RU2157460C2 - Internal combustion engine fuel feed device - Google Patents
Internal combustion engine fuel feed device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2157460C2 RU2157460C2 RU98104596/06A RU98104596A RU2157460C2 RU 2157460 C2 RU2157460 C2 RU 2157460C2 RU 98104596/06 A RU98104596/06 A RU 98104596/06A RU 98104596 A RU98104596 A RU 98104596A RU 2157460 C2 RU2157460 C2 RU 2157460C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outlet
- fuel
- chamber
- pressure
- inlet
- Prior art date
Links
Images
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
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания на жидком углеводородном топливе (ДВС) и может быть использовано в машинах и механизмах, для работы которых требуется внешний источник механической энергии. The invention relates to internal combustion engines using liquid hydrocarbon fuel (ICE) and can be used in machines and mechanisms that require an external source of mechanical energy.
Из заявки EP 0053369, МПК F 02 M 31/18, опубл. 27.11.1981, известно устройство для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, содержащее топливный бак, соединенный своим выходом с входом топливного насоса, топливный насос, соединенный своим выходом с камерой газообразования, камеру газообразования, подсоединенную своим выходом к устройству для подачи газа, устройство для подачи газа, подсоединенное своим выходом к смесителю, устройство для подачи воздуха, соединенное своим входом с атмосферой, а выходом со смесителем, смеситель, соединенный своим выходом с полостью камеры сгорания, причем жидкое углеводородное топливо перед смешиванием с атмосферным воздухом переводится в газообразное состояние. From application EP 0053369, IPC F 02 M 31/18, publ. 11/27/1981, there is known a device for supplying fuel to internal combustion engines, comprising a fuel tank connected at its outlet to the inlet of the fuel pump, a fuel pump connected at its outlet to the gas generation chamber, a gas generation chamber connected at its outlet to the gas supply apparatus, a device for gas supply, connected by its outlet to the mixer, an air supply device connected by its inlet to the atmosphere, and an outlet with a mixer, a mixer connected by its outlet to the cavity of the combustion chamber , Wherein the liquid hydrocarbon fuel prior to mixing with the ambient air is transferred into the gaseous state.
Недостатки известного технического решения заключаются в следующем:
1. Высокий расход топлива;
2. Выброс в атмосферу вредных веществ.The disadvantages of the known technical solutions are as follows:
1. High fuel consumption;
2. Emission of harmful substances into the atmosphere.
Причины выявленных недостатков лежат в неполном перемешивании топлива с воздухом и протекании процесса сгорания в условиях недостатка кислорода. В частности, при смешивании топлива и атмосферного воздуха в камере сгорания образуется воздушно-капельная смесь, состоящая из молекул, составляющих атмосферного воздуха и мелких капель топлива, которые не успевают полностью перейти в газообразное состояние за время цикла работы двигателя. После инициализации процесса горения окисления одной капли топлива кислорода воздуха происходит не сразу по всему объему, а послойно, начиная с внешних слоев, т. е. внешние слои единицы воздушно-капельной смеси, участвуя в процессе горения, не дают доступа кислорода к внутренним слоям (фиг. 3). Кроме того, в процессе сгорания внешних слоев образуются продукты сгорания, которые также затрудняют доступ кислорода в зону горения (фиг. 4). В результате этого сгорания топлива происходит с недостатком кислорода, что приводит к образованию вредных веществ типа угарного газа CO, сажи и неполному сгоранию топлива, что, соответственно, ведет к его перерасходу. The causes of the identified shortcomings lie in the incomplete mixing of fuel with air and the course of the combustion process in conditions of lack of oxygen. In particular, when fuel and atmospheric air are mixed in the combustion chamber, an air-droplet mixture is formed, consisting of molecules that make up atmospheric air and small droplets of fuel, which do not have time to completely transition to the gaseous state during the cycle of the engine. After the initialization of the combustion process, the oxidation of one drop of fuel of air oxygen does not occur immediately throughout the volume, but in layers, starting from the outer layers, i.e., the outer layers of a unit of the air-drop mixture, participating in the combustion process, do not give oxygen access to the inner layers ( Fig. 3). In addition, during the combustion of the outer layers, combustion products are formed, which also impede the access of oxygen to the combustion zone (Fig. 4). As a result of this, fuel combustion occurs with a lack of oxygen, which leads to the formation of harmful substances such as carbon monoxide CO, soot and incomplete combustion of fuel, which, accordingly, leads to its excessive consumption.
Причиной невозможности получения технического результата является отсутствие решений, позволяющих молекулам топлива вступать во взаимодействие с молекулами кислорода одновременно при распространении зоны горения по всему объему топливной смеси в камере сгорания. The reason for the impossibility of obtaining a technical result is the lack of solutions that allow fuel molecules to interact with oxygen molecules at the same time as the combustion zone spreads over the entire volume of the fuel mixture in the combustion chamber.
Учитывая анализ и характеристики аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания экологически чистого без выделения побочных продуктов горения двигателя внутреннего сгорания на жидком углеводородном топливе с пониженным расходом топлива является актуальной на сегодняшний день. Given the analysis and characteristics of similar technical solutions, we can conclude that the task of creating an environmentally friendly without the release of by-products of the combustion of an internal combustion engine using liquid hydrocarbon fuel with a reduced fuel consumption is relevant today.
Поставленная задача решается тем, что устройство для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, содержащее топливный бак, соединенный своим выходом с входом топливного насоса, топливный насос, соединенный своим выходом с камерой газообразования, камеру газообразования, подсоединенную своим выходом к устройству для подачи газа, устройство для подачи газа, подсоединенное своим выходом к смесителю, устройство для подачи воздуха, соединенное своим входом с атмосферой, а выходом со смесителем, смеситель, соединенный своим выходом с полостью камеры сгорания, причем жидкое углеводородное топливо перед смешиванием с атмосферным воздухом переводится в газообразное состояние, согласно изобретению, в камере газообразования расположены электроды, подсоединенные к сети высокого напряжения двигателя, входной клапан, выполненный с возможностью открытия при давлении жидкости на входе клапана, равном давлению жидкости с выхода топливного насоса, и закрытия при превышении этого давления и выходной клапан, настроенный на закрытие при давлении в камере, равном давлению топлива на выходе, и открытие при превышении этого давления, причем жидкое углеводородное топливо переводится в газообразное состояние и ионизируется путем пропускания через электрическую дугу при отсутствии кислорода в камере. The problem is solved in that the device for supplying fuel to internal combustion engines, containing a fuel tank connected to the gas inlet at the outlet of the fuel pump, a fuel pump connected to the gas generation chamber at its outlet, a gas generation chamber connected to the gas supply outlet for supplying gas, connected by its outlet to the mixer, a device for supplying air, connected by its inlet to the atmosphere, and an outlet with a mixer, a mixer, connected by its outlet to by the combustion chamber, and the liquid hydrocarbon fuel is mixed into a gaseous state before being mixed with atmospheric air, according to the invention, electrodes connected to the engine’s high voltage network are located in the gasification chamber, an inlet valve configured to open at a liquid pressure at the valve inlet equal to the pressure liquid from the outlet of the fuel pump, and closing when this pressure is exceeded, and an outlet valve configured to close when the pressure in the chamber is equal to the fuel pressure at the outlet, and opening when this pressure is exceeded, moreover, liquid hydrocarbon fuel is converted into a gaseous state and ionized by passing through an electric arc in the absence of oxygen in the chamber.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что жидкое углеводородное топливо непосредственно перед смешиванием с атмосферным воздухом для приготовления топливной смеси переводится в газообразное состояние и ионизируется. Таким образом, вместо воздушно-капельной топливной смеси получается смесь атмосферного воздуха с газообразным ионизированным топливом, что приводит к равномерному смешиванию топливной смеси и взаимодействию молекул кислорода с молекулами топлива по всему объему топливной смеси в процессе горения в камере сгорания. The technical result indicated above is achieved by the fact that liquid hydrocarbon fuel immediately before mixing with atmospheric air to prepare the fuel mixture is transferred to a gaseous state and ionized. Thus, instead of an airborne droplet fuel mixture, a mixture of atmospheric air with gaseous ionized fuel is obtained, which leads to uniform mixing of the fuel mixture and the interaction of oxygen molecules with fuel molecules throughout the volume of the fuel mixture during combustion in the combustion chamber.
Сущность изобретения поясняется нижеследующими описаниями и чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 представлен схематический чертеж камеры газообразования, на фиг. 3 показана схема взаимодействия частиц топлива и кислорода при процессе окисления, на фиг. 4 показана схема взаимодействия частиц топлива и кислорода в процессе сгорания. The invention is illustrated by the following descriptions and drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the device, FIG. 2 is a schematic drawing of a gasification chamber; FIG. 3 shows a diagram of the interaction of fuel particles and oxygen during the oxidation process, FIG. 4 shows a diagram of the interaction of fuel particles and oxygen in the combustion process.
Устройство для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания содержит (фиг. 1):
топливный бак 1, соединенный своим выходом с топливным насосом 2;
топливный насос 2, соединенный своим входом с топливным баком 1, а своим выходом - с камерой газообразования 3;
камеру газообразования 3, соединенную своим входом с выходом топливного насоса 2, а своим выходом со входом устройства для подачи газа 4;
устройство для подачи 4, соединенное своим входом с камерой газообразования 3, а своим выходом - со смесителем 5;
устройство для подачи воздуха 6, соединенное своим входом с атмосферой, а своим выходом - со смесителем 5;
смеситель 5, соединенный одним своим входом с устройством для подачи воздуха 6, другим своим входом - с устройством для подачи газа 4, а своим выходом с полостью камеры сгорания 7;
камеру сгорания 7, соединенную своей полостью с выходом смесителя 5.A device for supplying fuel to internal combustion engines contains (Fig. 1):
a fuel tank 1 connected by its outlet to the fuel pump 2;
a fuel pump 2, connected at its inlet to the fuel tank 1, and at its outlet, to a gasification chamber 3;
a gas chamber 3, connected at its input to the output of the fuel pump 2, and at its output to the input of the gas supply device 4;
a feed device 4 connected at its inlet to a gasification chamber 3, and at its outlet to a mixer 5;
a device for supplying air 6, connected by its inlet to the atmosphere, and by its outlet - with a mixer 5;
a mixer 5, connected at one of its inlets to an air supply device 6, at its other inlet to a gas supply device 4, and with its outlet to a cavity of the combustion chamber 7;
the combustion chamber 7, connected by its cavity to the outlet of the mixer 5.
В качестве топливного бака 1, топливного насоса 2, устройства для подачи воздуха 6, камеры сгорания 7 использованы аналогичные системы, устанавливаемые на двигателе внутреннего сгорания на жидком топливе. As a fuel tank 1, a fuel pump 2, an air supply device 6, a combustion chamber 7, similar systems are used that are installed on an internal combustion engine using liquid fuel.
В качестве устройства для подачи газа 4 и смесителя 5 использованы аналогичные системы, устанавливаемые на двигатели внутреннего сгорания на газовом топливе. As a device for supplying gas 4 and mixer 5, similar systems are used that are installed on internal combustion engines using gas fuel.
В качестве камеры газообразования 3 использовано устройство, представляющее собой (фиг. 2): входной клапан 8, камеру 3, электроды 10, выходной клапан 11. As a gasification chamber 3, a device is used, which is (Fig. 2):
Материал для изготовления клапанов 8 и 11 стальные или медные сплавы, керамика. Оба клапана одностороннего действия, причем входной клапан 8 настроен таким образом, что он открыт и пропускает топливо внутрь камеры при давлении жидкости на входе клапана, равном давлению жидкости с выхода топливного насоса. При превышении этого давления в камере входной клапан 8 закрывается, перекрывая доступ топлива в камеру. Выходной клапан 11 настроен таким образом, что он закрыт при давлении в камере, равном давлению топлива на выходе с топливного насоса. При превышении этого давления в камере на расчетную величину выходной клапан открывается и содержимое камеры выходит из камеры. Material for the manufacture of
Материал для изготовления камеры 3 - металлические сплавы, керамика. The material for the manufacture of chamber 3 is metal alloys, ceramics.
Материал для изготовления электродов 11 - тугоплавкие материалы с высокой электропроводностью. При этом электроды изолированы от корпуса камеры. Количество пар электродов может быть различным и зависит от конструктивных особенностей камеры газообразования. The material for the manufacture of electrodes 11 - refractory materials with high electrical conductivity. In this case, the electrodes are isolated from the camera body. The number of pairs of electrodes can be different and depends on the design features of the gasification chamber.
Предлагаемое устройство для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания работает следующим образом (см. фиг. 1). The proposed device for supplying fuel to internal combustion engines works as follows (see Fig. 1).
При помощи топливного насоса 2 имеющееся в топливном баке 1 жидкое углеводородное топливо закачивается в камеру газообразования 3. При этом входной клапан (фиг. 2 поз. 8) камеры газообразования открыт и свободно пропускает топливо в камеру, а выходной клапан (фиг. 2 поз. 11) закрыт. После заполнения камеры газообразования между электродами (фиг. 2 поз. 10), расположенными внутри камеры газообразования 3, пропускается высоковольтный разряд от сети высокого напряжения двигателя внутреннего сгорания. Параметры электрической сети высокого напряжения ДВС и зазор между электродами в камере газообразования должны быть рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить возникновение устойчивости электрической дуги между электродами через жидкое углеводородное топливо. Между электродами 10 возникает электрическая дуга, под воздействием температуры которой жидкое топливо переходит в газообразное состояние. Кроме того, под воздействием электромагнитных факторов электрической дуги образовавшийся газ ионизируется. Давление в камере газообразования 3 повышается и давит на входной 8 и выходной 11 клапаны, за счет чего входной клапан 8 камеры газообразования закрывается и перекрывает доступ жидкого топлива в камеру, а выходной клапан 11 открывается и выпускает ионизированный топливный газ из камеры газообразования на вход устройства 4 для подачи газа. После выхода газа и снижения давления в камере газообразования 3 давление на входной клапан 8 камеры газообразования падает, он открывается, соответственно выходной клапан 11 камеры газообразования закрывается, и цикл повторяется вновь. Важным условием работы камеры газообразования является необходимость отсутствия кислорода в камере во время работы системы, чтобы не допустить возгорания топлива в камере газообразования. При функционировании камеры газообразования в рабочем режиме доступ атмосферного воздуха в камеру исключен, т. к. давление в ней выше атмосферного, но во время запуска двигателя такое возможно. Поэтому при работе двигателя в пусковом режиме необходимо обеспечить первоначальное полное заполнение камеры газообразования жидким углеводородным топливом. Это можно осуществить различными путями, например, открытием выходного клапана камеры газообразования до заполнения ее полностью жидким топливом. Using the fuel pump 2, the liquid hydrocarbon fuel present in the fuel tank 1 is pumped into the gasification chamber 3. In this case, the inlet valve (Fig. 2, item 8) of the gasification chamber is open and freely passes fuel into the chamber, and the outlet valve (Fig. 2, pos. 11) closed. After filling the gasification chamber between the electrodes (Fig. 2, item 10) located inside the gasification chamber 3, a high-voltage discharge is passed from the high voltage network of the internal combustion engine. The parameters of the internal combustion engine high voltage electrical network and the gap between the electrodes in the gasification chamber should be calculated in such a way as to ensure the occurrence of stability of the electric arc between the electrodes through liquid hydrocarbon fuel. Between the
Устройство для подачи газа 4, исходя из циклов работы двигателя, подает ионизированное газообразное топливо дозированными порциями в смеситель 5, куда одновременно через устройство для подачи воздуха 6 поступает атмосферный воздух. Происходит смешение газообразного топлива с атмосферным воздухом, причем за счет ионизации топливного газа увеличиваются силы молекулярного взаимодействия между ним и воздухом, что приводит к более равномерному распределению топливного газа в топливной смеси. The device for supplying gas 4, based on the cycles of the engine, delivers ionized gaseous fuel in metered doses to the mixer 5, where atmospheric air enters simultaneously through the device for supplying air 6. The gaseous fuel mixes with atmospheric air, and due to the ionization of the fuel gas, the forces of molecular interaction between it and the air increase, which leads to a more uniform distribution of the fuel gas in the fuel mixture.
После смешивания топливного газа с воздухом топливная смесь поступает в камеру сгорания, где и происходит процесс сгорания. При этом за счет равномерного распределения молекул углеводородного топлива и молекул кислорода в объеме топливной смеси происходит полное сгорание топлива с выделением CO2 и H2O - углекислого газа и воды, чем и достигается технический результат.After mixing the fuel gas with air, the fuel mixture enters the combustion chamber, where the combustion process takes place. In this case, due to the uniform distribution of hydrocarbon fuel molecules and oxygen molecules in the volume of the fuel mixture, complete combustion of the fuel occurs with the release of CO 2 and H 2 O - carbon dioxide and water, which achieves the technical result.
Таким образом, предлагаемое устройство для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания позволяет решить проблему загрязнения окружающей среды и снизить потребление топлива для двигателей внутреннего сгорания на жидком углеводородном топливе. Причем внедрение предлагаемого устройства не требует значительных капитальных затрат на изменение производственного процесса по изготовлению двигателей внутреннего сгорания, т.к. основные детали и узлы двигателя остались без изменения, достаточно дополнить имеющиеся конструкции незначительными изменениями. Thus, the proposed device for supplying fuel to internal combustion engines can solve the problem of environmental pollution and reduce fuel consumption for internal combustion engines using liquid hydrocarbon fuel. Moreover, the implementation of the proposed device does not require significant capital costs for changing the production process for the manufacture of internal combustion engines, because the main parts and components of the engine remained unchanged, it is enough to supplement the existing designs with minor changes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98104596/06A RU2157460C2 (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Internal combustion engine fuel feed device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98104596/06A RU2157460C2 (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Internal combustion engine fuel feed device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98104596A RU98104596A (en) | 1999-12-20 |
RU2157460C2 true RU2157460C2 (en) | 2000-10-10 |
Family
ID=20203319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98104596/06A RU2157460C2 (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Internal combustion engine fuel feed device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2157460C2 (en) |
-
1998
- 1998-02-20 RU RU98104596/06A patent/RU2157460C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5992141A (en) | Ammonia injection in NOx control | |
EP1590558A2 (en) | Methods and apparatus for combustion of fuels | |
US5154142A (en) | Ionic combustion system with ignitor assist | |
US4342551A (en) | Ignition method and system for internal burner type ultra-high velocity flame jet apparatus | |
US6912977B2 (en) | Hydrogen assisted combustion | |
KR940002799Y1 (en) | Combusting apparatus for complete combustion | |
KR20010089323A (en) | Fuel-air mixer for engine | |
JP4996932B2 (en) | Solvent combustion treatment equipment | |
JP2004286310A (en) | Electromagnetic induction type burner device for water emulsion fuel | |
EP0981688B1 (en) | Molecular reactor for fuel induction | |
RU2157460C2 (en) | Internal combustion engine fuel feed device | |
WO1997039226A1 (en) | AMMONIA INJECTION IN NOx CONTROL | |
KR101864517B1 (en) | Water-mixture-fuel generation device | |
US20040255873A1 (en) | System and method for effervescent fuel atomization | |
KR101474978B1 (en) | Evaporator and burner using the same | |
JP2004284891A (en) | Fuel reformer | |
CN101302974B (en) | Method and apparatus for engine to convert fuel | |
KR840007139A (en) | Turbine combustor | |
RU2321680C1 (en) | Hydrogen-oxygen mixture generator | |
RU2319540C1 (en) | Generator of oxygen-hydrogen mixture | |
JP2002098325A (en) | Device for producing and burning water emulsion fuel | |
KR20100019075A (en) | Efficiency enhancement of combustion device by supplying electrons | |
RU2320779C1 (en) | Generator of hydrogen - oxygen mixture | |
CN114893330A (en) | External fuel pretreatment device, engine system and control method thereof | |
MXPA99010298A (en) | Molecular reactor for fuel induction |