RU2065987C1 - Method of operation of internal combustion engine - Google Patents

Method of operation of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2065987C1
RU2065987C1 RU9595106442A RU95106442A RU2065987C1 RU 2065987 C1 RU2065987 C1 RU 2065987C1 RU 9595106442 A RU9595106442 A RU 9595106442A RU 95106442 A RU95106442 A RU 95106442A RU 2065987 C1 RU2065987 C1 RU 2065987C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
internal combustion
combustion engine
thermochemical
products
Prior art date
Application number
RU9595106442A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95106442A (en
Inventor
А.С. Коротеев
Г.К. Коровин
С.И. Смирнов
В.П. Казначеев
И.И. Шишканов
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Энергетическая Корпорация"
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 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Энергетическая Корпорация" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Энергетическая Корпорация"
Priority to RU9595106442A priority Critical patent/RU2065987C1/en
Priority to PCT/RU1996/000109 priority patent/WO1996035053A1/en
Priority to AU57073/96A priority patent/AU5707396A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2065987C1 publication Critical patent/RU2065987C1/en
Publication of RU95106442A publication Critical patent/RU95106442A/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines operating on liquid fuel. SUBSTANCE: method is implemented by means of thermochemical conversion of part of consumed fuel in special reactor-heater at moderate power consumption for this processes. No coke is formed at such processing of fuel. Thermochemical processing is carried out in three steps: fractional distillation; separation and heat treatment of corresponding portion of evaporated fuel within required time period; cooling of reaction products with subsequent mixing of heat treatment products with remaining distillation products and delivery of this mixture into manifold of internal combustion engine. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к автомобилестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на жидком топливе. The invention relates to engine building, in particular, to the automotive industry and can be used in internal combustion engines running on liquid fuel.

Известен ряд способов организации работы ДВС на топливе, часть которого проходит специальную обработку. A number of methods are known for organizing the operation of ICE on fuel, part of which undergoes special processing.

Известен способ, в котором формируются два потока топливо-воздушной смеси, один из которых, переобогащенный ниже предела воспламенения, нагревается отработанными газами, затем пропускается через активатор, где перегревается с проведением термического крекинга на развитой поверхности активатора, а затем смешивается со вторым потоком горючей смеси и подается в цилиндры двигателя [1] В переобогащенный поток перед дополнительным нагревом могут быть поданы продукты сгорания. При такой обработке образуются водородосодержащие газы и окись углерода. There is a known method in which two flows of a fuel-air mixture are formed, one of which, enriched below the ignition limit, is heated by exhaust gases, then passed through an activator, where it is superheated with thermal cracking on a developed surface of the activator, and then mixed with a second stream of combustible mixture and fed into the engine cylinders [1] Combustion products may be supplied to the re-enriched stream before additional heating. With this treatment, hydrogen-containing gases and carbon monoxide are formed.

Известен способ приготовления горючей смеси для двигателя внутреннего сгорания и газификатор для его осуществления, отличающийся от предыдущего тем, что топливо в газификатор подают, дискретно распыливая его на нагретую отходящими газами или иным теплоносителем поверхность, в частности, температура теплоносителя может устанавливаться в диапазоне 75-435oС и в газификатор может подаваться воздух с коэффициентом избытка 0,1-0,375 [2]
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, при котором осуществляется термохимическая переработка части жидкого углеводородного топлива, основанный на способе работы двигателя внутреннего сгорания путем подачи воздуха и топлива в его цилиндры, сжатия и сгорания их смеси, расширения и выпуска отработанных газов, часть из которых направляют на рециркуляцию и испарение части подаваемого в цилиндры топлива, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности рециркулируемые газы делятся на две части, первую из которых направляют на испарение части топлива с образованием газотопливной смеси, которую смешивают с второй частью рециркулируемых газов, и полученную смесь подогревают отработанными газами [3]
Прототипом изобретения является изобретение [4] в котором предложен способ работы двигателя внутреннего сгорания, основанный на подаче основной и дополнительной, прошедшей термообработку, порций топлива.There is a method of preparing a combustible mixture for an internal combustion engine and a gasifier for its implementation, different from the previous one in that the fuel is supplied to the gasifier by discretely spraying it on a surface heated by exhaust gases or a different heat carrier, in particular, the temperature of the heat carrier can be set in the range of 75-435 o C and air can be supplied to the gasifier with an excess coefficient of 0.1-0.375 [2]
A known method of operation of an internal combustion engine, in which thermochemical processing of a portion of liquid hydrocarbon fuel is carried out, is based on the method of operation of an internal combustion engine by supplying air and fuel to its cylinders, compressing and burning their mixture, expanding and releasing exhaust gases, some of which are directed to recirculation and evaporation of part of the fuel supplied to the cylinders, characterized in that in order to increase efficiency, the recirculated gases are divided into two parts, the first of which vlyayut evaporation portion of the fuel to form a gas fuel mixture, which is mixed with the second portion of the recycled gases and the resulting mixture was heated exhaust gases [3]
A prototype of the invention is the invention [4] in which a method of operating an internal combustion engine based on the supply of primary and secondary, heat-treated, portions of fuel is proposed.

Массовый расход дополнительной порции топлива выдерживается в пределах 10-15% от расхода основной порции топлива. Испарение и газификация этой порции в смеси с водой производится при температуре не превышающей 400oС и давлении, равном давлению во впускном трубопроводе.The mass consumption of an additional portion of fuel is maintained within 10-15% of the consumption of the main portion of fuel. Evaporation and gasification of this portion in a mixture with water is carried out at a temperature not exceeding 400 o C and a pressure equal to the pressure in the inlet pipe.

Принципиальными недостатками рассмотренных способов являются: возможность засорения тракта двигателя коксом, образующимся при термохимической обработке топлива, мер борьбы с которым не предусмотрено; сложность конструкции, регулирования и повышенная опасность возгорания и взрыва при использовании для термообработки тепла отходящих газов; высокие затраты энергии на термообработку, достигающие 1-3 кВт на 1 л/ч обрабатываемого топлива, что при использовании электрообогрева реактора требует радикального увеличения мощности системы электроснабжения ДВС. The principal disadvantages of the considered methods are: the possibility of clogging of the engine path with coke formed during thermochemical processing of fuel, which is not provided for control measures; the complexity of the design, regulation and increased risk of fire and explosion when used for heat treatment of heat of exhaust gases; high energy costs for heat treatment, reaching 1-3 kW per 1 l / h of processed fuel, which, when using the electric heating of the reactor, requires a radical increase in the power of the internal combustion engine power supply system.

Целью изобретения является повышение эффективности работы ДВС за счет увеличения детонационной стойкости и экономичности ДВС, уменьшения вредных выбросов, умеренное энергопотребление из сети электроснабжения ДВС при использовании электрообогрева реактора. The aim of the invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine by increasing the detonation resistance and efficiency of the internal combustion engine, reduce harmful emissions, moderate energy consumption from the internal combustion engine power supply network when using the reactor electric heating.

Это достигается тем, что часть топлива подвергают разгонке в испарительной камере на две паровые фракции и жидкий остаток, более тяжелую паровую фракцию выдерживают при температуре 300-500oС в реакторе-нагревателе в течение времени, необходимого для термохимических превращений топлива, которые прекращают охлаждением продуктов реакции в теплообменнике, осуществляющем нагрев поступающих в реактор паров, смешивают поступающие из испарителя пары легкой фракции с выходящими из теплообменника продуктами термохимической обработки и жидким остатком, результирующий поток разбавляют воздухом и подают во входной коллектор двигателя внутреннего сгорания.This is achieved by the fact that part of the fuel is subjected to acceleration in the evaporation chamber into two vapor fractions and a liquid residue, the heavier vapor fraction is kept at a temperature of 300-500 o C in the reactor-heater for the time required for thermochemical conversions of the fuel, which are stopped by cooling the products reactions in the heat exchanger, which heats the vapors entering the reactor, mix the light fraction vapors coming from the evaporator with the products of thermochemical treatment and liquid In short, the resulting stream is diluted with air and fed into the input manifold of the internal combustion engine.

Проведение термохимической обработки топлива на борту транспортного средства перед подачей в ДВС осуществляется при давлении, близком к атмосферному без применения катализаторов, что увеличивает выход легких газообразных углеводородов. В отличие от промышленных установок (где отходящие газы во многих случаях фактически являются отходами и нежелательны) это является положительным фактором, способствующим повышению октанового числа топливной смеси, равномерности распределения топлива его цилиндрам, улучшению условий воспламенения, экономичности и экологичности ДВС. Выход неконденсируемых при нормальных условиях газов может составлять в зависимости от условий термообработки 15 и более процентов от веса перерабатываемого топлива. Thermochemical processing of fuel on board a vehicle before feeding it to an internal combustion engine is carried out at a pressure close to atmospheric without the use of catalysts, which increases the yield of light gaseous hydrocarbons. Unlike industrial plants (where the exhaust gases in many cases are actually waste and undesirable), this is a positive factor contributing to an increase in the octane number of the fuel mixture, uniform distribution of fuel to its cylinders, and improvement of the ignition conditions, efficiency and environmental friendliness of ICE. The output of non-condensable gases under normal conditions may amount to 15 percent or more of the weight of the processed fuel depending on the heat treatment conditions.

В предлагаемом способе расход электроэнергии на термообработку снижен до 0,03-0,05 кВт при обработке 1 л/ч топлива. Это достигается регенерацией тепла в специальном теплообменнике, а также термообработкой в реакторе части продуктов разгонки топлива. In the proposed method, the energy consumption for heat treatment is reduced to 0.03-0.05 kW when processing 1 l / h of fuel. This is achieved by heat recovery in a special heat exchanger, as well as by heat treatment in the reactor of a part of the fuel stripping products.

Режим термообработки в совокупности с развитой поверхностью теплообмена в реакторе-нагревателе и охлаждение продуктов реакции после необходимого времени пребывания в реакторе исключает образование кокса. The heat treatment mode in combination with a developed heat transfer surface in the reactor-heater and cooling of the reaction products after the necessary residence time in the reactor excludes the formation of coke.

Использование устройства, работающего по этому способу на ДВС, не требует переделки двигателя и его агрегатов. The use of a device operating by this method on an internal combustion engine does not require alteration of the engine and its components.

В предлагаемом способе процесс термической обработки топлива в ДВС проводится в три этапа. In the proposed method, the process of heat treatment of fuel in the internal combustion engine is carried out in three stages.

Разгонка углеводородного топлива с целью выделения фракций, обработка которых при заданном режиме работы термохимического реактора не приводит к образованию кокса. The acceleration of hydrocarbon fuel in order to isolate fractions, the processing of which at a given operating mode of a thermochemical reactor does not lead to the formation of coke.

Подогрев выделенных при разгонке фракций, подлежащих термохимической обработке, и выдержка их при повышенной температуре 300-500oС в течение необходимого для протекания химических превращений времени.Heating of the fractions to be thermochemical treated during acceleration and keeping them at an elevated temperature of 300-500 o C for the time necessary for the occurrence of chemical transformations.

Охлаждение продуктов реакции, обеспечивающее прекращение химических превращений в газовой фазе. Cooling the reaction products, ensuring the cessation of chemical transformations in the gas phase.

Схема установки для обработки топлива, в которой реализован предлагаемый способ, представлена на чертеже. The installation diagram for fuel processing, which implements the proposed method, is presented in the drawing.

Основной расход топлива поступает в ДВС обычным образом. Часть (до 20%) топлива поступает в испарительно-разгонный блок 1 преобразователя. В испарительно-разгонном блоке выделяются три фракции: легкая паровая фракция 1; средняя паровая фракция II; тяжелый жидкий остаток III. The main fuel consumption enters the internal combustion engine in the usual way. Part (up to 20%) of the fuel enters the evaporator-booster unit 1 of the Converter. Three fractions are distinguished in the evaporative-accelerating block: light vapor fraction 1; medium vapor fraction II; heavy liquid residue III.

Фракция II преобразуемого топлива через рекуперативный теплообменник 2 поступает в термохимический реакторпреобразователь 3, в котором при 300-500oС при близком к атмосферному давлении к преобразуемому топливу подводится тепло в количестве до 2 МДж/кг.Fraction II of the converted fuel through the recuperative heat exchanger 2 enters the thermochemical reactor converter 3, in which at a temperature of 300-500 ° C, up to 2 MJ / kg of heat is supplied to the converted fuel.

Термохимические превращения в топливе прекращаются за счет охлаждения при прохождении через теплообменник 2 потока фракции II. Thermochemical transformations in the fuel are stopped due to cooling during the passage of fraction II flow through the heat exchanger 2.

При выходе из теплообменника 2 продукты реакции смешиваются с парами фракции I, поступающими из первой ступени испарительно-разгонного блока 1, в смесителе 4, откуда результирующий поток поступает в эжектор-распылитель 5, где происходит распыл горячими продуктами тяжелого жидкого остатка III, поступающего из сливного патрубка испарительно-разгонного блока. Полученная смесь разбавляется воздухом в смесителе 6 и подается во входной коллектор ДВС через смесительную проставку 7. Upon exiting the heat exchanger 2, the reaction products are mixed with the vapors of fraction I coming from the first stage of the evaporator-booster unit 1, in the mixer 4, from where the resulting stream enters the ejector-spray 5, where the heavy products of the heavy liquid residue III coming from the drain are sprayed with hot products branch pipe of the evaporative-booster unit. The resulting mixture is diluted with air in the mixer 6 and fed into the inlet manifold of the internal combustion engine through the mixing spacer 7.

Предлагаемый способ реализован на двигателе УЗАМ 331 автомобиля "Москвич" 2141. Устройство обрабатывало до 10% расхода топлива. Использование устройства позволило существенно улучшить экологичность выхлопа. Так содержание СО на всех режимах работы, включая перекладки, не превышало 0,1 об. Снизился расход топлива, особенно на холостом ходу, где экономия топлива достигала 25% The proposed method is implemented on the engine UZAM 331 car "Moskvich" 2141. The device processed up to 10% of fuel consumption. Using the device has significantly improved the environmental friendliness of the exhaust. So, the CO content in all operating modes, including shifting, did not exceed 0.1 vol. Reduced fuel consumption, especially at idle, where fuel economy reached 25%

Claims (1)

Способ работы двигателя внутреннего сгорания на основе термохимической обработки топлива в системе питания двигателя, отличающийся тем, что часть топлива подвергают разгонке в испарительной камере на две паровые фракции и жидкий остаток, более тяжелую паровую фракцию выдерживают в реакторе-нагревателе в течение времени, необходимого для термохимических превращений топлива, которые прекращают охлаждением продуктов реакции в теплообменнике, осуществляющем нагрев поступающих в реактор паров, смешивают поступающие из испарителя пары легкой фракции с выходящими из теплообменника продуктами термохимической обработки и жидким остатком, результирующий поток разбавляют воздухом и подают во входной коллектор двигателя внутреннего сгорания. The method of operation of an internal combustion engine based on thermochemical processing of fuel in an engine power supply system, characterized in that part of the fuel is subjected to acceleration in an evaporation chamber into two vapor fractions and a liquid residue, the heavier vapor fraction is kept in the reactor-heater for the time required for thermochemical fuel conversions, which are stopped by cooling the reaction products in a heat exchanger, which heats the vapors entering the reactor, mix the vapors coming from the evaporator of a light fraction with thermochemical treatment products leaving the heat exchanger and a liquid residue, the resulting stream is diluted with air and fed into the input manifold of the internal combustion engine.
RU9595106442A 1995-05-04 1995-05-04 Method of operation of internal combustion engine RU2065987C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595106442A RU2065987C1 (en) 1995-05-04 1995-05-04 Method of operation of internal combustion engine
PCT/RU1996/000109 WO1996035053A1 (en) 1995-05-04 1996-04-29 Method of preparing an air-fuel mixture for an internal combustion engine and a device for carrying out said method
AU57073/96A AU5707396A (en) 1995-05-04 1996-04-29 Method of preparing an air-fuel mixture for an internal comb ustion engine and a device for carrying out said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595106442A RU2065987C1 (en) 1995-05-04 1995-05-04 Method of operation of internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2065987C1 true RU2065987C1 (en) 1996-08-27
RU95106442A RU95106442A (en) 1997-04-20

Family

ID=20167115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9595106442A RU2065987C1 (en) 1995-05-04 1995-05-04 Method of operation of internal combustion engine

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU5707396A (en)
RU (1) RU2065987C1 (en)
WO (1) WO1996035053A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU167759U1 (en) * 2016-07-04 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Device for increasing the efficiency of internal combustion engines
RU2626190C1 (en) * 2016-04-25 2017-07-24 Александр Васильевич Шаталов Method of forming fuel-air mixture for internal combustion engine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271809A (en) * 1978-06-27 1981-06-09 Moore Sr Theodore G Vaporator
US4345570A (en) * 1980-09-25 1982-08-24 Mcneece Paul W Fuel heating apparatus for vehicles
GB2161212A (en) * 1984-04-07 1986-01-08 Jaguar Cars Cracking fuel and supplying to an internal combustion engine
SU1293367A1 (en) * 1984-06-07 1987-02-28 Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова Fuel supply system for i.c.engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент РФ N 2008492, кл. F 02 M 21/00, 1994. 2.Патент РФ N 2008491, кл. F 02 M 17/28, 1994. 3.Авторское свидетельство СССР N 1051330, F 02 M 25/02, 1983. 4.Авторское свидетельство СССР N 1545002, F 02 M 25/022, 1990. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626190C1 (en) * 2016-04-25 2017-07-24 Александр Васильевич Шаталов Method of forming fuel-air mixture for internal combustion engine
RU167759U1 (en) * 2016-07-04 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Device for increasing the efficiency of internal combustion engines

Also Published As

Publication number Publication date
RU95106442A (en) 1997-04-20
AU5707396A (en) 1996-11-21
WO1996035053A1 (en) 1996-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5794601A (en) Fuel pretreater apparatus and method
US4086877A (en) Method of operating an internal combustion engine fed with a reformed gas
CN100585160C (en) Method of operating a gas engine plant and fuel feeding system of a gas engine
US3918412A (en) Fuel treatment for combustion engines
US6405720B1 (en) Natural gas powered engine
WO2001000310A3 (en) Plasma reforming and partial oxidation of hydrocarbon fuel vapor to produce synthesis gas and/or hydrogen gas
CN102278240A (en) Method and device for reducing oil consumption of diesel engine by utilizing catalytic decomposition of oxygen-containing fuels
US2201965A (en) Process for converting liquid hydrocarbon into gaseous fuel
US4429534A (en) Methanol fueled spark ignition engine
CN110273790A (en) The methanol engine system and its operating method of a kind of hydrogen from methyl alcohol as detonator
US4020811A (en) Recirculating fuel feed and vaporization apparatus and method
RU2011864C1 (en) Method of chemical regeneration of heat of exhaust gases of power plant
RU2065987C1 (en) Method of operation of internal combustion engine
CN1038847C (en) Method of and means for producing combustible gases from low grade solid fuel
CN101573561B (en) Premixer for gas and fuel for use in combination with energy release/conversion device
JPH1172231A (en) Method and device for operating combustion chamber of gasturbine equipment with liquid fuel
US4703741A (en) Gasoline combustion engine
CN100396758C (en) Method and device for removing biomass pyrolytic gasifying tar oil
EP1039097B1 (en) Transport of high viscosity fuel to a power generation plant
JP3588669B2 (en) Thermal recycling method of waste plastic
RU2141054C1 (en) Method of and device for preparation of fuel-air mixture for internal combustion engine
CN220364498U (en) Pyrolysis energy supply system for pyrolysis oil combustion by preheating pyrolysis gas
RU2116494C1 (en) Method of preparation of fuel for internal combustion engines and device for realization of this method
RU2174992C2 (en) Thermal carbon black production process
EP0002936A2 (en) Process and apparatus for operating a gas turbine on vaporized fuel oil