RU2330982C1 - Method of feeding internal combustion engine with cryogenic fuel - Google Patents
Method of feeding internal combustion engine with cryogenic fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330982C1 RU2330982C1 RU2007103220/06A RU2007103220A RU2330982C1 RU 2330982 C1 RU2330982 C1 RU 2330982C1 RU 2007103220/06 A RU2007103220/06 A RU 2007103220/06A RU 2007103220 A RU2007103220 A RU 2007103220A RU 2330982 C1 RU2330982 C1 RU 2330982C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- cryogenic
- engine
- fed
- heat
- Prior art date
Links
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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, работающим на сжиженных криогенных топливах, таких как пропан-бутан, природный газ, водород и других.The invention relates to mechanical engineering, in particular to internal combustion engines operating on liquefied cryogenic fuels, such as propane-butane, natural gas, hydrogen and others.
Известны двигатели внутреннего сгорания, работающие на газообразном топливе с переводом жидкого топлива в газообразное путем нагрева.Known internal combustion engines operating on gaseous fuels with the conversion of liquid fuel into gaseous by heating.
Известно устройство (см. АС СССР №1281720), в котором газификация топлива осуществляется на рабочем режиме в теплообменнике, нагреваемом отработавшими газами.A device is known (see AU USSR No. 1281720), in which gasification of fuel is carried out in an operating mode in a heat exchanger heated by exhaust gases.
Известно устройство (см. АС СССР №1416733), в котором также газификация топлива осуществляется теплом отработавших газов.A device is known (see USSR AS No. 1416733), in which fuel gasification is also carried out by the heat of exhaust gases.
Известно устройство (см. АС СССР №1638347), в котором топливо перед вводом во впускной коллектор двигателя испаряется электронагревательными элементами.A device is known (see AS USSR No. 1638347), in which the fuel is evaporated by electric heating elements before entering the engine intake manifold.
Известна Система питания (см. патент РФ № 2001300), в которой сжатый газ перед подачей в двигатель подогревается в испарителе теплом жидкости, охлаждающей двигатель.A known power system (see RF patent No. 2001300), in which the compressed gas before being fed into the engine is heated in the evaporator with warm liquid cooling the engine.
Известен также способ питания двигателя внутреннего сгорания Чумакова (см. патент РФ №2074970), по которому газовое топливо отбирают от источника в жидкой фазе, после очистки нагревают в испарителе теплом охлаждающей жидкости двигателя и подают во всасывающий коллектор.There is also a method of powering the Chumakov internal combustion engine (see RF patent No. 2074970), in which gas fuel is taken from the source in the liquid phase, after cleaning, it is heated in the evaporator with warm engine coolant and fed to the intake manifold.
Известно также устройство (см. патент РФ №2118689), в котором газ из газожидкостного баллона нагревается в испарителе теплом охлаждающей жидкости двигателя.A device is also known (see RF patent No. 2118689) in which gas from a gas-liquid cylinder is heated in the evaporator with warm engine coolant.
Недостатком всех этих двигателей является необходимость размещать в составе двигателя баллоны с сжиженным криогенным топливом.The disadvantage of all these engines is the need to place liquefied cryogenic fuel cylinders in the engine.
Известна также Система питания двигателя сжиженным природным газом, содержащая изотермический криогенный баллон для жидкого газа и герметичную газовую камеру, в которой испарийный газ подогревается выхлопными газами от двигателя (см. патент РФ №2095611). Недостатком этого двигателя является необходимость каждый раз заправлять двигатель только сжиженным криогенным топливом.A liquefied natural gas engine power supply system is also known, comprising an isothermal cryogenic liquid gas cylinder and a sealed gas chamber in which the vapor gas is heated by exhaust gases from the engine (see RF patent No. 2095611). The disadvantage of this engine is the need to refuel the engine only with liquefied cryogenic fuel each time.
Известно также устройство для подогрева двигателя внутреннего сгорания, работающего на сжиженном нефтяном газе по патенту РФ №2190121. В устройстве для подогрева сжиженного газа используется тепловой аккумулятор, подключенный к тракту системы охлаждения двигателя. Способ работы последнего устройства принят за прототип предложенного способа.A device for heating an internal combustion engine running on liquefied petroleum gas according to the patent of the Russian Federation No. 2190121 is also known. The device for heating liquefied gas uses a heat accumulator connected to the path of the engine cooling system. The method of operation of the latter device is taken as a prototype of the proposed method.
Недостатком этого двигателя является необходимость заправки топлив только в сжиженном состоянии, а также включение в состав двигателя кроме теплового аккумулятора системы подогрева сжиженного газа. Указанные недостатки становятся критичными при использовании низкокипящих топлив, таких как природный газ и водород.The disadvantage of this engine is the need to refuel only in a liquefied state, as well as the inclusion of a liquefied gas heating system in addition to a heat accumulator. These drawbacks become critical when using low boiling fuels such as natural gas and hydrogen.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, а именно получение возможности после первой заправки нескольких заправок двигателя газообразным топливом нормальной температуры. Кроме того, из состава двигателя исключается зависимая от него система подогрева топлива. Это намного упрощает устройство и эксплуатацию двигателя и открывает возможность применения низкокипящих топлив.The objective of the present invention is to remedy these disadvantages of the prototype, namely obtaining the possibility after the first refueling of several refuelings of the engine with gaseous fuel of normal temperature. In addition, the fuel heating system dependent on it is excluded from the engine. This greatly simplifies the design and operation of the engine and opens up the possibility of using low-boiling fuels.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что известные действия, когда криогенное топливо при заправке подают и хранят в теплоизолированном сосуде в жидком состоянии при криогенной температуре, при работе двигателя криогенное топливо подают в тепловой аккумулятор, нагревают в нем до газообразного состояния, смешивают с воздухом и подают в камеру сгорания двигателя, дополняют предложенными, когда при первой заправке криогенное топливо подают и хранят в теплоизолированном баке, при работе двигателя при нагреве криогенного топлива в тепловом аккумуляторе охлаждают и хранят насадку аккумулятора при криогенной температуре, а при последующих заправках криогенное, топливо в газообразном состоянии при нормальной температуре подают в тепловой аккумулятор и охлаждают в нем до криогенной температуры, при этом нагревают и хранят насадку аккумулятора при нормальной температуре, а криогенное топливо подают и хранят в теплоизолированном баке при криогенной температуре.The essence of the proposed method lies in the fact that the known actions, when cryogenic fuel is supplied and stored in a heat-insulated vessel in a liquid state at a cryogenic temperature during refueling, when the engine is running, cryogenic fuel is fed into a heat accumulator, heated in it to a gaseous state, mixed with air and fed into the combustion chamber of the engine, supplemented with those proposed, when at the first refueling cryogenic fuel is fed and stored in a heat-insulated tank, when the engine is running when the cryogenic fuel is heated willow in the heat accumulator is cooled and stored in the battery nozzle at a cryogenic temperature, and at subsequent refueling, cryogenic fuel in a gaseous state at normal temperature is fed into the heat accumulator and cooled in it to a cryogenic temperature, while the battery nozzle is heated and stored at normal temperature, and cryogenic fuel is supplied and stored in a thermally insulated tank at a cryogenic temperature.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, особенно важен при использовании низкокипящих топлив, например природного газа и водорода: появляется возможность заправок двигателя газообразными топливами при нормальной температуре, сокращаются затраты на сжижение, доставку и хранение криогенных топлив на заправочных станциях, упрощается и локализуется на двигателе система подачи криогенного топлива, вследствие чего повышается надежность и упрощается эксплуатация двигателя.The technical result achieved by the present invention is especially important when using low-boiling fuels, such as natural gas and hydrogen: it becomes possible to refuel the engine with gaseous fuels at normal temperature, reduce the cost of liquefaction, delivery and storage of cryogenic fuels at gas stations, the system is simplified and localized on the engine supply of cryogenic fuel, which increases reliability and simplifies engine operation.
Сущность изобретения поясняется на примерах.The invention is illustrated by examples.
Пример 1. Двигатель грузового автомобиля, работающего на жидком пропан-бутане, содержит систему питания топливом, включающую теплоизолированный бак вместимостью 80 кг топлива, заправочную, расходную, предохранительную арматуру, тепловой аккумулятор, фильтр, смеситель и редуктор газа. Объем топлива в баке составляет 130 л. Средняя теплоемкость пропан-бутана составляет 0,52 кал/г·град. В качестве материала насадки аккумулятора принят никель со средней теплоемкостью в диапазоне действующих температур от 225К до 298К, составляющей 0,102 кал/г·град. Для передачи хладоресурса от топлива к насадке теплового аккумулятора потребуется масса насадки 408 кг. Объем насадки аккумулятора составит 46 л. При использовании насадки из алюминия с теплоемкостью 0,206 кал/г·град масса насадки составит 202 кг, а объем - 74 л.Example 1. The engine of a truck operating on liquid propane-butane contains a fuel supply system including a thermally insulated tank with a capacity of 80 kg of fuel, refueling, consumable, safety valves, a heat accumulator, a filter, a mixer, and a gas reducer. The fuel volume in the tank is 130 liters. The average heat capacity of propane-butane is 0.52 cal / g · deg. Nickel with an average heat capacity in the range of operating temperatures from 225K to 298K, comprising 0.102 cal / g · deg, was adopted as the material of the battery nozzle. To transfer the cold resource from the fuel to the heat accumulator nozzle, a nozzle mass of 408 kg is required. The volume of the battery nozzle is 46 liters. When using aluminum nozzles with a heat capacity of 0.206 cal / g · deg, the mass of the nozzle is 202 kg and the volume is 74 l.
Двигательная установка работает следующим образом.The propulsion system operates as follows.
При первой заправке в теплоизолированный бак через его горловину заливают из заправочной емкости 130 л пропан-бутана при температуре 225К.At the first refueling, 130 l of propane-butane at a temperature of 225K are poured into the heat-insulated tank through its neck from the refueling tank.
При работе двигателя в бак подают азот низкого давления, который вытесняет жидкое горючее из бака в аккумулятор, где горючее испаряют и нагревают до температуры насадки на выходе аккумулятора. Далее горючее пропускают через фильтр, смешивают в смесителе с воздухом и, регулируя расход смеси редуктором газа, подают в двигатель. В результате теплообмена насадка аккумулятора охлаждается и к концу подачи жидкого горючего принимает его температуру. После работы двигателя топливную магистраль перекрывают для предотвращения поступления в систему теплого воздуха. При второй и последующих заправках в бак подают горючее от газобаллонной системы заправки. При этом горючее при нормальной температуре пропускают сначала через насадку аккумулятора, конденсируя газ и нагревая насадку до нормальной температуры. Из-за тепловых потерь объем последующих заправок каждый раз несколько уменьшается. После заправки до начала работы двигателя топливный бак отделяют вентилем от аккумулятора тепла.When the engine is running, low pressure nitrogen is supplied to the tank, which displaces the liquid fuel from the tank into the battery, where the fuel is evaporated and heated to the nozzle temperature at the battery outlet. Next, the fuel is passed through a filter, mixed in the mixer with air and, by adjusting the flow rate of the mixture with a gas reducer, is fed to the engine. As a result of heat exchange, the battery nozzle cools and by the end of the liquid fuel supply takes its temperature. After engine operation, the fuel line is shut off to prevent warm air from entering the system. At the second and subsequent refueling, fuel is supplied to the tank from the gas-balloon refueling system. At the same time, fuel at normal temperature is first passed through the nozzle of the battery, condensing the gas and heating the nozzle to normal temperature. Due to heat losses, the volume of subsequent refueling decreases slightly each time. After refueling, before starting the engine, the fuel tank is separated by a valve from the heat accumulator.
Пример 2. Двигатель грузового автомобиля, работающего на сжиженном природном газе, содержит систему питания топливом, сходную с описанной в Примере 1. Объем топлива в баке составляет 190 л. Средняя теплоемкость жидкого природного газа составляет 0,82 кал/г·град. В качестве материала насадки аккумулятора принят алюминий со средней теплоемкостью в диапазоне действующих температур от 109К до 298К, составляющей 0,168 кал/г·град. Для передачи хладоресурса от топлива к насадке теплового аккумулятора потребуется масса насадки 390 кг с объемом 145 л. При использовании насадки из фторопласта-4 с теплоемкостью 0,185 кал/г, град масса насадки составит 355 кг, а объем - 150 л.Example 2. The engine of a truck operating on liquefied natural gas contains a fuel supply system similar to that described in Example 1. The fuel volume in the tank is 190 l. The average heat capacity of liquid natural gas is 0.82 cal / g · deg. As the material of the battery nozzle, aluminum with an average heat capacity in the range of operating temperatures from 109K to 298K, comprising 0.168 cal / g · deg, was adopted. To transfer the cold resource from the fuel to the heat accumulator nozzle, a nozzle mass of 390 kg with a volume of 145 liters will be required. When using a nozzle made of fluoroplast-4 with a heat capacity of 0.185 cal / g, deg, the mass of the nozzle will be 355 kg, and the volume will be 150 l.
Двигательная установка работает подобно тому, как описано в Примере 1. При первой заправке в теплоизолированный бак через его горловину заливают из заправочной емкости 190 л сжиженного природного газа при температуре 109К. При второй и последующих заправках в бак подают природный газ от газовой сети заправочной станции. При этом горючее при нормальной температуре пропускают сначала через насадку аккумулятора, конденсируя газ и нагревая насадку до нормальной температуры. После заправки до начала работы двигателя топливный бак отделяют вентилем от аккумулятора тепла.The propulsion system works similarly to that described in Example 1. At the first refueling, 190 l of liquefied natural gas at a temperature of 109K are poured into the heat-insulated tank through its neck from the refueling tank. At the second and subsequent refueling, natural gas is supplied to the tank from the gas network of the gas station. In this case, fuel at normal temperature is first passed through the nozzle of the battery, condensing the gas and heating the nozzle to normal temperature. After refueling, before starting the engine, the fuel tank is separated by a valve from the heat accumulator.
Пример 3. Двигатель городского автобуса, работающего на жидком водороде, содержит систему питания топливом, сходную с описанной в Примере 1. С учетом высокой калорийности водорода запас топлива в баке принят равным 40 кг. Объем топлива в баке составляет 570 л. Средняя теплоемкость жидкого водорода составляет 2,33 кал/г·град. В качестве материала насадки аккумулятора принят фторопласт-4 со средней теплоемкостью в диапазоне действующих температур от 20К до 298К, составляющей 0,144 кал/г·град. Для передачи хладоресурса от топлива к насадке теплового аккумулятора потребуется масса насадки 650 кг с объемом 270 л.Example 3. An engine of a city bus operating on liquid hydrogen contains a fuel supply system similar to that described in Example 1. Given the high calorific value of hydrogen, the fuel supply in the tank is assumed to be 40 kg. The fuel volume in the tank is 570 liters. The average heat capacity of liquid hydrogen is 2.33 cal / g · deg. Fluoroplast-4 with an average heat capacity in the range of operating temperatures from 20K to 298K of 0.144 cal / g · deg was used as the material of the battery nozzle. To transfer the cold resource from the fuel to the nozzle of the heat accumulator, the mass of the nozzle is 650 kg with a volume of 270 liters.
Двигательная установка работает подобно тому, как описано в Примере 1. При первой заправке в теплоизолированный бак через его горловину заливают из заправочной емкости 570 л жидкого водорода при температуре 20К. При работе двигателя в бак для его наддува подают гелий низкого давления из баллона гелия. При второй и последующих заправках в бак подают водород от газобаллонной системы заправочной станции. При этом горючее при нормальной температуре пропускают сначала через насадку аккумулятора, конденсируя газ и нагревая насадку до нормальной температуры. После заправки до начала работы двигателя топливный бак отделяют вентилем от аккумулятора тепла.The propulsion system operates similarly to that described in Example 1. At the first refueling, 570 l of liquid hydrogen at a temperature of 20K is poured into the heat-insulated tank through its neck. When the engine is running, low pressure helium is supplied to the tank for boosting it from a helium cylinder. At the second and subsequent refueling, hydrogen is supplied to the tank from the gas-balloon system of the gas station. In this case, fuel at normal temperature is first passed through the nozzle of the battery, condensing the gas and heating the nozzle to normal temperature. After refueling, before starting the engine, the fuel tank is separated by a valve from the heat accumulator.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007103220/06A RU2330982C1 (en) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | Method of feeding internal combustion engine with cryogenic fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007103220/06A RU2330982C1 (en) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | Method of feeding internal combustion engine with cryogenic fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2330982C1 true RU2330982C1 (en) | 2008-08-10 |
Family
ID=39746433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007103220/06A RU2330982C1 (en) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | Method of feeding internal combustion engine with cryogenic fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2330982C1 (en) |
-
2007
- 2007-01-29 RU RU2007103220/06A patent/RU2330982C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7850034B2 (en) | Multi-fuel storage system and method of storing fuel in a multi-fuel storage system | |
US8763565B2 (en) | Two engine system with a gaseous fuel stored in liquefied form | |
CN104214507A (en) | Liquefied gas treatment system | |
RU2014128293A (en) | METHOD AND DEVICE FOR GAS FUEL SUPPLY TO INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
KR102626179B1 (en) | Fuel Gas Supply System and Method | |
US6557535B2 (en) | System and method for transferring heat from exhaust gasses to compressed gas fuel | |
KR101559316B1 (en) | fuel gas supplying system | |
KR101681715B1 (en) | Fuel Gas Supply System And Method For Ship Engine | |
US8857162B2 (en) | Coolant warm-up using exhaust | |
RU2330982C1 (en) | Method of feeding internal combustion engine with cryogenic fuel | |
JP2008045813A (en) | Refrigerating apparatus and lng refrigerated vehicle loaded with the same | |
US20240125435A1 (en) | Hydrogen compressing system and method for producing low- temperature high-pressure hydrogen | |
KR101246902B1 (en) | Engine system using brown gas, ship comprising the same and engine operating method using brown gas | |
KR102654821B1 (en) | Fuel Supply System and Method of Engine for Vessel | |
KR102438661B1 (en) | Fuel gas supply system | |
US12092036B2 (en) | Alternative fuel fast start systems for gas turbine engines | |
KR20160034522A (en) | Treatment system of liquefied gas | |
KR20160034518A (en) | Treatment system of liquefied gas | |
KR20160032779A (en) | Treatment system of liquefied gas | |
US20210071816A1 (en) | Liquefied gas storage and delivery system | |
RU2768090C1 (en) | Gas engine locomotive gas treatment system | |
KR102539441B1 (en) | System and Method of Controlling Pressure in Cargo Tank for Vessels | |
KR20190064784A (en) | Fuel Gas Supply System and Method for a Ship | |
KR102601311B1 (en) | System and Method of Controlling Pressure in Cargo Tank for Vessels | |
KR102601310B1 (en) | System and Method of Controlling Pressure in Cargo Tank for Vessels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090130 |