RU2516725C2 - Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516725C2 RU2516725C2 RU2011153891/06A RU2011153891A RU2516725C2 RU 2516725 C2 RU2516725 C2 RU 2516725C2 RU 2011153891/06 A RU2011153891/06 A RU 2011153891/06A RU 2011153891 A RU2011153891 A RU 2011153891A RU 2516725 C2 RU2516725 C2 RU 2516725C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- enrichment
- chamber
- air
- oxygen
- electronic control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для регулирования количества кислорода в топливовоздушной смеси. Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания содержит обогатитель с камерой обогащения (КО). Обогатитель установлен во впускном коллекторе за турбокомпрессором по потоку. В обогатителе параллельно КО с обогатительными мембранами из поливинилтриметилсилана расположена проточная камера (ПК). На входе в КО и ПК установлена распределительная заслонка, снабженная электронной системой управления (ЭСУ). ЭСУ включает датчики режимных параметров, электронный блок управления и исполнительный механизм, регулирующий расход воздуха через КО и ПК. Технический результат заключается в изменении соотношения подач атмосферного воздуха и воздуха, обогащенного кислородом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.,4 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам, обогащающим топливовоздушную смесь кислородом.
Уровень техники
Известно устройство «ОБОГАТИТЕЛЬ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ» [1], содержащее двигатель внутреннего сгорания с впускным коллектором, сообщенным через трубопровод с электролизером, в котором осуществляется электролиз воды с выделением кислорода, поступающего через трубопровод и впускной коллектор в цилиндры двигателя. Недостатком данного устройства является необходимость установки на борту автомобиля дополнительного бака с водой и дополнительного электрического аккумулятора.
Известно устройство «ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С АКТИВАТОРОМ ВОЗДУХА» [2], содержащее двигатель внутреннего сгорания с впускным коллектором, на входе в который установлен активатор воздуха, осуществляющий ионизацию поступающего в двигатель воздуха. Недостатками данного устройства являются необходимость установки на борту автомобиля дополнительного источника электроэнергии и присутствие в ионизированном воздухе атомарного кислорода, что увеличивает взрывоопасность.
Наиболее близким по техническому результату к предлагаемому устройству является «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ КИСЛОРОДОМ» [3] (прототип) - устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания, содержащее впускной коллектор, установленный на его входе обогатитель с камерой обогащения, в которой установлены обогатительные мембраны, компрессор, соединенный подводящим патрубком с обогатителем и установленный на входе в компрессор воздушный фильтр, соединенный с компрессором трубопроводом. Недостатком данного устройства является невозможность регулирования соотношения подачи атмосферного и обогащенного кислородом воздуха в камеру сгорания двигателя.
Известно устройство «СИСТЕМА И МЕТОД ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВПУСКНОГО ВОЗДУХА В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ» [4], содержащее параллельно расположенные камеру обогащения и проточную камеру, а также распределительную заслонку, в камере обогащения установлен активатор воздуха, осуществляющий ионизацию поступающего в двигатель воздуха. Недостатками данного устройства являются регулирование только потока ионизированного воздуха и отсутствие регулирования потока атмосферного воздуха, что ведет к изменению количества воздушного заряда, а также аналогично устройству [2], необходимость установки на борту автомобиля дополнительного источника электроэнергии и присутствие в ионизированном воздухе атомарного кислорода, что увеличивает взрывоопасность.
Раскрытие изобретения
Задачей заявленного устройства обогащения воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания является обеспечение возможности регулирования соотношения подач атмосферного и обогащенного кислородом воздуха в камеру сгорания двигателя.
Поставленная задача решается тем, что устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания содержит впускной коллектор, установленный на его входе обогатитель с камерой обогащения, в которой установлены обогатительные мембраны, компрессор, соединенный подводящим патрубком с обогатителем и установленный на входе в компрессор воздушный фильтр, соединенный с компрессором трубопроводом. При этом в обогатителе параллельно камере обогащения с обогатительными мембранами из поливинилметилсилана (как вариант - из силикона) расположена проточная камера, на входе в камеру обогащения и проточную камеру установлена распределительная заслонка с электронной системой управления, регулирующей расход воздуха через камеру обогащения и проточную камеру. Электронная система управления распределительной заслонкой может включать датчики режимных параметров, электронный блок управления и исполнительный механизм, регулирующий расход воздуха через камеру обогащения и проточную камеру.
Перечень фигур
На фиг.1 показано устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом. В табл.1 представлены технические характеристики двигателя бензогенератора MATRIX 94512.
На фиг.2…5 и в табл.2…4 показаны результаты эксперимента на двигателе бензогенератора MATRIX 94512.
Осуществление изобретения
Устройство на фиг.1 содержит поршневую часть комбинированного двигателя внутреннего сгорания 1 с поршнем 2, размещенным в цилиндре 3 и образующим в нем камеру сгорания. В камере сгорания установлены впускной 4 и выпускной 5 клапаны и форсунка 6. Газотурбинная часть комбинированного двигателя имеет турбокомпрессор с установленными на его валу 7 компрессором 8 и турбиной 9. Воздушный тракт комбинированного двигателя включает воздушный фильтр 10, соединенный впускным трубопроводом 11, который входным сечением компрессора 8 через подводящий патрубок 12 сообщен с обогатителем 13. Обогатитель выполнен с двумя камерами цилиндрической формы: проточной камерой 14 и камерой обогащения 15, в которой установлены параллельно закрепленные в формах поливинилтриметилсилановые (как вариант - силиконовые) мембраны 16, осуществляющие прохождение через них обогащенного кислородом воздуха (пермеата). Камера обогащения имеет дренажные калибровочные отверстия 24 на боковой поверхности для удаления излишнего воздуха, обедненного кислородом (нон-пермеата). На входе в обогатитель 13 установлена распределительная заслонка 17. Обогатитель 13 через впускной коллектор 18 и впускной клапан 4 сообщается с цилиндром 3 двигателя внутреннего сгорания 1. С другой стороны цилиндр 3 через выпускной клапан 5 и выпускной коллектор 19 сообщен с входным сечением турбины 9, а ее выходное сечение сообщено с атмосферой. Положение распределительной заслонки 17 обогатителя 13 определяется положением выходного истока исполнительного механизма (ИМ) 20, управляемого электронным блоком (ЭБ) 21, который вырабатывает управляющий сигнал на исполнительный механизм на основании сигналов от датчиков (Д1, Д2, Д3) 22 режимных параметров (частоты вращения коленчатого вала двигателя, его мощности, подачи топлива). При использовании заявленного устройства в бензиновом двигателе вместо дизельной форсунки 6 используется бензиновая форсунка 23, устанавливаемая во впускном коллекторе 18. В случае использования заявленного устройства в бензиновом двигателе вместо дизельной форсунки 6 устанавливается свеча зажигания. Мембраны 16, установленные в камере обогащения 15 обогатителя 13 выполнены из поливинилтриметилсилана (как вариант - из силикона), представляющего собой пористый материал с размерами пор около 0,27 нм, позволяющий пропускать молекулы кислорода в 2,5 раза быстрее молекул азота, поскольку размеры молекулы азота больше, чем у молекулы кислорода. Это позволяет повышать процентное содержание кислорода в проходящем через него воздухе. Скорость прохождения кислорода и азота через мембраны определяется через коэффициент диффузии и закон Фика для газов: 
,
где J - плотность потока вещества,
D - коэффициент диффузии,
Зависимость коэффициента диффузии от температуры в простейшем случае выражается законом Арениуса: D=D0exp(-Ea/kT), где D - коэффициент диффузии [м2/с], Ea - энергия активации [Дж], k - постоянная Больцмана, T - температура [K].
Работа заявленного устройства (рис.1) осуществляется следующим образом. Для увеличения мощности двигателя необходимо подать в цилиндр 3 большее количество топлива и, соответственно, большее количество воздуха. Для этой цели поршневая часть комбинированного двигателя дополняется системой газотурбинного наддува турбокомпрессором. При работе двигателя отработавшие газы цилиндра 3 двигателя внутреннего сгорания 1 через выпускной клапан 5 и выпускной коллектор 19 поступают на турбину 9 и раскручивают ее. Турбина 9 через вал 7 приводит во вращение компрессор 8. Компрессор всасывает атмосферный воздух через воздушный фильтр 10 и впускной трубопровод 11 и сжимает его до требуемого давления. Сжатый воздух после компрессора 8 через подводящий патрубок 12 поступает в обогатитель 13 к распределительной заслонке 17. Положение заслонки 17 определяет соотношение расходов воздуха через проточную камеру 14 и камеру обогащения 15. В камере обогащения проходящий через поливинилтриметилсилановые (как вариант - силиконовые) мембраны воздух обогащается кислородом, после чего через впускной коллектор 18 и впускной клапан 4 поступает в цилиндр 3 двигателя 1. Нон-пермеат через дренажные калибровочные отверстия выходит из камеры обогащения.
Обогащение воздушного заряда кислородом повышает мощность двигателя, его топливную экономичность и экологические качества.
Для подтверждения эффективности предлагаемой системы был проведен эксперимент на двигателе бензогенератора Matrix 94512 по определению изменения уровня токсичных веществ с увеличением содержания кислорода на всасывании. Результаты показаны на графиках фиг.2…4.
Данные эксперимента по определению мощности двигателя с различной частотой коленчатого вала при увеличении содержания кислорода в воздушном заряде показаны на графике фиг.5 и в таблицах 2…4.
Источники информации
1. Патент РФ №2407910, МПК F02 M27/04, опубликован 27.12.2010.
2. Патент РФ №2372501, МПК F02B 51/04, F02B 75/00, опубликован 10.11.2009.
3. Авторское свидетельство СССР №853133, МПК F02B 51/00, опубликовано 07.08.1981.
4. Патент США US 6895945 B2, МПК F02M 33/00, опубликован 24.05.2005.
| Таблица 1 | |
| Параметр \ Модель | 94512 |
| Напряжение, V | 220±10% |
| Частота, Гц | 50±3 |
| Ток, A | 13,6 |
| Максимальная мощность, кВт | 3,2 |
| Средняя номинальная мощность, кВт | 2,7 |
| Двигатель | 1 цилиндровый, 4-х тактный |
| Рабочий объем двигателя, л | 196 |
| Мощность двигателя, кВт/об/мин | 3,5/3000 |
| Марка бензина | С октановым числом не ниже 92 |
| Емкость бензобака, л | 12 |
| Система запуска | Ручной стартер |
| Свеча зажигания, тип | 4С5Т (LD), BDR4ES (NGK) |
| Уровень шума (7 м), дБ | 72 |
| Звуковое давление, дБ | 97 |
Claims (2)
1. Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания, содержащее впускной коллектор, установленный на его входе обогатитель с камерой обогащения, в которой установлены обогатительные мембраны, компрессор, соединенный подводящим патрубком с обогатителем и установленный на входе в компрессор воздушный фильтр, соединенный с компрессором трубопроводом, отличающееся тем, что в обогатителе параллельно камере обогащения с обогатительными мембранами из поливинилтриметилсилана расположена проточная камера, на входе в камеру обогащения и проточную камеру установлена распределительная заслонка с электронной системой управления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электронная система управления распределительной заслонкой включает датчики режимных параметров, электронный блок управления и исполнительный механизм, регулирующий расход воздуха через камеру обогащения и проточную камеру.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153891/06A RU2516725C2 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153891/06A RU2516725C2 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011153891A RU2011153891A (ru) | 2013-07-10 |
| RU2516725C2 true RU2516725C2 (ru) | 2014-05-20 |
Family
ID=48787339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011153891/06A RU2516725C2 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2516725C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202018002356U1 (de) | 2018-05-12 | 2018-05-25 | Alexej Isakov | Anlage für Toxizität-Reduzierung der KFZ-Motorabgase |
| US10072841B2 (en) | 2010-01-22 | 2018-09-11 | Rv Lizenz Ag | Emission-free devices and method for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy |
| DE102018004091B3 (de) | 2018-05-12 | 2019-09-26 | Alexej Isakov | Anlage und Verfahren für Toxizität-Reduzierung der KFZ-Motorabgase |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU853133A1 (ru) * | 1979-06-25 | 1981-08-07 | Предприятие П/Я А-3605 | Устройство дл обогащени топливо-ВОздушНОй СМЕСи КиСлОРОдОМ |
| US6895945B2 (en) * | 2002-07-12 | 2005-05-24 | Parsa Investments, L.P. | System and method for conditioning of intake air for an internal combustion engine |
| RU2282746C2 (ru) * | 2002-07-22 | 2006-08-27 | Денис Викторович Вяткин | Способ и устройство для регулирования состава горючей смеси в двигателях |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011153891/06A patent/RU2516725C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU853133A1 (ru) * | 1979-06-25 | 1981-08-07 | Предприятие П/Я А-3605 | Устройство дл обогащени топливо-ВОздушНОй СМЕСи КиСлОРОдОМ |
| US6895945B2 (en) * | 2002-07-12 | 2005-05-24 | Parsa Investments, L.P. | System and method for conditioning of intake air for an internal combustion engine |
| RU2282746C2 (ru) * | 2002-07-22 | 2006-08-27 | Денис Викторович Вяткин | Способ и устройство для регулирования состава горючей смеси в двигателях |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10072841B2 (en) | 2010-01-22 | 2018-09-11 | Rv Lizenz Ag | Emission-free devices and method for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy |
| US11397004B2 (en) | 2010-01-22 | 2022-07-26 | Rv Lizenz Ag | Emission-free devices and method for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy |
| DE202018002356U1 (de) | 2018-05-12 | 2018-05-25 | Alexej Isakov | Anlage für Toxizität-Reduzierung der KFZ-Motorabgase |
| DE102018004091B3 (de) | 2018-05-12 | 2019-09-26 | Alexej Isakov | Anlage und Verfahren für Toxizität-Reduzierung der KFZ-Motorabgase |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011153891A (ru) | 2013-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2008102260A8 (en) | Internal combustion engine exhaust gas system and control method of the same | |
| EP2006179A3 (en) | A hybrid vehicle, a hybrid vehicle propulsion system and a method for an exhaust gas treatment device in such a system | |
| EP2372137A8 (en) | Exhaust gas recirculation system and method for gasoline engines | |
| EP1114924A3 (en) | Diesel engine exhaust gas recirculation (EGR) system and method | |
| JP2013533413A (ja) | 出力強化バイフューエルエンジン | |
| RU2516725C2 (ru) | Устройство обогащения всасываемого воздуха кислородом для двигателя внутреннего сгорания | |
| JP5044601B2 (ja) | 排気ガススクラバーを備える大型２サイクルディーゼルエンジン | |
| JPS5749020A (en) | Turbo supercharger in internal combustion engine | |
| RU2007133597A (ru) | Турбокомпрессор для транспортного средства | |
| US10161323B2 (en) | Boost-assisted purge flow techniques for evaporative emissions systems | |
| CN102914436B (zh) | 发动机富氧助燃装置高原性能模拟试验系统 | |
| CN203083828U (zh) | 发动机富氧助燃装置高原性能模拟试验系统 | |
| JP5650586B2 (ja) | 排気ガススクラバーを備える大型２サイクルディーゼルエンジン | |
| EP2184469A3 (en) | Air-fuel ratio control system and method for internal combustion engine | |
| CN109681318B (zh) | 以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机及其控制方法 | |
| DK1956210T3 (da) | Fremgangsmåde til drift af en længdeskyllet stor totaktsdieselmotor samt længdeskyllet stor totaktsdieselmotor | |
| RU128665U1 (ru) | Система питания теплового двигателя (варианты) | |
| EP3128159A8 (en) | Method to control a low-pressure exhaust gas recirculation egr circuit in an internal combustion engine | |
| US20100031926A1 (en) | Intake manifolds for internal combustion engines | |
| Govindasamy et al. | Performance and emissions achievements by magnetic energizer with a single cylinder two stroke catalytic coated spark ignition engine | |
| RU112948U1 (ru) | Адаптивная система озонирования воздуха для двигателя внутреннего сгорания | |
| RU213211U1 (ru) | Система кратковременного форсирования силовой установки танка с устройством ионизации воды | |
| RU207444U1 (ru) | Дизельный двигатель военной гусеничной машины с устройством регулирования наддува | |
| JP2014066167A (ja) | 蒸発燃料処理装置 | |
| KR20090016010A (ko) | 천연가스 터보챠저 인터쿨러 엔진 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171230 |