loss to the coolant and fuel. At the same time, in the bubbling mode, water is passed through the water supply pipe 23 into the housing 1, the drops of which are also heated and then evaporated. Outside the free surface of the liquid in the chamber, 2 pairs of gasoline and water are mixed.

Кроме того, через трубопровод отработавших газов 10, вентиль 11, емкость 5 и отверстия 12 перепускают выхлопные газы в количестве 7-20% в зависимости от коэффициента избытка воздуха в камерах сгорания цилиндров теплового двигателя или воздух по трубопроводу подвода сжатого воздуха 8 и вентиль 9. При этом отверстия 12 способствуют более активному перемешиванию и гомогенизации топливо-воздушно-водяной смеси. Гомогенная смесь подается через отводящий трубопровод 4 сгорания (не показана). In addition, exhaust gas in the amount of 7-20% is passed through the exhaust gas pipe 10, valve 11, tank 5 and openings 12 depending on the coefficient of excess air in the combustion chambers of the heat engine cylinders or air through the compressed air supply pipe 8 and valve 9. In this case, the holes 12 contribute to more active mixing and homogenization of the fuel-air-water mixture. A homogeneous mixture is fed through a combustion exhaust pipe 4 (not shown).

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность за счет интенсифицирования процесса горения топливного заряда в камере сгорания цилиндров двигателя и уменьшить количество вредных выбросов в окружающую атмосферу. (56) Дан П. Д. и Рей Д. А. Тепловые трубы. М. : Энергия, 1979, с. 234-236. The use of the invention allows to increase efficiency by intensifying the process of burning the fuel charge in the combustion chamber of the engine cylinders and reduce the amount of harmful emissions into the surrounding atmosphere. (56) Dan P.D. and Ray D.A. Heat pipes. M.: Energy, 1979, p. 234-236.

Claims

1. SYSTEM FOR EVAPORATION OF FUEL IN THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a heat exchanger mounted on the inlet pipe, an intermediate device and an evaporator having a housing with an inner chamber in communication with supply and exhaust pipelines, a heat-supplying element placed in the inner chamber, which together with the heat exchanger and the intermediate exchanger and the device forms a circuit for the intermediate coolant, characterized in that, in order to increase efficiency, it is equipped with a water supply pipe and having ntiles with compressed air and exhaust gas supply pipes and an electric heating coil, and the heat transfer element is made in the form of a tank with double cylindrical walls located on the bottom of the casing, the space between which is equipped with a swirl and forms an annular condenser of the intermediate heat carrier, the intermediate device is made in the form of steam supply and discharge pipelines, which are connected to the ring condenser and the last of which is equipped with a shut-off valve, and the heat exchanger is supplied with a capillary-porous insert installed at the inlet to the steam line, the electric heating coil being placed on the outer surface of the vessel, the inner space of which is in the lower part communicated with the pipelines for supplying compressed air and exhaust gases, and in the upper part there are holes communicating with the inner chamber of the casing, which connected at the bottom with the supply and water pipelines.

2. The system according to claim 1, characterized in that the cavity of the inner chamber of the housing, formed by the inner wall of the latter and the outer wall of the tank, is filled to a predetermined level with a liquid with a boiling point exceeding the boiling point of the fuel.

3. The system of claims. 1 and 2, characterized in that the bottom of the tank is made conical in shape with an apex in communication with a branch pipe.