UA59302A - Method for combustion engine supercharge system operation - Google Patents

Method for combustion engine supercharge system operation Download PDF

Info

Publication number
UA59302A
UA59302A UA20021210589A UA20021210589A UA59302A UA 59302 A UA59302 A UA 59302A UA 20021210589 A UA20021210589 A UA 20021210589A UA 20021210589 A UA20021210589 A UA 20021210589A UA 59302 A UA59302 A UA 59302A
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
water
exhaust gases
combustion chamber
Prior art date
Application number
UA20021210589A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Микола Миколайович Скалига
Николай Николаевич Скалига
Original Assignee
Луцький Державний Технічний Університет
Луцкий Государственный Технический Университет
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 Луцький Державний Технічний Університет, Луцкий Государственный Технический Университет filed Critical Луцький Державний Технічний Університет
Priority to UA20021210589A priority Critical patent/UA59302A/en
Publication of UA59302A publication Critical patent/UA59302A/en

Links

Abstract

Method for combustion engine supercharge system operation is in burning additional quantity of fuel in combustion chamber for keeping high pressure at outlet from the compressor irrespectively to the mode of operation of the piston unit. As additional fuel hydrogen is used, this is obtained through extraction of water from the exhaust gas composition, with following decomposition to elements.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до машинобудівної галузі і може бути застосований в енергетичному та транспортному 2 машинобудуванні.The invention belongs to the machine-building industry and can be applied in energy and transport 2 machine-building.

Відома система наддуву для двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), яка складається з газової турбіни і компресора.A supercharging system for internal combustion engines (ICE), which consists of a gas turbine and a compressor, is known.

Спосіб роботи такої системи наддуву ІВ.П. Алексеев, В.Ф. Воронин и др. Двигатели внутреннего сгорания.The method of operation of such a supercharging system I.P. Alekseev, V.F. Voronin et al. Internal combustion engines.

Устройство и работа поршневьїх и комбинированньїх двигателей. Под. общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. м. Машиностроение, 1990. - 288с., ил. здійснюється наступним чином. Випускні гази після поршневого двигуна, що мають ще високі температуру і тиск, приводять в обертання лопатки робочого колеса газової турбіни, яка передає крутний момент компресору. Компресор засмоктує повітря з атмосфери і під певним тиском нагнітає його в циліндри двигуна.Device and operation of piston and combination engines. Under community ed. A.S. Orlyna, M.G. Kruglova. Mashinostroenie, 1990. - 288 p., illustrations. is carried out as follows. The exhaust gases after the piston engine, which still have a high temperature and pressure, cause the blades of the gas turbine impeller to rotate, which transmits the torque to the compressor. The compressor sucks air from the atmosphere and under a certain pressure pumps it into the engine cylinders.

Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб роботи системи наддуву Гіпербар | В.П. Алексеев, В.Ф. 79 Воронин и др. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневьх и комбинированньх двигателей. Под. общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - М: Машиностроение, 1990. - 288с., ил...The closest in terms of technical essence is the way the hyperbar system works V.P. Alekseev, V.F. 79 Voronin et al. Internal combustion engines. Design and operation of piston and combination engines. Under community ed. A.S. Orlyna, M.G. Kruglova. - M: Mashinostroenie, 1990. - 288 p., il...

Така система наддуву обладнана турбокомпресором 1, пусковим електродвигуном 2, охолоджувачем наддувочного повітря З, перепускним каналом 4, паливним насосом 5, регулятором подачі перепускного повітря 6, камерою змішування випускних газів та обвідного повітря 7, камерою згоряння 8, пристроєм для запалювання 20 | контролю полум'я 9 (фіг. 1).Such a supercharging system is equipped with a turbocharger 1, a starting electric motor 2, a charge air cooler Z, a bypass channel 4, a fuel pump 5, a bypass air supply regulator 6, a mixing chamber for exhaust gases and bypass air 7, a combustion chamber 8, an ignition device 20 | flame control 9 (Fig. 1).

Спосіб роботи системи наддуву Гіпербар здійснюється наступним чином. Потік повітря, що надходить з компресора, розділяється на наддувочне, котре подається в двигун, і додаткове, котре проходить крізь перепускний канал 4 і змішується потім з випускними газами. Додаткове повітря нагрівається в камері згоряння 8 і подається на турбіну. Завдяки спалюванню додаткової кількості палива в камері згоряння на виході з 25 компресора, який може бути двоступінчастим, підтримується високий тиск 0,5...0,7МПа незалежно від режиму « роботи поршневої частини двигуна. Пуск турбокомпресора 1 здійснюється за допомогою електродвигуна 2.The Hyperbar supercharging system works as follows. The flow of air coming from the compressor is divided into supercharged air, which is fed to the engine, and additional air, which passes through bypass channel 4 and is then mixed with exhaust gases. Additional air is heated in the combustion chamber 8 and fed to the turbine. Due to the burning of an additional amount of fuel in the combustion chamber at the outlet of the compressor 25, which can be two-stage, a high pressure of 0.5...0.7MPa is maintained regardless of the mode of operation of the piston part of the engine. Turbocharger 1 is started using electric motor 2.

Кількість палива у камері згоряння і перепуск повітря регулюють за певними залежностями спеціальним регулятором 6. Підчас пуску дизеля стиснуте повітря, минаючи охолоджувач 3, подається в циліндри.The amount of fuel in the combustion chamber and the air bypass are regulated according to certain dependencies by a special regulator 6. During the start-up of the diesel engine, compressed air bypasses the cooler 3 and is fed into the cylinders.

Невеличкий запальний факел постійно горить в камері згоряння. сч 30 Суттєвими недоліками системи наддуву Гіпербар, що працює за означеним вище способом, є наступні: Га») 1. Відносно висока питома витрата палива (де-227... 231г/кВт.год). 2. Токсичність випускних газів. Шк 3. Складність конструкції і способу регулювання. Ге)A small incendiary torch is constantly burning in the combustion chamber. ch 30 The significant disadvantages of the Hyperbar supercharging system, which works according to the above method, are the following: Ha") 1. Relatively high specific fuel consumption (de-227... 231g/kWh). 2. Toxicity of exhaust gases. Shk 3. The complexity of the design and the method of adjustment. Gee)

В основу запропонованого винаходу поставлене завдання у відомому способі роботи системи наддуву дляThe basis of the proposed invention is the task set in the known way of operation of the supercharging system for

Зо ДВЗ, шляхом зміни виду додаткового палива, отримати новий технічний результат, що полягає в покращенні що екологічності та ресурсозбереженні (економічності).From the internal combustion engine, by changing the type of additional fuel, obtain a new technical result, which consists in improving environmental friendliness and resource conservation (economy).

Поставлене завдання вирішується наступним чином. У відомому способі роботи системи наддуву для ДВЗ, що полягає у спалюванні додаткової кількості палива в камері згоряння для підтримання високого тиску на « виході з компресора незалежно від режиму роботи поршневої частини, згідно із запропонованим винаходом, в З 70 якості додаткового палива використовують водень, який отримують шляхом вилучення із складу випускних газів с води з наступним її розкладанням на складові елементи. "з Всі суттєві відмінні ознаки спрямовані на отримання нового технічного рішення у порівнянні з відомими на дату подачі заявки рішеннями показує, що за сукупністю суттєвих ознак запропонованому способу роботи системи наддуву для ДВЗ притаманні новизна та суттєві відмінності, так як він не має з будь-яким відомим заявнику технічним рішенням ідентичних відрізняючих ознак. о На приведеному нижче кресленні зображено можливий варіант функціональної схеми для реалізації (Се) запропонованого способу роботи системи наддуву для ДВЗ (фіг.2), що включає наступні основні елементи: турбокомпресор 1; компресорне колесо 2; розподільник повітря З; перепускний канал 4; проміжний охолоджувач о 5; впускний колектор 6; ДВЗ 7; випускний колектор 8; змішувальну камеру 9; камеру згоряння 10; пристрійThe task is solved as follows. In the known way of operation of the supercharger system for internal combustion engines, which consists in burning an additional amount of fuel in the combustion chamber to maintain high pressure at the compressor outlet, regardless of the operating mode of the piston part, according to the proposed invention, hydrogen is used as additional fuel in Z 70, which are obtained by extracting exhaust gases from water, followed by its decomposition into constituent elements. "with All significant distinguishing features aimed at obtaining a new technical solution in comparison with the solutions known on the date of the application shows that, according to the set of significant features, the proposed method of operation of the supercharging system for internal combustion engines is characterized by novelty and significant differences, since it does not have any a technical solution with identical distinguishing features known to the applicant. o The drawing below shows a possible variant of the functional scheme for the implementation (Ce) of the proposed method of operation of the supercharging system for internal combustion engines (Fig. 2), which includes the following main elements: turbocharger 1; compressor wheel 2; distributor air C; bypass channel 4; intercooler o 5; intake manifold 6; internal combustion engine 7; exhaust manifold 8; mixing chamber 9; combustion chamber 10; device

І ав | 250 подачі водню 11; пристрій вилучення води із складу випускних газів 12; проміжний резервуар для води 13; реактор 14; магістраль подачі водню 15; турбінне колесо 16. о Спосіб роботи системи наддуву для ДВЗ, згідно із запропонованим винаходом, здійснюється наступним чином. Потік повітря, що надходить від компресорного колеса 2 турбокомпресора 1, розділяється розподільником повітря З на наддувочне і додаткове. Наддувочне повітря подається у ДВЗ 7 через проміжний 99 охолоджувач 5 і впускний колектор 6. Додаткове - проходить перепускним каналом 4 у змішувальну камеру 9, де в. змішується з випускними газами ДВЗ, котрі потрапляють до змішувальної камери 9 з випускного колектора 8 ДВЗ 7. Далі, повітряно-газова суміш потрапляє в камеру згоряння 10, куди пристроєм подачі водню 11 подається водень.And av | 250 servings of hydrogen 11; a device for extracting water from the composition of exhaust gases 12; intermediate water tank 13; reactor 14; hydrogen supply line 15; turbine wheel 16. o The method of operation of the supercharging system for internal combustion engines, according to the proposed invention, is carried out as follows. The flow of air coming from the compressor wheel 2 of the turbocharger 1 is divided by the air distributor Z into supercharging and additional air. Supercharged air is supplied to the internal combustion engine 7 through the intermediate 99 cooler 5 and the intake manifold 6. Additionally, it passes through the bypass channel 4 into the mixing chamber 9, where mixes with the exhaust gases of the internal combustion engine, which enter the mixing chamber 9 from the exhaust manifold 8 of the internal combustion engine 7. Next, the air-gas mixture enters the combustion chamber 10, where hydrogen is supplied by the hydrogen supply device 11.

В результаті спалювання водню у камері згоряння 10 температура і тиск повітряно-газової суміші на вході в 60 турбінне колесо 16 турбокомпресора 1 підвищуються, що спричинює, за рахунок збільшення крутного моменту, підвищення тиску повітря на виході з компресорного колеса 2 турбокомпресора 1, незалежно від режиму роботи поршневої частини ДВЗ 7. Розширившись і виконавши роботу у турбінному колесі 16 випускні гази проходять крізь пристрій вилучення води із складу випускних газів 12. До складу випускних газів входять наступні основні компоненти: вуглекислий газ - СО»; чадний газ - СО; окисли азоту - МОХ; різноманітні вуглеводні - 62 Стнп та пари води - Нь2О. Концентрації деяких компонентів у складі випускних газів, зокрема СО, МОХ і СтНап,As a result of the burning of hydrogen in the combustion chamber 10, the temperature and pressure of the air-gas mixture at the inlet 60 of the turbine wheel 16 of the turbocharger 1 increase, which causes, due to the increase in torque, an increase in the air pressure at the outlet of the compressor wheel 2 of the turbocharger 1, regardless of the mode operation of the piston part of the internal combustion engine 7. Having expanded and completed work in the turbine wheel 16, the exhaust gases pass through the device for extracting water from the composition of the exhaust gases 12. The composition of the exhaust gases includes the following main components: carbon dioxide - CO"; carbon monoxide - CO; nitrogen oxides - MOX; various hydrocarbons - 62 Stnp and water vapor - Н2О. Concentrations of some components in the composition of exhaust gases, in particular CO, MOX and StNap,

можуть бути незначними. Однак частка парів води при згорянні найбільш розповсюджених вуглеводневих палив (бензини, дизпаливо, природний і супутній гази) у складі випускних газів сягає не менше 2095 |В.М.may be insignificant. However, the share of water vapor in the combustion of the most common hydrocarbon fuels (gasoline, diesel fuel, natural and associated gases) in the composition of exhaust gases reaches at least 2095 |V.M.

Архангельский и др. Автомобильнье двигатели. Под ред. М.С. Ховаха - МІ; Машиностроениез 1977,- 591 сі. У пристрої вилучення води із складу випускних газів 12 вода вилучається із складу випускних газів і направляється у проміжний резервуар для води 13. Останній може бути попередньо заповнений водою з постороннього джерела. Тоді кількість води у проміжному резервуарі для води 13 буде лише поповнюватись підчас роботи ДВЗ 7 і становитиме якусь постійну величину.Arkhangelskyi et al. Automobile engines. Ed. M.S. Hovakha - MI; Mechanical engineering 1977, - 591 si. In the device for extracting water from the composition of exhaust gases 12, water is extracted from the composition of exhaust gases and directed to the intermediate tank for water 13. The latter can be pre-filled with water from an external source. Then the amount of water in the intermediate water tank 13 will only be replenished during the operation of the DVZ 7 and will be some constant value.

Далі, з проміжного резервуара для води 13 вода надходить в реактор 14, де вона розкладається на складові /о елементи: кисень (О5) і водень (Н2о). Останній направляється по магістралі подачі водню 15 до пристрою подачі водню 11, який, у свою чергу, подає водень у камеру згоряння 10.Further, from the intermediate water tank 13, water enters the reactor 14, where it is decomposed into its component elements: oxygen (O5) and hydrogen (H2o). The latter is sent along the hydrogen supply line 15 to the hydrogen supply device 11, which, in turn, supplies hydrogen to the combustion chamber 10.

Підчас пуску ДВЗ 7 стиснуте повітря від компресорного колеса 2 подається у впускний колектор 6, минаючи проміжний охолоджувач 5. Крім того, автор звертає увагу на наступні моменти щодо реалізації запропонованого способу роботи системи наддуву для ДВЗ: 1. ДВЗ 7 може бути будь-яким як за типом сумішоутворення, протіканням робочого процесу, так і за типом робочої машини (з зовнішнім, внутрішнім і комбінованим/сумішоутворенням, дво-, чотири- і багатотактні, поршневі, роторні тощо). 2. Турбокомпресор 1 може бути обладнаний окремим пусковим пристроєм, а може запускатись і спільним зDuring the start-up of the diesel engine 7, compressed air from the compressor wheel 2 is fed into the intake manifold 6, bypassing the intercooler 5. In addition, the author draws attention to the following points regarding the implementation of the proposed method of operation of the turbocharger system for the diesel engine: 1. The diesel engine 7 can be any by the type of mixture formation, the flow of the work process, and by the type of working machine (with external, internal and combined/mixture formation, two-, four- and multi-stroke, piston, rotary, etc.). 2. Turbocharger 1 can be equipped with a separate starting device, or it can be started jointly with

ДВЗ 7 пусковим пристроєм.DVZ 7 starting device.

З. Тип турбокомпресора 1 може бути будь-яким: одно-, дво-, багатоступінчастим, з осьовими, центрострімкими, комбінованими колесами тощо. 4. Принцип роботи пристрою12 для вилучення води із складу випускних газів може бути будь-яким: капілярна абсорбція, ультразвукова конденсація тощо. 5. Принцип роботи реактора 14 для розкладання води на складові елементи може бути будь-яким: хімічний, термічний, електроліз тощо. В свою чергу, реактор 14 для розкладання води на складові елементи може являтись складовою частиною пристрою 11 подачі водню в камеру згоряння 10. Крім того, розкладання води на « складові елементи може здійснюватись безпосередньо у змішувальній камері 9, чи камері згоряння 10 при створенні для цього необхідних умов. 6. Займання повітряно-газо-водневої суміші у камері згоряння 10 може здійснюватись будь-яким чином: с зо вічками (іскровою або розжарювання); самозайманням за рахунок температури повітряно-газової суміші тощо. 7. Для генерації енергії, необхідної, щоб розкласти воду на складові елементи, може бути використана о одна, дві, або кілька ступенів турбокомпресора 1, в той час, коли інші ступені використовуватимуться для с наддуву ДВЗ 7. 8. Підчас примусового гальмування ДВЗ 7, обладнаного системою наддуву, що працює за означеним вище ме) способом (або силової установки з таким ДВЗ), доцільно використовувати пристрої, які споживають енергію ю гальмування для розкладання більшої кількості води на складові елементи та наступної подачі більшої кількості водню у камеру згоряння 10 і в (або) ДВЗ 7 (принцип рекуперації енергії). 9. Якщо в процесі реакції по розкладанню води на складові елементи кисень (02) не зв'язуватиметься, доцільно направити його у камеру згоряння 10 і (або) в ДВЗ 7 для покращення процесів згоряння. « 10. Проміжний охолоджувач 5 після компресорного колеса 2 може бути відсутній. з с Таким чином, у порівнянні з існуючим, способу роботи системи наддуву для ДВЗ, згідно із запропонованимQ. The type of turbocharger 1 can be any: single-stage, two-stage, multi-stage, with axial, centripetal, combined wheels, etc. 4. The principle of operation of the device12 for extracting water from the composition of exhaust gases can be any: capillary absorption, ultrasonic condensation, etc. 5. The principle of operation of the reactor 14 for breaking down water into constituent elements can be any: chemical, thermal, electrolysis, etc. In turn, the reactor 14 for the decomposition of water into its constituent elements can be a component of the device 11 for supplying hydrogen to the combustion chamber 10. In addition, the decomposition of water into its constituent elements can be carried out directly in the mixing chamber 9, or the combustion chamber 10 when created for this purpose necessary conditions. 6. Ignition of the air-gas-hydrogen mixture in the combustion chamber 10 can be carried out in any way: with spark plugs (spark or glow); self-ignition due to the temperature of the air-gas mixture, etc. 7. One, two, or several stages of turbocompressor 1 can be used to generate the energy needed to break down water into components, while the other stages will be used to supercharge the internal combustion engine 7. 8. During forced braking of the internal combustion engine 7 , equipped with a supercharging system that works in the above-mentioned method (or a power plant with such an internal combustion engine), it is advisable to use devices that consume braking energy to break down a larger amount of water into component elements and then supply a larger amount of hydrogen to the combustion chamber 10 and in (or) DVZ 7 (principle of energy recovery). 9. If in the process of decomposition of water into constituent elements, oxygen (02) will not bind, it is advisable to send it to the combustion chamber 10 and (or) to the internal combustion engine 7 to improve combustion processes. « 10. The intermediate cooler 5 after the compressor wheel 2 may be missing. with c Thus, in comparison with the existing one, the mode of operation of the supercharging system for internal combustion engines, according to the proposed

Й винаходом, притаманні наступні переваги: и?» 1. Покращення паливної економічності. 2. Покращення екологічності випускних газів.And the invention has the following advantages: 1. Improvement of fuel efficiency. 2. Improving the environmental friendliness of exhaust gases.

З. Можливість повної автоматизації процесів вилучення води із складу випускних газів, розкладання води на с складові елементи, подачі водню в камеру згоряння 10 у необхідній кількості, в залежності від режиму роботи поршневої частини ДВЗ (адаптивні системи управління із зворотнім зв'язком). ік 4.Покращення-динамічності ДВЗ на перехідних режимах за рахунок кращих займаючих властивостей водню. (95) с ШІC. The possibility of fully automating the processes of extracting water from the composition of exhaust gases, splitting water into its component elements, supplying hydrogen to the combustion chamber 10 in the required amount, depending on the mode of operation of the piston part of the internal combustion engine (adaptive control systems with feedback). ik 4. Improvement of the dynamics of the internal combustion engine in transient modes due to the better occupying properties of hydrogen. (95) with AI

Claims (1)

Формула винаходуThe formula of the invention Ко)Co.) Спосіб роботи системи наддуву для двигунів внутрішнього згоряння, що полягає у спалюванні додаткової кількості палива в камері згоряння для підтримання високого тиску на виході з компресора незалежно від режиму роботи поршневої частини, який відрізняється тим, що як додаткове паливо використовують водень, який з отримують шляхом вилучення із складу випускних газів води з наступним її розкладанням на складові елементи.The method of operation of the supercharging system for internal combustion engines, which consists in burning an additional amount of fuel in the combustion chamber to maintain a high pressure at the outlet of the compressor regardless of the operating mode of the piston part, which differs in that hydrogen obtained by extracting is used as additional fuel from the composition of water exhaust gases with subsequent decomposition into constituent elements. 60 б560 b5
UA20021210589A 2002-12-26 2002-12-26 Method for combustion engine supercharge system operation UA59302A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA20021210589A UA59302A (en) 2002-12-26 2002-12-26 Method for combustion engine supercharge system operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA20021210589A UA59302A (en) 2002-12-26 2002-12-26 Method for combustion engine supercharge system operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA59302A true UA59302A (en) 2003-08-15

Family

ID=74220085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA20021210589A UA59302A (en) 2002-12-26 2002-12-26 Method for combustion engine supercharge system operation

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA59302A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4059076A (en) Method and apparatus for generating reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide from hydrocarbon fuel
US5992353A (en) Method for operating an internal combustion engine and the latter itself
CA1337680C (en) Closed cycle internal combustion engine
US20080087017A1 (en) Van Nimwegen efficient pollution free internal combustion engine
PL179811B1 (en) Engine with water injection into its cylinder
US3861367A (en) Non-polluting internal combustion engine system
CN100363608C (en) Device and method for quick gas supply when diesel engine accelerating
CN207393322U (en) A kind of engine for vehicle
US6912977B2 (en) Hydrogen assisted combustion
CA2439054A1 (en) Method and apparatus for reducing combustion engine emissions
CN109681317A (en) A kind of water spray reduces by the zero nitrogen HC fuel spark ignition type zero-turn handset and its control method of cylinder temperature
US3948235A (en) System for utilizing waste heat of an internal combustion engine
CN1090710C (en) Reciprocative engine using carbon black tail gas as fuel
UA59302A (en) Method for combustion engine supercharge system operation
CN85109373A (en) Internal combustion engine pressure increasing method by steam jet
CN109681318A (en) Using oxygen as the zero nitrogen rotor machine of HC fuel spark ignition type and its control method of oxidant
CN203879651U (en) Internal combustion engine fuel saving device full-automatically controlled
CN201377352Y (en) Reciprocating internal combustion engine
Bakar et al. The internal combustion engine diversification technology and fuel research for the future: A Review
AU725076B2 (en) Internal combustion engine having an extended operating cycle
US20150377108A1 (en) Dual fuel engine system
US20230010136A1 (en) System for controlling hydrogen combustion in a hydrogen internal combustion engine
JPH0486329A (en) Monoatomic gas internal combustion engine
RU2772450C1 (en) Method for supplying combustible gas and diesel fuel to the working cylinders of the gas diesel
CN201258797Y (en) Supercharging water-burned booster engine