RU2168649C1

RU2168649C1 - Устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания

Info

Publication number: RU2168649C1
Application number: RU99120862/06A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Тимофеев; Л.В. Тузов; И.П. Данилов; М.С. Алатырев; А.Н. Ильгачев; А.К. Кузьмин; Д.В. Тимофеев; Н.Б. Шалунова
Original assignee: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-06-10

Abstract

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в транспортных средствах. Устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания содержит смесительную камеру с каналами подачи топлива и водорода в смесительную камеру, каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя из смесительной камеры. Смесительная камера содержит патрубки, соединяющие камеру с каналами подачи топлива в камеру, подачи водорода и каналом подачи смеси в цилиндр двигателя. Конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи топлива, направленный в камеру, выполнен сужающимся, а конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи водорода, направленный в камеру, и конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя, направленный из камеры, выполнены расширяющимися. При прохождении топлива через сужающий патрубок увеличивается скорость топлива, при этом кинетическая энергия возрастает. Повышение кинетической энергии топлива обусловливает понижение давления в смесительной камере, под влиянием разности давлений водород поступает через накопительную камеру в смесительную камеру, где происходит подмешивание топлива с водородом, его насыщение. Полученная смесь через канал смеси, топливоподкачивающий насос, насос высокого давления и форсунку подается в цилиндр двигателя. Насыщенное водородом топливо обеспечивает полное сгорание. Устройство добавки водорода в топливо до 10% является эффективным средством увеличения энергоэкологических показателей двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в возможности подачи водорода в топливо под небольшим давлением. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в транспортных средствах.

Известны устройства подачи присадок в топливо двигателя, например, устройство для подачи водотопливной эмульсии в двигатель внутреннего сгорания (см. авторское свидетельство СССР N 1399491, МПК F 02 М 25/022, опубл. 1988). Устройство позволяет повысить экономичность двигателя путем регулирования соотношения топлива и воды в зависимости от нагрузки. Однако в виду сложности практического применения эти устройства не получили.

Известно устройство, в котором используют водород как присадку к жидкому топливу (см. Д.Д. Матиевский и др. Двигателестроение, N 2, 1985, стр. 53 - 56). Такие присадки позволяют улучшить условия смесеобразования и сгорания дизельного топлива, и благодаря этому можно достичь экономии углеводородного топлива и снизить дымность и токсичность отработанных газов.

Основным элементом системы, где осуществляется насыщение жидкого топлива с водородом является устройство, содержащее смесительную камеру с каналами подачи топлива и водорода в смесительную камеру и каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания, содержащее смесительную камеру с каналами подачи топлива и водорода в смесительную камеру, каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя из смесительной камеры, причем смесительная камера содержит патрубки, соединяющие камеру с каналами подачи топлива в камеру, подачи водорода и каналом подачи смеси в цилиндр двигателя (см. авторское свидетельство СССР N 1002644, МПК F 02 М 25/10, опубл. 1983).

Недостатком данного устройства является недостаточно эффективная работа устройства.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания, которое позволяет подавать водород в топливо двигателя, например, от электролизера под небольшим давлением.

Техническим результатом, достигаемым при этом, является возможность подачи водорода в топливо под небольшим давлением. В зависимости от нагрузки дизеля, необходимое количество водорода может быть получено непосредственно разложением воды во время работы двигателя. Этот технический результат достигается тем, что устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания содержит смесительную камеру с каналами подачи топлива и водорода в смесительную камеру, каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя из смесительной камеры, причем смесительная камера содержит патрубки, соединяющие камеру с каналами подачи топлива в камеру, подачи водорода и каналом подачи смеси в цилиндр двигателя, при этом конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи топлива, направленный в камеру, выполнен сужающимся, а конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи водорода, направленный в камеру, и конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя, направленный из камеры, выполнены расширяющимися.

Устройство может дополнительно содержать накопительную водородную камеру, соединенную с устройством для получения необходимого количества водорода, связанным с датчиком нагрузки двигателя.

На фиг. 1 показана схема устройства для присадки водорода к топливу двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - смесительная камера с патрубками.

Устройство содержит накопительную камеру 1, канал для подачи водорода 2, канал для подачи топлива 3, канал для подачи смеси топлива с водородом 4, смесительную камеру 5, патрубки 6, 7, 8, невозвратный клапан 9, топливоподкачивающий насос 10, насос высокого давления 11, форсунку 12, двигатель 13, электролизер 14, датчик нагрузки 15, блок питания 16 и блок управления 17. Патрубок 6 имеет сужение, т.е. выполняется с определенной конусностью, конец уменьшенного диаметра присоединяется к смесительной камере, а конец большого диаметра - к каналу топлива. Аналогично с конусностью выполняются патрубки 7 и 8, соответственно уменьшенный диаметр патрубка 7 присоединяется к смесительной камере 5, а конец большого диаметра - к каналу топливной смеси 4, уменьшенный диаметр 8 присоединяется к каналу водорода 5, а конец большого диаметра - к смесительной камере 5. Так как сечение патрубка 6 по длине уменьшается, поэтому при прохождении топлива по патрубку 6 постепенно увеличивается его скорость. Кинетическая энергия при этом возрастает, достигая наивысшего значения на выходе топлива из патрубка 6 в камеру 5. Повышение кинетической энергии топлива обусловливает понижение давления в камере 5, под влиянием разности давлений в камере 5 водород поступает от накопительной камеры 1 через невозвратный клапан 9 в смесительную камеру 5, где он захватывается струей топлива, вытекающей с большой скоростью из патрубка 6 и происходит подмешивание и насыщение топлива водородом.

Смесь топлива и водорода поступает в расширяющийся патрубок 7 и далее по каналу 4, через насосы 7, 8, форсунку 12 поступает в цилиндр двигателя 13.

При нерабочем двигателе в накопительной камере 1 имеется небольшое количество водорода, выработанное электролизером 1 перед остановкой двигателя. Этот водород не представляет никакой опасности для его хранения и служит для запуска.

Электролизер 14, где происходит получение водорода прямым разложением воды или другими способами, подключен к блоку управления 17, который связан с датчиком нагрузки 15 и блоком питания 16. В зависимости от нагрузки, например, величины эффективной мощности Ре, блок управления 17 подает необходимую энергию на электролизер, в котором получают нужное количество водорода, например до 10% от массы потребляемого топлива. При неработающем двигателе предотвращение перетекания жидкого топлива в накопительную камеру водорода 1 осуществляется невозвратным клапаном 9.

Устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

После запуска двигателя топливная система начинает работать, одновременно начинает работать электролизер 14, который в зависимости от нагрузки начинает вырабатывать водород по заданной программе, соответственно полученный водород по каналу 5 поступает в накопительную камеру 1, оттуда через невозвратный клапан засасывается в смесительную камеру 5, где происходит подмешивание и насыщение водорода в топливе. Подмешиваемый водород вспенивает топливо и полученная смесь по каналу 4 поступает в топливоподкачивающий насос 10, затем в топливный насос высокого давления 11 и форсункой 12 насыщенное топливо впрыскивается в цилиндр двигателя и происходит полное его сгорание.

При увеличении нагрузки двигателя электролизер увеличивает выработку водорода и соответственно происходит увеличение добавки водорода по заданной программе, например, до 10%.

При уменьшении нагрузки двигателя добавление водорода в топливо происходит в обратном порядке.

Таким образом, присадка водорода к топливу двигателя внутреннего сгорания в небольших количествах - до 0,1% от массы топлива может быть использована как эффективное средство повышения экономических и экологических показателей на всех дизельных транспортных средствах.

Claims

1. Устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания, содержащее смесительную камеру с каналами подачи топлива и водорода в смесительную камеру, каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя из смесительной камеры, причем смесительная камера содержит патрубки, соединяющие камеру с каналами подачи топлива в камеру, подачи водорода и каналом подачи смеси в цилиндр двигателя, отличающееся тем, что конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи топлива, направленный в камеру, выполнен сужающимся, а конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи водорода, направленный в камеру, и конец патрубка, соединяющего камеру с каналом подачи смеси топлива и водорода в цилиндр двигателя, направленный из камеры, выполнены расширяющимися.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит накопительную водородную камеру, соединенную с устройством для получения необходимого количества водорода, связанным с датчиком нагрузки двигателя.