RU2311552C2 - Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу - Google Patents
Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2311552C2 RU2311552C2 RU2005109867/06A RU2005109867A RU2311552C2 RU 2311552 C2 RU2311552 C2 RU 2311552C2 RU 2005109867/06 A RU2005109867/06 A RU 2005109867/06A RU 2005109867 A RU2005109867 A RU 2005109867A RU 2311552 C2 RU2311552 C2 RU 2311552C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- heat
- engine
- heat exchanger
- separator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к способам повышения экономичности двигателей внутреннего сгорания и снижения вредных выбросов в атмосферу двигателя внутреннего сгорания. Способ снижения вредных выбросов в атмосферу двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что подаваемое из топливной системы двигателя с помощью насоса 1 в смеситель 2 топливо в результате тепломассообмена с нагретым теплоносителем, поступающим в этот же разделитель 2 с помощью насоса 4, подогревается. После смесителя 2 образовавшаяся смесь топлива с теплоносителем и осадкообразования направляются в разделитель 3, например фильтр-сепаратор, где происходит разделение составляющих смеси. Из разделителя 3 топливо направляют в камеру сгорания, а теплоноситель - в круг циркуляции для его повторного использования. После смешения топлива с теплоносителем полученная смесь может быть нагрета в теплообменнике 5, выполненным, преимущественно, внешним, либо теплоноситель после разделителя может быть нагрет в теплообменнике 5, после чего его направляют для повторного смешения с топливом. При этом нагрев теплоносителя или смеси топлива с теплоносителем во внешнем теплообменнике производят за счет отбора тепла от требующих охлаждения систем двигателя. Изобретение позволяет за счет повышения качества сжигания и более полного использования располагаемой тепловой энергии топлива повысить экономичность двигателя и снизить выбросы вредных примесей даже при применении низкосортного топлива. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к способам повышения экономичности двигателей внутреннего сгорания, преимущественно к способам повышения полноты сгорания топлива в камерах сгорания, при одновременном снижении выброса в атмосферу вредных веществ, образующихся при сгорании топлива.
Известен способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу, заключающийся в нагреве топлива перед его подачей в камеру сгорания двигателя. Нагрев производят в теплообменнике-рекуператоре, где в качестве теплоносителя используют воздух, отбираемый от компрессора двигателя и подогреваемый в теплообменнике-регенераторе выхлопными газами двигателя. После теплообменника воздух частично охлаждается в жидкостно-газовом струйном аппарате, из которого в камеру сгорания подается диспергированная газо(воздушно)жидкостная смесь (Патент РФ №2051285, F02С 7/224, 1995 г.).
Недостатком известного способа является то, что подогрев топлива осуществляется через стенки теплообменника, на которых в процессе работы двигателя происходит нагаро- и коксообразование с последующим снижением эффективности теплообмена. Кроме того, при подогреве углеводородных топлив до указанных температур происходит их окисление, приводящее к образованию осадков, которые направляются в камеру сгорания и отрицательно влияют на полноту сгорания топлива.
Кроме того, подача диспергированной газо(воздушно)жидкостной смеси в зону горения требует дополнительных затрат тепловой энергии для ее разогрева и испарения, что приводит к увеличению расхода топлива в камеру сгорания для поддержания заданной температуры цикла. Это, в свою очередь, отрицательно влияет на экономичность двигателя.
Техническим результатом, на решение которого направлено заявленное изобретение, является повышение экономичности двигателя и снижение выброса вредных примесей путем увеличения полноты сгорания топлива в камере сгорания двигателя за счет повышения его температуры и снижения содержания вредных примесей, образующихся при нагреве топлива, поступающего в камеру сгорания.
Для достижения этого результата путем подогрева топлива перед его подачей в камеру сгорания подогрев топлива производят путем тепломассообмена при его смешивании с более нагретым теплоносителем, причем после подогрева топливо отделяют от теплоносителя и вредных примесей в разделителе, например в фильтре-сепараторе.
Кроме того, в способе может иметь следующее:
- после смешения топлива с более нагретым теплоносителем полученную смесь нагревают в теплообменнике;
- дополнительное повышение температуры смеси топлива с теплоносителем производят во внешнем теплообменнике;
- теплоноситель после разделителя нагревают в теплообменнике и направляют для его повторного смешения с топливом, при этом нагрев теплоносителя производят во внешнем теплообменнике;
- нагрев теплоносителя или смеси топлива с теплоносителем во внешнем теплообменнике производят за счет отбора тепла от требующих охлаждения систем двигателя.
Осуществление нагрева топлива в среде более нагретого промежуточного теплоносителя путем тепломассообмена при непосредственном смешивании рабочих тел практически исключает нагаро- и коксообразование на поверхностях теплообменных аппаратов, ввиду отсутствия теплообмена через его металлические стенки.
Кроме того, эффективность теплообмена при непосредственном смешивании рабочих тел значительно выше (коэффициент теплообмена ≈1) по сравнению с теплообменом с помощью известных теплообменных аппаратов.
Возможность отделения после смешивания от топлива взвешенных фрагментов (смоловидные отложения, нерастворимые осадки и т.п.), образующихся в результате терморазложения в процессе подогрева топлива, позволяет снизить их количество при поступлении вместе с топливом в камеру сгорания, даже при применении менее качественного топлива, а также значительно повысить термоокислительную стабильность топлива при дальнейшем повышении его температуры.
Дальнейший нагрев смеси топлива с теплоносителем после их смешения в теплообменнике дополнительно повышает температуру топлива на входе в камеру сгорания, что также способствует увеличению полной энтальпии поступающего в камеру сгорания топлива и полноты его сгорания. Фильтрация смеси топлива с теплоносителем позволяет отделить от смеси вредные примеси, образовавшиеся при тепломассообмене этих составляющих.
Использование внешнего теплообменника позволяет реализовать нагрев топлива за счет отбора тепла от требующих охлаждения систем двигателя, например от сжатого воздуха, направляемого в систему охлаждения горячих частей двигателя. Кроме того, потенциальные возможности топлива поглощать тепло от требующих охлаждения элементов конструкции двигателя позволяют более полно использовать располагаемую тепловую энергию (энергоемкость) топлива в цикле двигателя и значительно повысить запас бортового хладоресурса.
Изобретение предусматривает возможность нагрева теплоносителя после его разделения с топливом в теплообменнике с последующим его направлением для повторного смешения с топливом, что обеспечивает организацию замкнутого цикла по нагреву теплоносителя и передачи его тепла топливу.
Реализация предлагаемого способа поясняется графически, где на фиг.1 представлена схема одноэтапного подвода тепла к топливу, поступающему на вход камеры сгорания; на фиг.2 представлена схема с двухступенчатым подводом тепла к топливу.
Двигатель содержит топливный насос 1, соединенный с камерой смешения 2, в свою очередь соединенной с разделителем 3, который выполнен, например, в виде фильтра-сепаратора. Один выход из разделителя соединен с помощью трубопровода с камерой сгорания, а второй выход - с насосом 4, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя по замкнутому контуру. Двигатель также содержит теплообменник 5, преимущественно внешний, который подключен к охлаждаемой среде, например к системе охлаждения двигателя. Теплообменник 5 может быть размещен между насосом 4 и смесителем 2 (фиг.1) или между смесителем 2 и разделителем 3 (фиг.2). Первоначальное заполнение системы теплоносителем и восполнение естественных утечек замкнутого контура обеспечивается дополнительным насосом 6. В случае двухступенчатого подвода тепла к топливу после смесителя 2 устанавливается фильтр 7 для фильтрации смеси топлива с теплоносителем после их тепломассобмена перед последующим подогревом в теплообменнике 6.
Предлагаемый способ реализуется в работе двигателя.
В начальный момент времени контур теплоносителя с помощью насоса 6 заполняют рабочим телом. Теплоноситель с помощью насоса 4 направляют в теплообменник 5, где осуществляется его подогрев. После теплообменника 5 теплоноситель поступает в смеситель 2.
Из топливной системы двигателя с помощью насоса 1 в смеситель 2 подается топливо, где в результате тепломассообмена с нагретым теплоносителем происходит повышение его температуры. В смесителе 2 происходит осадкообразование продуктов терморазложения топлива. Образовавшиеся фрагменты находятся во взвешенном состоянии в смеси топлива с теплоносителем. Топливо и теплоноситель могут в результате тепломассообмена находиться в разных агрегатных состояниях: парожидкостном, жидкостном или паровом.
После смесителя 2 образовавшаяся смесь и осадкообразования направляются в разделитель 3, например фильтр-сепаратор, где происходит разделение составляющих смеси. Из разделителя 3 топливо направляют в камеру сгорания, теплоноситель - в круг циркуляции для его повторного использования, а осадкообразования - в дренажную систему или отдельную емкость-накопитель (не показано). Принцип разделения составляющих смеси в разделителе 3 может быть основан, например, по различию объемно-массовых характеристик составляющих смеси, их теплофизического состояния и др.
В процессе циркуляции теплоносителя незначительная его часть может после разделителя 3 попадать в камеру сгорания вместе с топливом или вместе с осадкообразованиями в дренажную систему и др. Для восполнения возможных утечек теплоносителя из замкнутого контура осуществляют его подпитку через дополнительный насос 6.
Предлагаемый способ предусматривает осуществление многоступенчатого подогрева топлива, например его двухэтапный подогрев. При двухэтапном подогреве топлива после его первичного подогрева в смесителе 2 дополнительно смесь топлива с теплоносителем направляют в фильтр 7, после чего очищенная смесь направляется в теплообменник 5 и далее в разделитель 3.
В качестве теплоносителя могут быть использованы жидкости с высокими теплофизическими параметрами.
Изобретение позволяет за счет повышения качества сжигания и более полного использования располагаемой тепловой энергии топлива повысить экономичность двигателя и снизить выбросы вредных примесей даже при применении низкосортного топлива, а увеличенные при этом потенциальные возможности топлива поглощать тепло используют для повышения бортового хладоресурса двигателя.
Claims (7)
1. Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу, заключающийся в подогреве топлива перед его подачей в камеру сгорания двигателя, отличающийся тем, что подогрев топлива производят путем его смешения с более нагретым теплоносителем, причем после подогрева топливо отделяют от теплоносителя и вредных примесей в разделителе, например в фильтре-сепараторе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после смешения топлива с более нагретым теплоносителем полученную смесь фильтруют и дополнительно повышают температуру в теплообменнике.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после смешения топлива с более нагретым теплоносителем температуру полученной смеси повышают во внешнем теплообменнике.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что нагрев смеси топлива с теплоносителем во внешнем теплообменнике производят за счет отбора тепла от требующих охлаждения систем двигателя.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после разделителя теплоноситель нагревают в теплообменнике и направляют для его повторного смешения с топливом.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что нагрев теплоносителя производят во внешнем теплообменнике.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что нагрев теплоносителя во внешнем теплообменнике производят за счет отбора тепла от требующих охлаждения систем двигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005109867/06A RU2311552C2 (ru) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005109867/06A RU2311552C2 (ru) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005109867A RU2005109867A (ru) | 2006-10-20 |
RU2311552C2 true RU2311552C2 (ru) | 2007-11-27 |
Family
ID=37437379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005109867/06A RU2311552C2 (ru) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2311552C2 (ru) |
-
2005
- 2005-04-06 RU RU2005109867/06A patent/RU2311552C2/ru active IP Right Revival
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005109867A (ru) | 2006-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2420666C2 (ru) | Блок привода с рекуперацией тепла | |
JP2014129812A (ja) | 凝縮物を除去する排気ガス再循環システム | |
EP3064734B1 (en) | Engine cooling system | |
EP0053045B1 (en) | Regenerative gas turbine with water addition and method of operation thereof | |
CN101454542A (zh) | 具有工质的内部闪蒸的活塞式蒸汽机 | |
US20130333381A1 (en) | Internal-combustion engine associated witha rankine cycle closed loop and with a circuit for water injection into the engine intake system | |
CN105895936A (zh) | 一种分布式非燃烧型恒温增压发电系统 | |
JP2007237112A (ja) | バイオガス中のメタン濃度の安定化システム及びバイオガス中のメタン濃度の安定化方法 | |
SE427691B (sv) | Forbrenningsprocess med avgasrening | |
US6047676A (en) | Method and device for assisting cold starting of automobiles | |
RU2311552C2 (ru) | Способ повышения экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижения его вредных выбросов в атмосферу | |
CN109595095B (zh) | 一种船舶柴油机余热利用及尾气净化装置 | |
CN1025512C (zh) | 内燃机尾气冷却过滤加热蒸发水过滤循环系统 | |
CN110700961B (zh) | 一种基于铝粉燃烧的闭式斯特林机水下动力工艺及系统 | |
CN1113157C (zh) | 废气除污染方法和装置 | |
CN106286006A (zh) | 一种动力装置排气余热回收系统 | |
CN106321203B (zh) | 一种蒸汽重整型化学回热内燃机 | |
US20030024260A1 (en) | Absorption refrigerator | |
RU2272916C2 (ru) | Парогазотурбинная установка | |
SU1502038A1 (ru) | Установка дл концентрировани фосфорной кислоты | |
CN106986738A (zh) | 一种浆态床乙炔加氢制乙烯废液处理与溶剂回收利用装置 | |
KR100371526B1 (ko) | 폐유 재생장치 | |
RU2362890C2 (ru) | Парогазовая турбоустановка | |
RU2283761C2 (ru) | Устройство для переработки органических отходов | |
RU2168676C2 (ru) | Пиролизная установка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080407 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090620 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20111219 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140127 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |