RU99384U1 - DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION - Google Patents

DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION Download PDF

Info

Publication number
RU99384U1
RU99384U1 RU2010121391/11U RU2010121391U RU99384U1 RU 99384 U1 RU99384 U1 RU 99384U1 RU 2010121391/11 U RU2010121391/11 U RU 2010121391/11U RU 2010121391 U RU2010121391 U RU 2010121391U RU 99384 U1 RU99384 U1 RU 99384U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
converter
fuel
heat exchanger
heating
Prior art date
Application number
RU2010121391/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Валерьевич Снытников
Валерий Александрович Кириллов
Владимир Александрович Собянин
Валентин Николаевич Пармон
Original Assignee
Учреждение Российской Академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (ИК СО РАН)
Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Университет" (Нгу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской Академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (ИК СО РАН), Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Университет" (Нгу) filed Critical Учреждение Российской Академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (ИК СО РАН)
Priority to RU2010121391/11U priority Critical patent/RU99384U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU99384U1 publication Critical patent/RU99384U1/en

Links

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

1. Устройство предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородсодержащего газа, состоящее из системы запуска, конвертора, теплообменника, системы управления, отличающееся тем, что в конверторе установлен катализатор, позволяющий проводить каталитическую конверсию топлива, продукты которой, проходя через теплообменник, производят нагрев теплоносителя, циркулирующего через теплообменник. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в результате конверсии топлива в качестве ее продуктов образуется водородсодержащий газ, который далее может использоваться при работе различных систем, например, транспортного средства или энергоустановки с двигателем, например, как добавка к основному топливу, подаваемому в двигатель. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в системе запуска используют электрический либо пламенный нагреватель, работающий на воздухе и исходном топливе. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система запуска, конвертор, теплообменник, система управления представляют собой раздельные конструкции или могут быть интегрированы друг с другом. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что его конструкция позволяет проводить предварительный нагрев или испарение реагентов перед подачей в систему запуска и/или конвертор. ! 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система запуска включает в себя систему подачи и дозирования реагентов. ! 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система охлаждения двигателя и/или система кондиционирования/отопления салона транспортного средства объединена с теплообменником устройства, за счет чего осуществляют предварительный подог� 1. A device for engine preheating, autonomous heating, hydrogen-containing gas generation, consisting of a starting system, a converter, a heat exchanger, a control system, characterized in that a converter is installed in the converter, which allows the catalytic conversion of fuel, the products of which, passing through the heat exchanger, produce heating coolant circulating through the heat exchanger. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that as a result of the conversion of the fuel as its products, a hydrogen-containing gas is formed, which can then be used when various systems, for example, a vehicle or power plant with an engine, for example, as an additive to the main fuel, fed into the engine. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the start-up system uses an electric or flame heater that runs on air and the original fuel. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the start-up system, converter, heat exchanger, control system are separate structures or can be integrated with each other. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that its design allows preheating or evaporation of the reagents before being fed to the launch system and / or converter. ! 6. The device according to claim 1, characterized in that the starting system includes a system for supplying and dispensing reagents. ! 7. The device according to claim 1, characterized in that the engine cooling system and / or the vehicle air conditioning / heating system is combined with the heat exchanger of the device, due to which pre-heating

Description

Полезная модель относится к системам нагрева двигателя, системам отопления транспортных средств, работающих на топливе, системам конвертирования различных видов транспортных топлив (газообразных и жидких углеводородов, спиртов, эфиров и др.) в синтез-газ непосредственно на борту транспортных средств или в составе энергоустановки с двигателем.The utility model relates to engine heating systems, heating systems of fuel-powered vehicles, systems for converting various types of transport fuels (gaseous and liquid hydrocarbons, alcohols, ethers, etc.) into synthesis gas directly on board vehicles or as part of a power plant with engine.

Прогрев двигателя и салона автомобиля перед пуском, а иногда и во время движения - необходимое условие его нормальной эксплуатации в условиях низких отрицательных температур окружающей среды. Для решения этой проблемы известны устройства-подогреватели двигателя и салона, работающие на топливе из бака автомобиля (US 4718602, В60H 1/22, 12.01.1988). Предпусковой подогреватель представляет собой прибор, который преимущественно устанавливается в моторном отсеке. Конструктивно такой прибор с сопутствующими устройствами состоит из нескольких основных частей: системы подачи воздуха и системы подачи топлива, соединенной с топливным баком автомобиля; камеры с системой поджига, в которой происходит пламенное сгорание подаваемого топлива; теплообменника, который подсоединяется к охлаждающему контуру двигателя, системы электронного управления, подключаемой к бортовой сети транспортного средства. Прогрев двигателя осуществляется за счет полного сгорания подаваемого в прибор топлива и нагрева теплоносителя в теплообменнике дымовыми газами. Нагретый теплоноситель проходит через охлаждающий контур выключенного двигателя за счет чего достигается его предварительный предпусковой прогрев до заданной температуры. Кроме этого, при включении системы циркуляции воздуха (системы кондиционирования) внутри автомобиля может быть осуществлен прогрев его салона.Warming up the engine and the passenger compartment before starting, and sometimes while driving, is a necessary condition for its normal operation in low negative ambient temperatures. To solve this problem, engine and passenger compartment heaters are known that operate on fuel from a vehicle’s tank (US 4718602, B60H 1/22, 01/12/1988). The pre-heater is a device that is primarily installed in the engine compartment. Structurally, such a device with related devices consists of several main parts: an air supply system and a fuel supply system connected to the vehicle’s fuel tank; chambers with an ignition system, in which the combustion of the supplied fuel takes place; a heat exchanger that connects to the cooling circuit of the engine, an electronic control system connected to the vehicle's on-board network. The engine is heated by complete combustion of the fuel supplied to the device and heating of the heat carrier in the flue gas heat exchanger. The heated coolant passes through the cooling circuit of the switched off engine, due to which it is preliminarily preheated to a predetermined temperature. In addition, when you turn on the air circulation system (air conditioning system) inside the car, it can be heated inside.

В городских условиях эксплуатации автомобиля его двигатель в основном работает в режимах малых и средних нагрузок, что приводит к значительным выбросам вредных продуктов неполного сгорания. Для экономии углеводородного топлива, снижения выбросов углекислого газа и улучшения экологических характеристик двигателя внутреннего сгорания (ДВС) при городском цикле езды необходимо использовать обедненную топливную смесь, т.е. при соотношении кислород/топливо (α) больше стехиометрического, причем, чем смесь будет более бедная, тем большая экономия топлива будет достигаться. Однако когда смесь становится беднее определенного уровня, обеспечить устойчивую работу двигателя становится невозможным, поскольку искра свечи зажигания перестает воспламенять такую смесь. Известно, что добавки водорода, водородсодержащих газовых смесей или синтез-газа (смеси водорода и монооксида углерода) к бедным топливным смесям, позволяют производить их воспламенение в ДВС при более высоких значениях α, что приводит к снижению общего расхода топлива, а также уменьшает вредные выбросы СО и оксидов азота (US 6397790, F02B 43/08, 04.06.2002).In urban vehicle operating conditions, its engine mainly operates in low and medium load conditions, which leads to significant emissions of harmful products of incomplete combustion. To save hydrocarbon fuel, reduce carbon dioxide emissions and improve the environmental performance of an internal combustion engine (ICE) in an urban driving cycle, it is necessary to use a lean fuel mixture, i.e. when the oxygen / fuel ratio (α) is more stoichiometric, and the more lean the mixture, the greater fuel economy will be achieved. However, when the mixture becomes poorer than a certain level, it becomes impossible to ensure stable operation of the engine, since the spark of the spark plug ceases to ignite such a mixture. It is known that the addition of hydrogen, hydrogen-containing gas mixtures or synthesis gas (a mixture of hydrogen and carbon monoxide) to lean fuel mixtures allows their ignition in ICE at higher values of α, which leads to a decrease in total fuel consumption and also reduces harmful emissions СО and nitrogen oxides (US 6397790, F02B 43/08, 06/04/2002).

Кроме этого также известно (US 2005/0287049, F01N 3/00, 29.12.2005), что уменьшение выбросов оксидов азота в отработавших газах дизельных двигателей может достигаться путем добавок к ним восстановителя. Восстановитель реагирует с оксидами азота с образованием безопасного молекулярного азота. В качестве такого восстановителя также может использоваться водород, водородсодержащие газовые смеси или синтез-газ.In addition, it is also known (US 2005/0287049, F01N 3/00, December 29, 2005) that the reduction of nitrogen oxide emissions in the exhaust gases of diesel engines can be achieved by adding a reducing agent to them. The reducing agent reacts with nitrogen oxides to form safe molecular nitrogen. Hydrogen, hydrogen-containing gas mixtures or synthesis gas can also be used as such a reducing agent.

Использование баллонного водорода на транспорте даже в небольших количествах нежелательно по причинам высокой взрыво- и пожароопасности водорода и отсутствия развитой инфраструктуры снабжения транспорта водородом. Практическим вариантом решения этой проблемы может быть получение водородсодержащего газа или синтез-газа из углеводородного топлива на борту автомобиля. В этом случае реализуются все преимущества применения водорода для воспламенения обедненных топливных смесей в искровых ДВС и проведения очистки от оксидов азота в дизельных ДВС и исчезает необходимость в создании инфраструктуры снабжения транспорта водородом.The use of balloon hydrogen in transport, even in small quantities, is undesirable due to the high explosion and fire hazard of hydrogen and the lack of a developed infrastructure for supplying hydrogen to a transport. A practical solution to this problem may be the production of a hydrogen-containing gas or synthesis gas from hydrocarbon fuel on board an automobile. In this case, all the advantages of using hydrogen to ignite lean fuel mixtures in spark ICEs and to purify nitrogen oxides in diesel ICEs are realized and the need to create an infrastructure for supplying hydrogen transport disappears.

Наиболее близким является устройство-подогреватель двигателя и салона, работающее на топливе из бака автомобиля (US 4718602, В60Н 1/22, 12.01.1988). Недостатками известного устройства является то, что его работа осуществляется за счет пламенного сгорания топлива, что сильно ограничивает возможность регулирования параметров процесса (в первую очередь температуры и состава выходящих дымовых газов, состоящих в этом случае в основном из СO2 и паров Н2О). Кроме этого, во время пламенного сгорания углеводородного топлива может происходить образование оксидов азота за счет локальных перегревов из-за неоднородной структуры пламени. В целом, расход топлива на транспортном средстве, оборудованном таким устройством, возрастает.The closest is a heater device for the engine and the interior, which runs on fuel from the vehicle’s tank (US 4718602, B60H 1/22, 01/12/1988). The disadvantages of the known device is that its operation is carried out due to the flame combustion of fuel, which greatly limits the ability to control process parameters (primarily the temperature and composition of the exhaust flue gases, which in this case mainly consist of CO 2 and H 2 O vapors). In addition, during the flame combustion of hydrocarbon fuels, the formation of nitrogen oxides due to local overheating due to the inhomogeneous structure of the flame can occur. In general, fuel consumption on a vehicle equipped with such a device increases.

Предлагаемая полезная модель позволяет решать как задачу предпускового прогрева двигателя и прогрева салона автомобиля, так и задачу получения синтез газа на борту автомобиля с целью дальнейшего его использования для различных нужд.The proposed utility model allows us to solve both the problem of engine preheating and warming up the car interior, as well as the task of obtaining synthesis gas on board the car with a view to its further use for various needs.

Задача решается благодаря использованию устройства предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородсодержащего газа (далее Генератор Тепла и Газа, сокращенно ГТГ), а также при помощи способа его работы.The problem is solved through the use of engine preheating devices, autonomous heating, hydrogen-containing gas generation (hereinafter referred to as Heat and Gas Generator, abbreviated as GTG), as well as using the method of its operation.

Предлагаемое устройство предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородсодержащего газа состоит из системы запуска, конвертора, теплообменника, системы управления, в конверторе установлен катализатор, позволяющий проводить каталитическую конверсию топлива, продукты которой, проходя через теплообменник, производят нагрев теплоносителя, циркулирующего через теплообменник. В зависимости от состава подаваемых реагентов, может, например, протекать воздушная или паровая, или углекислотная, или паровоздушная или воздушно-углекислотная, или паро-воздушно-углекислотная конверсия.The proposed device for engine preheating, autonomous heating, and hydrogen-containing gas generation consists of a starting system, a converter, a heat exchanger, and a control system; a converter is installed in the converter that allows the catalytic conversion of fuel, the products of which, passing through the heat exchanger, heat the heat carrier circulating through the heat exchanger. Depending on the composition of the supplied reagents, for example, air or steam, or carbon dioxide, or steam-air or air-carbon dioxide, or steam-air-carbon dioxide conversion can occur.

В результате каталитической конверсии топлива в качестве ее продуктов образуется водородсодержащий газ, который далее может использоваться при работе различных систем транспортного средства или энергоустановки с двигателем.As a result of the catalytic conversion of fuel, a hydrogen-containing gas is formed as its products, which can then be used in the operation of various vehicle systems or power plants with an engine.

В конверторе расположен катализатор, в качестве активного компонента которого используют различные комбинации оксидов алюминия, кремния, переходных и редкоземельных элементов 4-6 периодов, в основном, четвертого и пятого периодов, преимущественно. Со, Ni, Mn, Ti, Zr; La, Се, Y, Sm, Pr, Gd, и металлов платиновой группы, в основном, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, преимущественно, Pt, Rh, Ru.A catalyst is located in the converter, the active component of which is used various combinations of aluminum oxides, silicon, transition and rare-earth elements of 4-6 periods, mainly of the fourth and fifth periods, mainly. Co, Ni, Mn, Ti, Zr; La, Ce, Y, Sm, Pr, Gd, and platinum group metals, mainly Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, mainly Pt, Rh, Ru.

В системе запуска используют электрический либо пламенный нагреватель, работающий на воздухе и исходном топливе.The start-up system uses an electric or flame heater that runs on air and the original fuel.

Система запуска, конвертор, теплообменник, система управления представляют собой раздельные конструкции или могут быть интегрированы друг с другом.The start-up system, converter, heat exchanger, control system are separate designs or can be integrated with each other.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет проводить предварительный нагрев или испарение компонентов реакционной топливо содержащей смеси перед подачей в систему запуска и/или конвертор.The design of the proposed device allows for pre-heating or evaporation of the components of the reaction fuel containing the mixture before being fed to the start-up system and / or converter.

Система запуска включает в себя систему подачи и дозирования реагентов, например, топлива, воздуха, паров воды, углекислого газа в любом сочетании.The start-up system includes a system for supplying and dosing reagents, for example, fuel, air, water vapor, carbon dioxide in any combination.

Система охлаждения двигателя и/или система кондиционирования/отопления салона транспортного средства объединена с теплообменником устройства за счет чего осуществляют предварительный подогрев двигателя перед его запуском при низких температурах и обогрев салона транспортного средства.The engine cooling system and / or the air conditioning / heating system of the vehicle interior is combined with the heat exchanger of the device, thereby preheating the engine before starting it at low temperatures and heating the vehicle interior.

Запуск устройства осуществляют путем нагрева конвертора до температуры начала каталитической реакции при помощи электрического нагревателя и/или пламенного нагревателя, работающего на воздухе и топливе.The device is started by heating the converter to the temperature of the onset of the catalytic reaction using an electric heater and / or a flame heater operating on air and fuel.

Разогрев конвертора при запуске может быть осуществлен путем пропускания электрического тока непосредственно через электропроводящие элементы катализатора.Warming up the converter at startup can be accomplished by passing an electric current directly through the electrically conductive elements of the catalyst.

По достижении температуры начала каталитической реакции устройство переводят в режим протекания в конверторе каталитической реакции конверсии топлива.Upon reaching the temperature of the onset of the catalytic reaction, the device is transferred to the mode of occurrence in the converter of the catalytic reaction of fuel conversion.

Пары воды и/или углекислый газ получают, например, на выходе из пламенного нагревателя (по сути проводящего реакцию глубокого окисления топлива), из выхлопных газов двигателя (которые также преимущественно состоят из паров воды и углекислого газа) или других источников. При этом количество и соотношение паров воды и углекислого газа подаваемое в ГТГ можно при необходимости регулировать путем конденсации, сепарации, адсорбции, абсорбции, конденсации с последующим испарением, и другими возможными методами.Water vapor and / or carbon dioxide are obtained, for example, at the outlet of a flame heater (essentially conducting a deep oxidation reaction of the fuel), from engine exhaust gases (which also mainly consist of water vapor and carbon dioxide) or other sources. The amount and ratio of water vapor and carbon dioxide supplied to the Tretyakov Gallery can, if necessary, be controlled by condensation, separation, adsorption, absorption, condensation, followed by evaporation, and other possible methods.

В качестве топлива используют либо углеводороды, либо спирты, либо эфиры, преимущественно, природный газ, пропан-бутановую смесь, бензин, дизельное топливо, либо биодизельное топливо, либо метанол, либо этанол, либо диметиловый эфир.The fuel used is either hydrocarbons, or alcohols, or ethers, mainly natural gas, a propane-butane mixture, gasoline, diesel fuel, or biodiesel, or methanol, or ethanol, or dimethyl ether.

В качестве топлива, подаваемого на конвертирование в устройство, и основного топлива, подаваемого непосредственно в двигатель, используют топливо одного или разного состава.As the fuel supplied for conversion to the device, and the main fuel supplied directly to the engine, use fuel of one or different composition.

Система охлаждения двигателя и/или система кондиционирования/отопления салона транспортного средства объединена с теплообменником устройства за счет чего осуществляют предварительный подогрев двигателя перед его запуском при низких температурах и обогрев салона транспортного средства.The engine cooling system and / or the air conditioning / heating system of the vehicle interior is combined with the heat exchanger of the device, thereby preheating the engine before starting it at low temperatures and heating the vehicle interior.

Отличительным признаком является применение в устройстве катализатора, позволяющего проводить конвертирование используемого топлива при помощи каталитической конверсии до различных конечных продуктов (как до продуктов полного окисления - СО2 и Н2О, так и до водородсодержащего газа или синтез-газа, содержащих Н2 и СО) в зависимости от задаваемого режима работы ГТГ, кроме конвертора, содержит систему запуска, теплообменник и систему управления. Система охлаждения двигателя и система кондиционирования салона автомобиля присоединяются к теплообменнику ГТГ, за счет чего осуществляется прогрев салона автомобиля и предварительный прогрев двигателя перед его запуском при низких температурах окружающей среды. Конструктивно, система запуска, конвертор, теплообменник и система управления могут представлять собой как отдельные части ГТГ, так и быть интегрированы друг с другом.A distinctive feature is the use of a catalyst in the device, which allows the conversion of the fuel used by catalytic conversion to various end products (both to the products of complete oxidation - СО 2 and Н 2 О, and to a hydrogen-containing gas or synthesis gas containing Н 2 and СО ) depending on the specified operating mode of the GTG, in addition to the converter, it contains a start-up system, a heat exchanger and a control system. The engine cooling system and the passenger compartment air conditioning system are connected to the GTG heat exchanger, due to which the passenger compartment is warmed up and the engine is preheated before starting it at low ambient temperatures. Structurally, the start-up system, the converter, the heat exchanger and the control system can be either separate parts of the GTG or be integrated with each other.

В качестве системы запуска используется электрический и/или пламенный нагреватель, работающий на воздухе и исходном топливе. При запуске разогрев конвертора может осуществляться путем пропускания электрического тока непосредственно через электропроводящие элементы катализатора либо путем пламенного поджига топливо-воздушной смеси. При достижении в конверторе заданной температуры реакцию конверсии топлива переводят в каталитический режим. Причем в зависимости от подаваемого соотношения воздуха к топливу, а также количества подаваемого углекислого газа и паров воды, протекание реакции в конверторе может осуществляться в различных режимах, например, может быть переведено как в режим полного окисления, так и в режим генерации водородсодержащего газа или синтез-газа. Продукты реакции поступают в теплообменник, нагревая теплоноситель, циркулирующий по системе охлаждения двигателя и/или системе кондиционирования/обогрева автомобиля. В результате происходит прогрев двигателя перед его пуском и прогрев салона автомобиля. Прогрев двигателя и прогрев салона автомобиля можно осуществлять как одновременно, так и отдельно друг от друга, если таковая возможность предусмотрена в конструкции транспортного средства, либо путем установки дополнительного необходимого для этого оборудования. Изменение соотношения воздуха к топливу, количества подаваемого углекислого газа и паров воды, а также скорости их подачи будет приводить к изменению выделяемой тепловой мощности, за счет чего можно проводить варьирование скорости прогрева двигателя и салона автомобиля. При возникающей необходимости, ГТГ путем задания необходимого соотношения воздуха к топливу, а также количества подаваемого углекислого газа и паров воды, переводится в режим генерации водородсодержащего газа или синтез-газа, и образующиеся продукты реакции используются на борту автомобиля для различных нужд, в том числе и в качестве добавки к основному топливу, подаваемому в двигатель.As the starting system, an electric and / or flame heater is used, operating on air and the source fuel. At start-up, the converter can be heated by passing electric current directly through the electrically conductive elements of the catalyst or by flame igniting the fuel-air mixture. When the set temperature is reached in the converter, the fuel conversion reaction is transferred to the catalytic mode. Moreover, depending on the supplied ratio of air to fuel, as well as the amount of supplied carbon dioxide and water vapor, the reaction in the converter can be carried out in various modes, for example, can be transferred both to the full oxidation mode and to the mode of hydrogen-containing gas generation or synthesis gas. The reaction products enter the heat exchanger, heating the coolant circulating through the engine cooling system and / or the air conditioning / heating system of the car. As a result, the engine warms up before it starts and the car interior warms up. Warming up the engine and warming up the passenger compartment can be carried out both simultaneously and separately from each other, if this is possible in the vehicle design, or by installing additional equipment necessary for this. A change in the ratio of air to fuel, the amount of carbon dioxide and water vapor supplied, as well as their feed rate will lead to a change in the generated heat output, due to which it is possible to vary the heating rate of the engine and the passenger compartment. When the need arises, the GTG, by setting the required ratio of air to fuel, as well as the amount of carbon dioxide and water vapor supplied, is transferred to the mode of generating hydrogen-containing gas or synthesis gas, and the resulting reaction products are used on board the car for various needs, including as an additive to the main fuel supplied to the engine.

В качестве основного топлива, подаваемого непосредственно в двигатель, и топлива, подаваемого в ГТГ, может использоваться топливо одного или разного состава - либо углеводороды, либо спирты, либо эфиры, преимущественно, природный газ, попутный нефтяной газ, пропан-бутановая смесь, бензин, дизельное топливо, либо биодизельное топливо, либо метанол, либо этанол, либо диметиловый эфир.As the main fuel supplied directly to the engine, and the fuel supplied to the Tretyakov Gallery, fuel of the same or different composition can be used - either hydrocarbons, or alcohols, or ethers, mainly natural gas, associated petroleum gas, propane-butane mixture, gasoline, diesel fuel, or biodiesel, or methanol, or ethanol, or dimethyl ether.

В качестве конвертора используется каталитический реактор, содержащий катализатор, обеспечивающий конверсию топлива до продуктов полного окисления или генерацию водородсодержащего газа или синтез-газа. Катализатор в каталитическом реакторе может помещаться в виде гранул различной формы и размера, блоков и пеноматериала с системой газопроницаемых каналов. Для улучшения теплопроводности катализатор может дополнительно наносится на металлический, керамический или металлокерамический носитель. Этот носитель может быть сформирован в структуру, содержащую систему каналов (в том числе и микроканалов) различной геометрии и конфигурации, обеспечивающих газопроницаемость через каталитический блок.A catalytic reactor containing a catalyst is used as a converter, which provides the conversion of fuel to the products of complete oxidation or the generation of a hydrogen-containing gas or synthesis gas. The catalyst in the catalytic reactor can be placed in the form of granules of various shapes and sizes, blocks and foam with a system of gas-permeable channels. To improve thermal conductivity, the catalyst can additionally be applied to a metal, ceramic or cermet carrier. This carrier can be formed into a structure containing a system of channels (including microchannels) of various geometries and configurations providing gas permeability through a catalytic unit.

В качестве примера, на Фиг. схематично изображено предлагаемое устройство предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородсодержащего газа в сопряжении с основными системами, обеспечивающими его функционирование.As an example, in FIG. The proposed device for engine preheating, autonomous heating, and the generation of hydrogen-containing gas in conjunction with the main systems ensuring its operation is schematically depicted.

Один из вариантов способа работы ГТГ заключается в следующем.One of the options for the way the GTG works is as follows.

Для запуска ГТГ, топливо из автомобильного бака или баллона 1 при помощи системы подачи и дозирования 2, включающей соответствующие устройства, через теплообменник 5 подают в систему запуска 6, снабженную при необходимости системой предварительного подогрева. Туда же с помощью системы подачи 3 и дозирования 4, через теплообменник 5 подают воздух в качестве окислителя. Смесь воздуха и топлива подают в соотношении, превышающем стехиометрическое значение для реакции полного окисления на 15-20%. Подготовленную смесь воспламеняют свечой системы запуска 6. Продуктами горения разогревают конвертор 7 генератора тепла и газа, удаляя продукты реакции горения через систему выпуска 9. По мере нагрева катализатора в конверторе реакцию переводят из режима пламенного горения в режим каталитической реакции, подавая часть образующихся паров воды и углекислого газа обратно с помощью системы подачи 3 и дозирования 4, через теплообменник 5 на вход в конвертор 7 генератора тепла и газа, осуществляя тем самым паровоздушную или воздушно-углекислотную, или паро-воздушно-углекислотную конверсию. При этом количество и соотношение подаваемых паров воды и углекислого газа, предварительно регулируют, например, путем конденсации или конденсации с последующим испарением. Горячие продукты реакции (ПР), проходя через теплообменник 5, производят нагрев холодного теплоносителя (XT). Горячий теплоноситель (ГТ), циркулируя через систему охлаждения двигателя и систему кондиционирования салона автомобиля, производит предпусковой нагрев двигателя и нагрев салона транспортного средства. Необходимость в первоначальном воспламенении топливно-воздушной смеси пропадает, если для первоначального разогрева катализатора в конверторе ГТГ используют, например, электрический нагрев. Теплообменник 5, система запуска 6, конвертор 7 и система управления 9 могут быть выполнены как отдельные части ГТГ, так и быть интегрированы друг с другом.To start the GTG, the fuel from the car tank or cylinder 1 using the feed and batching system 2, including the corresponding devices, is fed through the heat exchanger 5 to the start-up system 6, which is equipped with a preheating system if necessary. There, using the feed system 3 and dosing 4, air is supplied through the heat exchanger 5 as an oxidizing agent. The mixture of air and fuel is supplied in a ratio exceeding the stoichiometric value for the complete oxidation reaction by 15-20%. The prepared mixture is ignited by a candle of the starting system 6. The combustion products of the heat and gas generator 7 are heated by combustion products, removing the products of the combustion reaction through the exhaust system 9. As the catalyst is heated in the converter, the reaction is transferred from the flame combustion mode to the catalytic reaction mode, supplying part of the generated water vapor and carbon dioxide back using the supply system 3 and dosing 4, through the heat exchanger 5 to the inlet of the converter 7 of the heat and gas generator, thereby realizing steam-air or carbon-dioxide uy, or vapor-air-carbon dioxide conversion. In this case, the amount and ratio of the supplied water vapor and carbon dioxide are pre-regulated, for example, by condensation or condensation, followed by evaporation. Hot reaction products (PR), passing through the heat exchanger 5, produce heating of the coolant (XT). Hot coolant (GT), circulating through the engine cooling system and the air conditioning system of the vehicle interior, produces engine pre-heating and vehicle interior heating. The need for the initial ignition of the air-fuel mixture disappears if, for example, electric heating is used for the initial heating of the catalyst in the GTG converter. The heat exchanger 5, the start-up system 6, the converter 7 and the control system 9 can be performed as separate parts of the GTG, and can be integrated with each other.

При достижении заданной температуры в катализаторе, например, 600°С, посредством систем подачи и дозирования 2 и 4 устанавливают соотношение между воздухом и топливом, α=0,4-0,45 от стехиометрического. В этом случае ГТГ переводится в режим генерации водородсодержащего газа. Получаемый водородсодержащий газ может быть далее использован в автомобиле для различных нужд (в двигателе внутреннего сгорания, в системах очистки отработанных газов и других системах). Необходимое количество паров воды и/или углекислый газ, требующееся для проведения паровоздушной или воздушно-углекислотной, или паро-воздушно-углекислотной конверсии, в этом случае, например, отбирается из выхлопных газов ДВС и подается с помощью системы подачи 3 и дозирования 4, через теплообменник 5 на вход в конвертор 7 генератора тепла и газа. В дальнейшем для работы устанавливают оптимальное соотношение между реакционными компонентами, подаваемыми в конвертор ГТГ 7, при помощи систем подачи и дозирования 2 и 4.Upon reaching a predetermined temperature in the catalyst, for example, 600 ° C, by means of supply and metering systems 2 and 4, the ratio between air and fuel is established, α = 0.4-0.45 of the stoichiometric. In this case, the GTG is put into the mode of generating a hydrogen-containing gas. The resulting hydrogen-containing gas can be further used in a car for various needs (in an internal combustion engine, in exhaust gas purification systems and other systems). The required amount of water vapor and / or carbon dioxide, required for conducting steam-air or air-carbon dioxide, or steam-air-carbon dioxide conversion, in this case, for example, is taken from the exhaust gases of the internal combustion engine and supplied using the supply system 3 and dosing 4, through a heat exchanger 5 at the entrance to the converter 7 of the heat and gas generator. Further, for work, the optimal ratio between the reaction components supplied to the GTG 7 converter is established using the feed and batching systems 2 and 4.

Управление запуском и работой ГТГ, а также всеми сопутствующими системами производят при помощи микропроцессорной системы (системы управления) 9, подключаемой к бортовой электрической системе транспортного средства. Такая микропроцессорная система может работать как автономно, так и совместно с электронной системой управления автомобиля.The start-up and operation of the State Tretyakov Gallery, as well as all associated systems, are controlled by a microprocessor system (control system) 9 connected to the vehicle’s on-board electrical system. Such a microprocessor system can work both autonomously and in conjunction with an electronic vehicle control system.

Рассмотренный пример не показывает и не ограничивает всех возможных вариантов реализации конструкции и способа работы ГТГ. Предлагаемое устройство позволяет с одной стороны при помощи протекания каталитической реакции проводить быстрый прогрев двигателя и салона автомобиля, а с другой стороны производить генерацию водородсодержащего газа на борту транспортного средства.The considered example does not show and does not limit all possible options for the implementation of the design and method of operation of the State Tretyakov Gallery. The proposed device allows, on the one hand, with the help of a catalytic reaction, to quickly warm up the engine and the passenger compartment, and on the other hand to generate hydrogen-containing gas on board the vehicle.

Проведение каталитической конверсии позволяет избегать зауглероживания катализатора, увеличить ресурс работы системы и продлить срок ее службы.Carrying out catalytic conversion allows you to avoid carbonization of the catalyst, increase the life of the system and extend its service life.

Таким образом, предлагаемая полезная модель улучшает показатели безопасности, комфорта, экономичности, долговечности и экологической чистоты автомобиля, так как до начала поездки: двигатель прогрет и легко заводится, что не только экономит время и силы, но и позволяет заметно снизить потребление топлива, общую нагрузку на аккумулятор, износ двигателя и объем вредных выбросов; в салоне тепло, что повышает удобство вождения, улучшает реакцию и дает возможность спокойно пристегнуть ремень (не нужно сидеть в машине в громоздкой верхней одежде); стекла свободны ото льда и снега, не запотевают, не примерзают "дворники", что обеспечивает хороший обзор с самого начала поездки.Thus, the proposed utility model improves the safety, comfort, economy, durability and environmental cleanliness of the car, since before the trip: the engine is warm and easy to start, which not only saves time and effort, but also significantly reduces fuel consumption, overall load on the battery, engine wear and emissions; the interior is warm, which increases driving comfort, improves reaction and makes it possible to easily fasten your seat belt (no need to sit in the car in bulky outer clothing); the windows are free of ice and snow, do not fog up, and the windshield wipers do not freeze, which provides a good overview from the very beginning of the trip.

Использование предлагаемой полезной модели для получения водородсодержащего газа на борту автомобиля с искровым ДВС позволяет существенно уменьшать токсичность выхлопных газов при одновременном снижении расхода топлива, что достигается благодаря добавкам водородсодержащего газа к основному топливу и перевода двигателя на работу с обедненными топливными смесями.The use of the proposed utility model for producing hydrogen-containing gas on board a vehicle with a spark-ignition engine allows to significantly reduce the toxicity of exhaust gases while reducing fuel consumption, which is achieved due to the addition of hydrogen-containing gas to the main fuel and the transfer of the engine to work with lean fuel mixtures.

Использование предлагаемой полезной модели для получения водородсодержащего газа на борту автомобиля с дизельным ДВС будет существенно уменьшать токсичность выхлопных газов, в первую очередь за счет снижения в них концентрации оксидов азота при использовании получаемого водородсодержащего газа в соответствующих системах очистки.The use of the proposed utility model for producing hydrogen-containing gas on board a car with a diesel engine will significantly reduce the toxicity of exhaust gases, primarily due to a decrease in the concentration of nitrogen oxides when using the resulting hydrogen-containing gas in the corresponding treatment systems.

Claims (8)

1. Устройство предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородсодержащего газа, состоящее из системы запуска, конвертора, теплообменника, системы управления, отличающееся тем, что в конверторе установлен катализатор, позволяющий проводить каталитическую конверсию топлива, продукты которой, проходя через теплообменник, производят нагрев теплоносителя, циркулирующего через теплообменник.1. A device for engine preheating, autonomous heating, hydrogen-containing gas generation, consisting of a starting system, a converter, a heat exchanger, a control system, characterized in that a converter is installed in the converter, which allows the catalytic conversion of fuel, the products of which, passing through the heat exchanger, produce heating coolant circulating through the heat exchanger. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в результате конверсии топлива в качестве ее продуктов образуется водородсодержащий газ, который далее может использоваться при работе различных систем, например, транспортного средства или энергоустановки с двигателем, например, как добавка к основному топливу, подаваемому в двигатель.2. The device according to claim 1, characterized in that as a result of the conversion of the fuel as its products, a hydrogen-containing gas is formed, which can then be used when various systems, for example, a vehicle or power plant with an engine, for example, as an additive to the main fuel, fed into the engine. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в системе запуска используют электрический либо пламенный нагреватель, работающий на воздухе и исходном топливе.3. The device according to claim 1, characterized in that the start-up system uses an electric or flame heater that runs on air and the original fuel. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система запуска, конвертор, теплообменник, система управления представляют собой раздельные конструкции или могут быть интегрированы друг с другом.4. The device according to claim 1, characterized in that the start-up system, converter, heat exchanger, control system are separate structures or can be integrated with each other. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что его конструкция позволяет проводить предварительный нагрев или испарение реагентов перед подачей в систему запуска и/или конвертор.5. The device according to claim 1, characterized in that its design allows preheating or evaporation of the reagents before being fed to the launch system and / or converter. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система запуска включает в себя систему подачи и дозирования реагентов.6. The device according to claim 1, characterized in that the starting system includes a system for supplying and dispensing reagents. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система охлаждения двигателя и/или система кондиционирования/отопления салона транспортного средства объединена с теплообменником устройства, за счет чего осуществляют предварительный подогрев двигателя перед его запуском при низких температурах и обогрев салона транспортного средства.7. The device according to claim 1, characterized in that the engine cooling system and / or the air conditioning / heating system of the vehicle interior is combined with the heat exchanger of the device, due to which the engine is preheated before starting it at low temperatures and the vehicle interior is heated. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в конверторе расположен катализатор, в качестве активного компонента которого используют различные комбинации оксидов алюминия, кремния, переходных и редкоземельных элементов 4-6 периодов, в основном, четвертого и пятого периодов, преимущественно, Со, Ni, Mn, Ti, Zr, La, Се, Y, Sm, Pr, Gd, и металлов платиновой группы, в основном, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, преимущественно, Pt, Rh, Ru.
Figure 00000001
8. The device according to claim 1, characterized in that the converter has a catalyst, the active component of which is used various combinations of aluminum oxides, silicon, transition and rare earth elements of 4-6 periods, mainly of the fourth and fifth periods, mainly of Co , Ni, Mn, Ti, Zr, La, Ce, Y, Sm, Pr, Gd, and metals of the platinum group, mainly Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, mainly Pt, Rh, Ru.
Figure 00000001
RU2010121391/11U 2010-05-26 2010-05-26 DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION RU99384U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121391/11U RU99384U1 (en) 2010-05-26 2010-05-26 DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121391/11U RU99384U1 (en) 2010-05-26 2010-05-26 DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU99384U1 true RU99384U1 (en) 2010-11-20

Family

ID=44058686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010121391/11U RU99384U1 (en) 2010-05-26 2010-05-26 DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU99384U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629726C2 (en) * 2012-04-09 2017-08-31 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Way of transport facilities heating, a diesel-driven truck with a crew cab and a control method of a diesel-driven truck heat-transfer system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629726C2 (en) * 2012-04-09 2017-08-31 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Way of transport facilities heating, a diesel-driven truck with a crew cab and a control method of a diesel-driven truck heat-transfer system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6655130B1 (en) System and controls for near zero cold start tailpipe emissions in internal combustion engines
US6302683B1 (en) Catalytic combustion chamber and method for igniting and controlling the catalytic combustion chamber
JP4337786B2 (en) Internal combustion engine and start control device for internal combustion engine
JP2631571B2 (en) High efficiency electrolysis energy equipment
US7523607B2 (en) System and method for reducing vehicle emissions and/or generating hydrogen
RU2593736C2 (en) Method for operation of heating device and heating device
EP1375420A1 (en) Method and apparatus for fuel/air preparation for a fuel cell
US20010013321A1 (en) Fuel supply system for a vehicle including a vaporization device for converting fuel and water into hydrogen
US6887436B1 (en) Fast light-off catalytic reformer
US20120204536A1 (en) Catalytic converter combustion strategy for a hybrid vehicle
BRPI0607973B1 (en) METHOD FOR REDUCING CO2 EMISSIONS IN AUTOMOTIVE VEHICLES MOVED BY INTERNAL COMBUSTION ENGINES, AND APPARATUS FOR REDUCING CO2 EMISSIONS FROM AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
WO2011150370A2 (en) Ammonia flame cracker system, method and apparatus
US7047909B1 (en) Methods of operating a compression ignition engine and a vehicle system
CN109973266A (en) A kind of the methanol engine cold-starting device and method of multi-stage jet
US6244044B1 (en) Method for reducing cold-start hydrocarbon emissions in a gasoline, natural gas, or propane fueled engine
RU2399507C1 (en) Device for engine prestart warm-up, heating, hydrogen-containing gas generation and method of its operation
US20070084116A1 (en) Reformer system having electrical heating devices
US20050198900A1 (en) Method and apparatus for fuel/air preparation for a hydrocarbon reformer
RU2440507C1 (en) Device for pre-startup heating of engine, independent heating, generation of hydrogen-bearing gas and operating method of device
RU99384U1 (en) DEVICE FOR PRE-STARTING HEATING OF THE ENGINE, AUTONOMOUS HEATING, HYDROGEN-CONTAINING GAS GENERATION
CN103210193B (en) Fuel reformer
RU2003115341A (en) METHOD FOR WORKING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JPS59200050A (en) Method of starting internal combustion engine at low temperature and starting reactor
US20050095544A1 (en) Evaporator arrangement for generating a hydrocarbon/air or hydrocarbon/steam mixture that can be decomposed in a reformer for producing hydrogen and process for operating such an evaporator arrangement
US20020136938A1 (en) Gas generating system for a fuel cell system and method of operating a gas generating system