WO2017052402A1 - Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2017052402A1
WO2017052402A1 PCT/RU2015/000599 RU2015000599W WO2017052402A1 WO 2017052402 A1 WO2017052402 A1 WO 2017052402A1 RU 2015000599 W RU2015000599 W RU 2015000599W WO 2017052402 A1 WO2017052402 A1 WO 2017052402A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel combustion
internal combustion
housing
swirling
flow
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000599
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ
Юрий Федорович ВОРОБЬЕВ
Original Assignee
Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ
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 Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ filed Critical Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ
Priority to PCT/RU2015/000599 priority Critical patent/WO2017052402A1/ru
Priority to EA201800271A priority patent/EA034101B1/ru
Publication of WO2017052402A1 publication Critical patent/WO2017052402A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to mechanical engineering and can be used in the exhaust system of an internal combustion engine of a moving vehicle and a stationary mechanical drive.
  • a cleaning device is known (patent RU 23 ° 2373409, IPC F02B75 / 10, published on November 20, 2009), which is mounted on an automobile exhaust pipe, which contains a body and an acoustic resonator made in the form of a quarter-wave ring resonator.
  • the device is closed on one side by a reflective cover with an annular groove.
  • a thrust ring with an annular groove is located inside the housing.
  • a cylindrical sleeve having openings for communicating the annular cavity of the quarter-wave resonator with the internal cavity of the sleeve.
  • the disadvantage of this device is the incomplete combustion of fuel in an internal combustion engine, which leads to environmental pollution.
  • a silencer (WO9402718, IPC F01N1 / 00, publ. 1994.02.03) of the noise of exhaust gases of an internal combustion engine is known, which comprises blade swirlers installed in extreme baffles, the width of the blades of which increases along the gas flow.
  • the muffler provides acceleration of gases to such a high speed that a technical vacuum is generated at the engine outlet when closing its exhaust valve, which facilitates the removal of gas from the fuel mixture from the next cylinder and better filling it with an air-gas mixture.
  • the disadvantage is that the muffler is large and difficult to manufacture.
  • F02C6 / 00, publ. May 27, 2015 containing a flow channel for the flow of hot gas with a tube located along the specified flow channel, protruding into the flow channel for injecting fuel onto the injection plane perpendicular to the longitudinal axis of the channel, the channel and the tube forming a region of formation eddies upstream of the injection plane and the mixing region downstream of the injection plane in the direction of the flow of hot gas.
  • the disadvantage of the burner is the insufficient reduction of harmful emissions.
  • a known engine exhaust system (options) (utility model RU150646, IPC F01N13 / 10, publ. 02.20.2015) containing an exhaust channel containing the release of messages on the fluid with at least one combustion chamber in the engine and is integrated in the block head cylinders in the engine, and a flow rotation element comprising at least one blade located at the outlet of the exhaust valve, swirling the air flow of exhaust gases leaving the exhaust valve.
  • the disadvantage of this system is the lack of formation of standing waves that affect the combustion process and increase engine efficiency.
  • a utility model is known (RU 23463, IPC F01N3 / 02, publ. 27.12.2012), which relates to the field of mechanical engineering and can be used in cars to clean exhaust gases from toxic compounds in order to reduce atmospheric pollution.
  • arresters are used to produce electric discharges for the decomposition of impurities and for the production of oxygen.
  • a known method and device for reducing harmful components and contaminants in the exhaust gases of the engine (patent RU 2168053, IPC F02M27 / 06, F02B51 / 06, publ. 10.06.2000).
  • ozone generated under the influence of ultraviolet radiation having a wavelength of 185 nm is introduced into the inlet of the internal combustion engine to provide more complete recovery of fuel, increase efficiency and reduce the content of harmful components .
  • a known method and device for an exhaust system (Eurasian patent (JV2014725, IPC F02B27 / 06, F01N5 / 04, F01N5 / 06, published 2011.03.28), creating standing waves, to maintain vibrational combustion in an internal combustion engine by organizing the movement of exhaust gases in the device in the form of two interacting flows.
  • the interacting flows are swirling (peripheral) and central, leading to the creation of standing waves, consistent with the vibrational mode of combustion of the fuel mixture in the engine cylinders internal combustion during the stroke of the piston of the internal combustion engine.
  • the present invention allows for more complete combustion of the fuel in the internal combustion engine, however, it does not allow to reduce the content of harmful substances in the exhaust gases to a minimum value.
  • the problem solved by the invention is the development of a method for increasing the efficiency of fuel combustion while reducing harmful emissions and developing a device for its implementation.
  • the problem is solved using a method of increasing the efficiency of fuel combustion using a device in which standing waves are created to maintain vibrational combustion by organizing the movement of call in the device in the form of two interacting flows, swirling and central, leading to the creation of standing waves.
  • a device with flat deflecting plates 5 is used, which are mounted in the guide apparatus 4 at an angle of 35-45 ° to the central axis 6 to create a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in the oxygen molecule.
  • the device is installed in an exhaust system or in an air intake system in an internal combustion engine or in a fuel combustion chamber.
  • a device for increasing the efficiency of fuel combustion including a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 openings, a gas flow guide apparatus 4, the housing 1 is made in the form of a smooth cylindrical pipe in which a gas flow swirl guide apparatus 4 is located, made in the form of flat deflecting plates 5, mounted motionless on the inner surface of a cylindrical pipe, at an angle to the central axis 6 with variables increasing along the surface of the gas flow, with the image pressing the axial region free from the deflecting plates 5, coaxially connecting the guiding apparatus 4 for swirling the gas flow with the generating chamber 7, the generating chamber 7 is connected coaxially with the diffuser 8, which has the form of a hollow truncated cone mounted with a smaller base in the inner the volume of the generating chamber 7 and connected hermetically to the generating chamber 7 by the large base of the truncated cone.
  • flat deflecting plates 5 are installed at an angle of 35-45 ° to the central axis 6, the length of the device L is 1.1-1.6 diameter D of the casing, and the length of the device L is 2.2 - 3.2 lengths 1 guide vane 4.
  • the diameter d of the smaller base of the diffuser is 0.4 to 0.8 of the diameter D of the housing.
  • the device is installed in an exhaust system or in an air intake system in an internal combustion engine or in a fuel combustion chamber.
  • a resonant peak of a standing wave corresponding to the natural frequency of oxygen is created in the device.
  • a standing wave is created with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in an oxygen molecule.
  • the oxygen molecule decomposes into atomic oxygen almost without expenditure of external energy, falling into the resonant regime of a standing wave.
  • the jet from the periphery of the chamber enters the trench formed by the end of the chamber and its cylindrical part and forms a “pair of forces” which, by twisting the gas column, forms a rarefaction in the axial region, where gases not participating in the flows rush, forming a counter flow, leading to a collision of oxygen and fuel molecules, organizing the combustion process so that it occurs throughout the combustion chamber, which occurs in the resonant mode (with respect to the oxygen molecule), thereby causing the decomposition of free moles oxygen molecules and intensifying the process.
  • the air movement at the inlet to the manifold is ordered and the air is prepared for movement along a predetermined path due to rarefaction in the axial region of the swirling flow.
  • the interacting flows are swirling (peripheral) and central, leading to the creation of standing waves that are consistent with the vibrational mode of combustion of the fuel mixture in the cylinders of internal combustion engines during the working stroke of the piston of the internal combustion engine.
  • the technical results of the proposed solution are to increase the efficiency of fuel combustion and reduce the amount of emission of harmful substances into the atmosphere.
  • Figure 1 presents a General view of the claimed device in section.
  • Figure 2 shows the installation diagram of the claimed device in the internal combustion engine combustion chamber.
  • FIG. 3 shows the installation location of the claimed device for boilers of the DKVR series.
  • the device includes (Fig. 1) a housing 1 made in the form of a smooth cylindrical pipe with inlet 2 and outlet 3 openings.
  • the device contains a guide apparatus 4 for swirling the exhaust gas stream.
  • the guiding apparatus 4 is made in the form of flat deflecting plates 5 mounted fixedly on the inner surface of the pipe at an angle a ° equal to 35-45 ° to the central axis 6.
  • In the guiding apparatus 4 there is a free axial region around the central axis 6 coaxially connecting the apparatus 4 with the generating chamber 7.
  • the generating chamber 7 is connected to the diffuser 8.
  • the diffuser 8 has the shape of a hollow truncated cone installed by a smaller base of the truncated cone d in the inner volume of the generating chamber 7 and sealed to eriruyuschey chamber 7 larger base of the truncated cone D.
  • the guide apparatus 4 divides the exhaust gas stream into two streams, a central axial flow and a swirl (peripheral).
  • the swirling flow injects (sucks in) the central flow from the free axial region.
  • the length of the device L is 1.1-1.6 of the diameter of the housing D, and the length of the device L to the length of the guide apparatus 1 is 2.2 - 3.2, and the diameter of the smaller base of the diffuser d is 0.4 - 0.8 of the diameter of the housing D .
  • Figure 2 schematically shows the installation location of the proposed device at two points, at the air inlet to the combustion chamber or internal combustion engine and at the exhaust gas outlet. As necessary, the device is installed either at one place, or at the start-up or at the exhaust outlet.
  • Fig. 3 schematically shows the installation location for boilers of the DKVR series, where the proposed device is installed at the exhaust outlet in front of a smoke exhaust.
  • the device operates as follows.
  • the proposed device is installed in the exhaust gas engine. Continuous turbulent ejected by pistons of an internal combustion engine a continuous flow of exhaust gases becomes organized, passing the deflecting plates 5 with a variable increasing along the flow, the surface and the axial free region. Following the surface of the deflecting plates 5, part of the flow swirls, pressing against the inner surface of the cylindrical tube of the housing 1. Entering the generating chamber 7, the gas jets from the deflecting plates 5 are condensed, meeting with the outer surface of the diffuser 8, and acquire a drain in the direction of the central axis of the device 6 (radial drain), through the smaller base of the hollow truncated cone of the diffuser 8 enter the expanding part of it and then, through the exhaust system through the outlet 3, emit into the atmosphere.
  • part of the central flow in the axial region passes through the generating chamber 7 and through the smaller base of the hollow truncated cone of the diffuser 8 passes further into the exhaust system.
  • the increasing peripheral velocity of the swirling peripheral flow in the generating chamber 7 causes a rarefaction in the axial region and thereby acceleration of the flow in the axial region of the device, and a rarefaction wave occurs.
  • the effect of injection (absorption) by a swirling flow is known.
  • the increasing speed of the swirling peripheral flow with the part of the central axial flow that is sucked into itself increases its mass and, due to the law of conservation of the angular momentum, reduces the speed — it slows down.
  • the proposed device is a tuned system that promotes the formation of a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of atoms in an oxygen molecule.
  • Selecting the geometrical dimensions of the guide vane 4, the generating chamber 7, and the diffuser 8, the device is configured to create conditions in the exhaust system for the generation of atomic oxygen depending on the particular place of use.
  • the claimed range of variation of these parameters of the device allows you to adjust it to the optimal mode of formation of atomic oxygen, and at the same time suppress the formation of nitrogen oxides, carbon monoxide.
  • the fuel mixture burns in a pulsating manner (vibrational combustion occurs), which results in an increase in the combustion rate and, consequently, in the process power.
  • Creating a standing wave with frequency peaks corresponding to the natural frequency of the atoms in the oxygen molecule in the exhaust gas exhaust system makes it possible to maintain vibrational combustion in internal combustion engines, which increases the efficiency of fuel combustion in the internal combustion engine and reduces the amount of harmful substances emitted in atmosphere.
  • Known solutions for producing atomic oxygen use rather complex and energy-intensive devices for producing ozone, upon decomposition of which atomic oxygen is formed, which is a stronger oxidizing agent. The presence of atomic oxygen in the flow was determined by the method of chemiluminescent titration.
  • FIG. 13 A better embodiment of the invention is shown in FIG. 13.
  • the proposed device is installed in the internal combustion engine at the exhaust gas outlet.
  • the length of the device L for the internal combustion engine is 1, 3 of the diameter D of the housing 1, and the length L of the device to the length 1 of the guide apparatus 4 is 2.8 of the length 1 of the guide apparatus 4, the diameter d of the smaller base of the diffuser 8 is 0.6 diameter D of the housing 1 .
  • a guiding apparatus 4 for swirling the exhaust gas stream, a generating chamber 7 and a diffuser 8 are mounted symmetrically with respect to the central axis 6.
  • This embodiment of the device allows to reduce the metal consumption, to simplify its design, without compromising the technical characteristics of the device. With this embodiment of the device, complete combustion of fuel occurs in the cylinders of internal combustion engines and harmful emissions to the atmosphere are minimized.
  • the device is installed at the air inlet to the internal combustion engine and the exhaust gas outlet (FIG. 2).
  • a jet from the periphery of the device enters the gap between the diffuser 8 and the housing 1 and, following this path, forms a “pair of forces” that twists the gas column, forming a vacuum in the axial region of the swirling flow, while burning throughout the entire volume of the combustion chamber resonance mode, thereby causing the decay of free oxygen molecules with the intensification of the process.
  • a similar device is installed in front of the smoke exhauster of FIG. It is known that in the vortex chamber for heat and mass transfer due to the Coanda effect, a secondary flow arises towards the main one, thus organizing oxygen resonance combustion of hydrocarbon or coal. For this, the proposed device is installed before the boiler’s smoke.
  • the proposed device can be used in the exhaust gas intake / exhaust system of an internal combustion engine of a moving vehicle and a stationary mechanical drive.
  • the proposed device can be used in technological systems with liquid and multiphase flows.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания движущегося транспортного средства и стационарного механического привода. Предложен способ повышения эффективности сгорания топлива с использованием устройства, в котором создают стоячие волны для поддержания режима вибрационного горения путем организации движения газов в устройстве в виде двух взаимодействующих потоков, закрученного и центрального, приводящих к созданию стоячих волн. Для достижения результата используют устройство с плоскими отклоняющими пластинами (5), которые установлены в направляющем аппарате (4) под углом 35-45º к центральной оси (6) для создания стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода. Техническими результатами заявляемого решения являются повышение эффективности сгорания топлива и уменьшение количества выброса вредных веществ в атмосферу.

Description

Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство
для его осуществления
Область техники
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использо- вано в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания дви- жущегося транспортного средства и стационарного механического привода.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время используются различные способы и устройства для по- вышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, ко- торые предназначены для уменьшения вредных выбросов.
Известно устройство для очистки (патент RU Ν°2373409, МПК F02B75/10, опубл. 20.11.2009), встраиваемое на автомобильную выхлопную трубу, которое со- держит корпус и акустический резонатор, выполненный в виде кольцевого чет- вертьволнового резонатора. Устройство с одной стороны закрыто отражательной крышкой с кольцевым пазом. Внутри корпуса расположено упорное кольцо с коль- цевым пазом. Между упорным кольцом и крышкой размещена цилиндрическая втулка, имеющая отверстия для сообщения кольцевой полости четвертьволнового резонатора с внутренней полостью втулки. Между торцом корпуса и упорным кольцом по окружности корпуса расположен ряд отверстий для выхода очищен- ного выхлопного газа.
Недостатком устройства является неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания, что приводит к загрязнению окружающей среды.
Известен глушитель (WO9402718, МПК F01N1/00, опубл.1994.02.03) шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, который содержит установлен- ные в крайних перегородках лопаточные завихрители, ширина лопаток которых увеличивается по потоку газов. Глушитель обеспечивает разгон газов до столь вы- сокой скорости, что на выходе двигателя при закрытии его выпускного клапана образуется технический вакуум, способствующий выводу газов топливной смеси из следующего цилиндра и лучшему наполнению его воздушно-бензиновой сме- сью.
Недостатком является то, что глушитель имеет большие габариты и слож- ность изготовления.
Известна горелка промежуточного подогрева (патент RU 2551716, МПК
F02C6/00, опубл. 27.05.2015), содержащая проточный канал для потока горячего газа с трубкой, расположенной вдоль указанного проточного канала, выступаю- щей в проточный канал для впрыскивания топлива на плоскость впрыска, перпен- дикулярную продольной оси канала, причем канал и трубка образуют область об- разования завихрений выше по потоку от плоскости впрыска и область смешива- ния ниже по потоку от плоскости впрыска в направлении потока горячего газа.
Недостатком горелки является недостаточное уменьшение вредных выбро- сов.
Известна система выпуска двигателя (варианты) (полезная модель RU150646, МПК F01N13/10, опубл. 20.02.2015), содержащая выпускной канал, со- держащий выпуск сообщений по текучей среде с по меньшей мере одной камерой сгорания в двигателе и встроенной в головку блока цилиндров в двигателе, и эле- мент вращения потока, содержащий по меньшей мере одну лопасть, расположен- ный на выпуске выпускного клапана, закручивая поток воздуха выхлопных газов, выходящих из выпускного клапана.
Недостатком этой системы является отсутствие образования стоячих волн, влияющих на процесс горения и увеличения КПД двигателя.
Известна полезная модель (RU 23463, МПК F01N3/02, опубл.27.12.2012 ), которая относится к области машиностроения и может быть использована в ав- томобилях для очистки выхлопных газов от токсичных соединений с целью сни- жения загрязнения атмосферы. В конструкции устройства используют разрядники для получения электрических разрядов для разложения примесей и получения кис- лорода.
Недостатком данной полезной модели является сложность ее применения. Известен способ и устройство для уменьшения вредных компонентов и за- грязняющих примесей в выхлопных газах двигателя (патент RU 2168053, МПК F02M27/06, F02B51/06, опубл.10.06.2000). В одном варианте реализации настоя- щего изобретения озон, образующийся под влиянием ультрафиолетового излуче- ния, имеющего длину волны, равную 185 нм, вводят во впуск двигателя внутрен- него сгорания для обеспечения более полного восстановления горючего, повыше- ния эффективности и уменьшения содержания вредных компонентов.
Недостатком данного устройства является сложность способа для практи- ческого применения.
Известен способ и устройство для системы выпуска отработавших газов (евразийский патент (JV2014725, МПК F02B27/06, F01N5/04, F01N5/06, опубл.2011.03.28), создающие стоячие волны, для поддержания режима вибраци- онного горения в двигателе внутреннего сгорания путем организации движения отработавших газов в устройстве в виде двух взаимодействующих потоков. Взаи- модействующие потоки представляют собой закрученный (периферийный) и цен- тральный, приводящие к созданию стоячих волн, согласующихся с вибрационным режимом горения топливной смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания в период рабочего хода поршня двигателя внутреннего сгорания.
Предлагаемое изобретение позволяет осуществить более полное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания, однако не позволяет снизить содержа- ние вредных веществ в выхлопных газах до минимального значения.
Таким образом, существует потребность в разработке способов повышения эффективности сгорания топлива и устройств для систем выпуска отработавших газов, для систем впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания, для камер сго- рания.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, являются разработка спо- соба повышения эффективности сгорания топлива с одновременным уменыпе- нием вредных выбросов и разработка устройства для его осуществления.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается с помощью способа повышения эффективности сгорания топлива с использованием устройства, в котором создают стоячие волны для поддержания режима вибрационного горения путем организации движения га- зов в устройстве в виде двух взаимодействующих потоков, закрученного и цен- трального, приводящих к созданию стоячих волн.
Используют устройство с плоскими отклоняющими пластинами 5, которые установлены в направляющем аппарате 4 под углом 35-45° к центральной оси 6 для создания стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной ча- стоте атомов в молекуле кислорода.
Предпочтительно устройство устанавливают в системе выпуска отработавших газов или в системе впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания или в камеру сгорания топлива.
Поставленная задача решается с помощью устройства для повышения эффек- тивности сгорания топлива, включающего корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, направляющий аппарат 4 потока газов, корпус 1 вьшолнен в виде гладкой цилиндрической трубы, в которой расположен направляющий аппарат 4 закручивания потока газов, выполненный в виде плоских отклоняющих пластин 5, установленных неподвижно на внутренней поверхности цилиндрической трубы, под углом к центральной оси 6 с переменными, возрастающими по ходу потока газов поверхностями, с образованием приосевой области, свободной от отклоняю- щих пластин 5, соосно связывающей направляющий аппарат 4 закручивания по- тока газов с генерирующей камерой 7, генерирующая камера 7 связана соосно с диффузором 8, который имеет форму пустотелого усеченного конуса, установлен- ного меньшим основанием во внутренний объем генерирующей камеры 7 и соеди- ненного герметично с генерирующей камерой 7 большим основанием усеченного конуса.
В направляющем аппарате 4 установлены плоские отклоняющие пластины 5 под углом 35-45° к центральной оси 6, длина устройства L составляет 1,1-1,6 диа- метра D корпуса, а длина устройства L составляет 2,2 - 3,2 длины 1 направляющего аппарата 4.
Предпочтительно диаметр d меньшего основания диффузора составляет 0,4 - 0,8 диаметра D корпуса.
Предпочтительно устройство устанавливают в системе выпуска отработавших газов или в системе впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания или в камеру сгорания топлива. В предлагаемом способе в устройстве создают резонансный пик стоячей волны, соответствующий собственной частоте кислорода. С помощью предлагае- мого устройства создают стоячую волну с пиками частот, соответствующих соб- ственной частоте атомов в молекуле кислорода. При резонансе молекула кисло- рода распадается на атомарный кислород почти без затрат энергии внешнего воз- действия, попадая в резонансный режим стоячей волны.
В предлагаемом устройстве струя с периферии камеры попадает в желоб, образованный торцом камеры и его цилиндрической частью и образует «пару сил», которая закручивая столб газа, образует разрежение в приосевой области, куда устремляются не участвующие в потоках газы, образуя встречное течение, приво- дящие к столкновению молекул кислорода и топлива, организуя процесс горения так, что оно происходит по всей камере сгорания, которое происходит в резонанс- ном режиме (по отношению к молекуле кислорода), тем самым вызывая распад свободных молекул кислорода и интенсифицируя процесс.
Установив устройство на входной магистрали, упорядочивают движение воздуха на входе в коллектор и подготавливая воздух к движению по задаваемой траектории за счет разрежения в приосевой области закрученного потока.
Взаимодействующие потоки представляют собой закрученный (перифе- рийный) и центральный, приводящие к созданию стоячих волн, согласующихся с вибрационным режимом горения топливной смеси в цилиндрах двигателей внут- реннего сгорания в период рабочего хода поршня двигателя внутреннего сгорания.
Техническими результатами заявляемого решения являются повышение эффективности сгорания топлива и уменьшение количества выброса вредных ве- ществ в атмосферу.
Ниже приведен один из возможных вариантов устройства для реализации заявляемого способа и показано образование стоячих волн с пиками частот, соот- ветствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода при работе устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид заявленного устройства в разрезе.
На фиг.2 показана схема установки заявленного устройства в ДВС камеру сгорания.
Но фиг.З показано место установки заявленного устройства для котлов се- рии ДКВР.
Устройство включает (фиг. 1) корпус 1, выполненный в виде гладкой ци- линдрической трубы с входным 2 и выходным 3 отверстиями. Устройство содер- жит направляющий аппарат 4 закручивания потока отработавших газов. Направ- ляющий аппарат 4 выполнен в виде плоских отклоняющих пластин 5, установлен- ных неподвижно на внутренней поверхности трубы под углом а°, равным 35-45° к центральной оси 6. В направляющем аппарате 4 имеется свободная приосевая об- ласть вокруг центральной оси 6, соосно связывающей аппарат 4 с генерирующей камерой 7. Генерирующая камера 7 связана с диффузором 8. Диффузор 8 имеет форму пустотелого усеченного конуса, установленного меньшим основанием усе- ченного конуса d во внутренний объем генерирующей камеры 7 и соединенного герметично с генерирующей камерой 7 большим основанием усеченного конуса D.
Направляющий аппарат 4 делит поток отработавших газов на два потока, центральный приосевой поток и закрученный (периферийный). Закрученный по- ток инжектирует (всасывает в себя) центральный поток из свободной приосевой области. Длина устройства L составляет 1,1-1,6 диаметра корпуса D, а длина устройства L к длине направляющего аппарата 1 составляет 2,2 - 3,2, а диаметр меньшего основания диффузора d составляет 0,4 - 0,8 диаметра корпуса D.
На фиг.2 схематично показано место установки предлагаемого устройства в двух точках, на впуске воздуха в камеру сгорания или ДВС и на выпуске отрабо- тавших газов. По мере необходимости устройство устанавливают или в одном ме- сте, либо на в пуске или на выпуске отработавших газов.
На фиг.З схематично показано место установки для котлов серии ДКВР, где предлагаемое устройство устанавливают на выходе отработавших газов перед ды- мососом.
Устройство работает следующим образом.
Предлагаемое устройство установлено в системе выпуска газов ДВС. Вы- талкиваемый поршнями двигателя внутреннего сгорания турбулентный сплошной неразрывный поток отработавших газов становится организованным, проходя от- клоняющие пластины 5 с переменной, возрастающей по ходу потока, поверхно- стью и приосевую свободную область. Следуя по поверхности отклоняющих пла- стин 5, часть потока закручивается, прижимаясь к внутренней поверхности цилин- дрической трубы корпуса 1. Поступая в генерирующую камеру 7, струи газа с от- клоняющих пластин 5 уплотняются, встречаясь с наружной поверхностью диффу- зора 8, и приобретают сток в направлении центральной оси устройства 6 (радиаль- ный сток), через меньшее основание пустотелого усеченного конуса диффузора 8 поступают в расширяющуюся часть его и далее, по системе выпуска отработавших газов через выходное отверстие 3 выбрасываются в атмосферу.
Одновременно часть центрального потока в приосевой области, не встречая препятствий, проходит через генерирующую камеру 7 и через меньшее основание пустотелого усеченного конуса диффузора 8 проходит далее в систему выпуска отработавших газов.
Возрастающая окружная скорость закрученного периферийного потока в генерирующей камере 7 вызывает разрежение в приосевой области и тем самым ускорение потока в приосевой области устройства, при этом возникает волна раз- режения. Известен эффект инжектирования (всасывания) закрученным потоком. Возрастающая скорость закрученного периферийного потока с всасываемой в себя частью центрального приосевого потока увеличивает свою массу и вследствие за- кона сохранения момента импульса снижает скорость - тормозится.
Набегающий по свободной приосевой области прямой центральный поток тормозится, при этом возникает волна сжатия. Освободившись от излишней массы, закрученный периферийный поток разгоняется, разрежение в приосевой области возрастает, возникает волна разрежения. Таким образом, появляется сто- ячая волна, способствующая вибрационному режиму горения в цилиндрах двига- телей внутреннего сгорания, а не в устройствах системы выпуска отработавших газов.
Предлагаемое устройство представляет собой настроенную систему, спо- собствующую образованию стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода. Подбирая геометрические размеры направляющего аппарата 4, генерирую- щей камеры 7 и диффузора 8 настраивают устройство на создание в системе вы- пуска выхлопных газов условий для образования атомарного кислорода в зависи- мости от конкретного места использования. Заявленный диапазон изменения этих параметров устройства позволяет настроить его на оптимальный режим образова- ния атомарного кислорода, и при этом подавить образование оксидов азота, моно- оксида углерода.
При возникновении стоячей волны с частотой примерно 3 108-3 10иГц атомы кислорода возбуждаются. Таким образом с помощью предлагаемого устройства избирательно управляют кинетической энергией молекул кислорода. За счет активации кислорода происходит полное сгорания топлива.
Выталкиваемая поршнями двигателя внутреннего сгорания сплошная не- разрывная масса отработавших газов, проходя через отклоняющие пластины 5 в генерирующей камере 7, образует два взаимодействующих потока, которые в виде стоячих волн - вибраций газового потока вдоль оси системы выпуска отработав- ших газов распространяются во все стороны.
Стоячие волны с пиками частот соответствующих собственной частоте ато- мов в молекуле кислорода проникают в цилиндры двигателя внутреннего сгорания через открытые выпускные клапаны (на фиг. 1 не показаны). За счет колебаний неразрывной сплошной среды в цилиндре происходит "сдув" топлива, сконденси- ровавшегося на охлажденных стенках гильзы цилиндра, перемешивание горючей смеси и догорание в цилиндре, а не в системе выпуска отработавших газов и его устройствах.
В двигателе внутреннего сгорания топливная смесь горит пульсирующим способом (происходит вибрационное горение), следствием которого является уве- личение скорости сгорания и, следовательно, мощности процесса.
Создание стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в молекуле кислорода в системе вьшуска отработавших газов дает возможность поддерживать режим вибрационного горения в двигателях внутрен- него сгорания, что повышает эффективность сгорания топлива в двигателе внут- реннего сгорания и уменьшает количество выбрасываемых вредных веществ в ат- мосферу. В известных решениях для получения атомарного кислорода используют достаточно сложные и энергоемкие устройства для получения озона, при разложе- нии которого образуется атомарный кислород, который является более сильным окислителем. Наличие атомарного кислорода в потоке определяли методом хеми- люминисцентного титрования.
Лучший вариант осуществления изобретения
Лучший вариант осуществления изобретения показан на фиг. 1 - 3.
По первому варианту предлагаемое устройство установлено в ДВС на вы- пуске отработавших газов.
В предлагаемом устройстве отклоняющие пластины 5 установлены под уг- лом а°=45° в направляющем аппарате 4 закручивания потока отработавших газов и представляют собой полусегменты в проекции на диаметральную плоскость, оставляя свободной приосевую область, что способствует лучшему закручиванию потока отработавших газов.
Длина устройства L для ДВС составляет 1 ,3 диаметра D корпуса 1 , а длина L устройства к длине 1 направляющего аппарата 4 составляет 2,8 длины 1 направ- ляющего аппарата 4, диаметр d меньшего основания диффузора 8 составляет 0,6 диаметра D корпуса 1.
Направляющий аппарат 4 закручивания потока отработавших газов, гене- рирующая камера 7 и диффузор 8 установлены симметрично относительно цен- тральной оси 6.
Такое выполнение устройства позволяет уменьшить металлоемкость, упро- стить его конструкцию, не ухудшая технических характеристик устройства. При таком выполнении устройства происходит полное сгорание топлива в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания и сводятся к минимуму вредные выбросы в ат- мосферу.
По второму варианту устройство устанавливают на впуске воздуха в ДВС и выпуске отработавших газов (фиг.2). Струя с периферии устройства попадает в за- зор между диффузором 8 и корпусом 1 и следуя этим путем образует «пару сил», которая закручивает столб газа, образуя разряжение в приосевой области закру- ченного потока, при этом по всему объему камеры сгорания происходит горение в резонансном режиме, тем самым вызывая распад свободных молекул кислорода с интенсификацией процесса.
По третьему варианту аналогичное устройство установлено перед дымосо- сом фиг.З. Известно, что в вихревой камере для прохождения тепломассобмена за счет эффекта Коанда возникает вторичный поток, направленный навстречу основ- ному, таким образом организуется резонансное по кислороду горение углеводо- рода или каменного угля. Для этого перед дьмосом котла устанавливают предла- гаемое устройство.
С помощью газоаналитической аппаратуры определяют содержание вред- ных примесей. Вредные выбросы в атмосферу отсутствуют.
Промышленная применимость
Предлагаемое устройство может быть использовано в системе впуска/вы- пуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания движущегося транс- портного средства и стационарного механического привода.
Предлагаемое устройство может быть использовано в технологических си- стемах с жидкостньми и многофазными потоками.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ повышения эффективности сгорания топлива с использованием устройства, в котором создают стоячие волны для поддержания режима вибра- ционного горения путем организации движения газов в устройстве в виде двух взаимодействующих потоков, закрученного и центрального, приводящих к со- зданию стоячих волн, отличающийся тем, что используют устройство с плос- кими отклоняющими пластинами (5), которые установлены в направляющем аппарате (4) под углом 35-45° к центральной оси (6) для создания стоячей волны с пиками частот, соответствующих собственной частоте атомов в моле- куле кислорода .
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство устанавливают в си- стеме выпуска отработавших газов или в системе впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания или в камеру сгорания топлива.
3. Устройство для повышения эффективности сгорания топлива, включаю- щее корпус (1) с входным (2) и выходным (3) отверстиями, направляющий ап- парат (4) потока газов, корпус (1) выполнен в виде гладкой цилиндрической трубы, в которой расположен направляющий аппарат (4) закручивания потока газов, выполненный в виде плоских отклоняющих пластин (5), установленных неподвижно на внутренней поверхности цилиндрической трубы, под углом к центральной оси с переменными, возрастающими по ходу потока газов поверх- ностями, с образованием приосевой области, свободной от отклоняющих пла- стин (5), соосно связывающей направляющий аппарат закручивания потока га- зов с генерирующей камерой (7), генерирующая камера (7) связана соосно с диффузором (8), который имеет форму пустотелого усеченного конуса, уста- новленного меньшим основанием во внутренний объем генерирующей камеры
(7) и соединенного герметично с генерирующей камерой (7) большим основа- нием усеченного конуса, отличающийся тем, что в направляющем аппарате (4) установлены плоские отклоняющие пластины (5) под углом 35-45° к централь- ной оси (6), длина устройства L составляет 1 , 1 - 1 ,6 диаметра корпуса D, а длина устройства L составляет 2,2 - 3,2 длины 1 направляющего аппарата (4).
4. Устройство по п.З, отличающийся тем, что диаметр d меньшего основа- ния диффузора (8) составляет 0,4 - 0,8 диаметра D корпуса (1).
5. Устройство по любому из п.п. 3-4, отличающийся тем, что устройство устанавливают в системе вьшуска отработавших газов или в системе впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания или в камеру сгорания топлива.
PCT/RU2015/000599 2015-09-24 2015-09-24 Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления WO2017052402A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000599 WO2017052402A1 (ru) 2015-09-24 2015-09-24 Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления
EA201800271A EA034101B1 (ru) 2015-09-24 2015-09-24 Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000599 WO2017052402A1 (ru) 2015-09-24 2015-09-24 Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017052402A1 true WO2017052402A1 (ru) 2017-03-30

Family

ID=58386760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000599 WO2017052402A1 (ru) 2015-09-24 2015-09-24 Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA034101B1 (ru)
WO (1) WO2017052402A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021224701A1 (ru) * 2020-10-25 2021-11-11 Behnamfar Dariush Деталь увеличивающая ускорение и крутящий момент в автомобиле
RU2764641C1 (ru) * 2021-01-26 2022-01-19 Владимир Иванович Сижук Глушитель-разделитель газов

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA014725B1 (ru) * 2007-01-09 2011-02-28 Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ Способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления
RU2429357C2 (ru) * 2008-04-28 2011-09-20 Андрей Александрович Рожков Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания (двс) - дизеля
RU141124U1 (ru) * 2013-06-10 2014-05-27 Валерий Дмитриевич Дудышев Вихревой электрический активатор воздуха

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA014725B1 (ru) * 2007-01-09 2011-02-28 Леонид Юрьевич ВОРОБЬЕВ Способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления
RU2429357C2 (ru) * 2008-04-28 2011-09-20 Андрей Александрович Рожков Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания (двс) - дизеля
RU141124U1 (ru) * 2013-06-10 2014-05-27 Валерий Дмитриевич Дудышев Вихревой электрический активатор воздуха

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021224701A1 (ru) * 2020-10-25 2021-11-11 Behnamfar Dariush Деталь увеличивающая ускорение и крутящий момент в автомобиле
RU2764641C1 (ru) * 2021-01-26 2022-01-19 Владимир Иванович Сижук Глушитель-разделитель газов

Also Published As

Publication number Publication date
EA034101B1 (ru) 2019-12-26
EA201800271A1 (ru) 2018-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8312706B2 (en) Pulse combustor including acoustic elements
FI118756B (fi) Menetelmä kaasupainepulssien tuottamiseksi hiukkaskasautumien puhdistuslaitteistossa ja hiukkaskasautumien puhdistuslaitteisto
JP2008502845A (ja) 燃焼エンジンのガス流改善装置
US10969107B2 (en) Turbine engine assembly including a rotating detonation combustor
WO2017052402A1 (ru) Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления
EA033716B1 (ru) Имплозивный трубчатый реактор для утилизации токсических отходов
JP2006522274A (ja) ターボ過給機用燃焼装置
RU2012151951A (ru) Замкнутое вихревое устройство
CN211230579U (zh) 一种可有效降低排气噪声的脉动燃烧发动机
JP2017057850A (ja) 消音要素及びカプラを有するサイレンサダクト
RU52940U1 (ru) Камера пульсирующего двигателя детонационного горения
RU2634459C1 (ru) Устройство снижения выбросов в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания
CA2639774C (en) Ejector system for engine
WO2008085075A1 (fr) Procédé pour améliorer l'efficacité de combustion de carburant dans un moteur à combustion interne et dispositif de sa mise en oeuvre
RU11834U1 (ru) Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания
KR20200058719A (ko) 내연기관의 흡배기 매니폴드에서 와류를 발생시키는 장치
KR20200084714A (ko) 차량용 배기가스 배출 개선 장치
RU129560U1 (ru) Глушитель шума выпуска для двигателя внутреннего сгорания
RU185450U1 (ru) Камера сгорания газотурбинного двигателя с постоянным объемом сгорания топлива
RU2799409C1 (ru) Регулируемое устройство для дожигания топливной смеси в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания
RU2236610C2 (ru) Реактивный двигатель
JP2000179324A (ja) 排気装置
RU2600665C2 (ru) Устройство в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (турбоконвертер)
RU2267705C1 (ru) Вихревая газовая горелка
RU2485402C1 (ru) Газодинамический воспламенитель

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15904814

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15904814

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1