RU2650245C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650245C1 RU2650245C1 RU2017127618A RU2017127618A RU2650245C1 RU 2650245 C1 RU2650245 C1 RU 2650245C1 RU 2017127618 A RU2017127618 A RU 2017127618A RU 2017127618 A RU2017127618 A RU 2017127618A RU 2650245 C1 RU2650245 C1 RU 2650245C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- fuel mixture
- supply line
- group
- auxiliary
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
- F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
- F02B43/12—Methods of operating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкции двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в двигателестроении и энергетике.The invention relates to the construction of internal combustion engines and can be used in engine building and energy.
Известно, что добавки водорода, водородсодержащих газовых смесей или синтез-газа к топливу позволяют двигателю внутреннего сгорания устойчиво работать на обедненных топливных смесях, что приводит к снижению расхода топлива, повышению энергоэффективности двигателя и уменьшает выбросы СО и оксидов азота [US 6397790, опубл. 04.06.2002, МПК F02B 43/08].It is known that the addition of hydrogen, hydrogen-containing gas mixtures or synthesis gas to the fuel allows the internal combustion engine to operate stably on lean fuel mixtures, which leads to lower fuel consumption, higher engine energy efficiency and reduces emissions of CO and nitrogen oxides [US 6397790, publ. 06.04.2002, IPC F02B 43/08].
Однако получение указанных добавок требует оснащения двигателя внутреннего сгорания внешним генератором добавок, что препятствует широкому распространению подобных энергоагрегатов.However, obtaining these additives requires equipping the internal combustion engine with an external additive generator, which prevents the widespread dissemination of such power units.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ работы многоцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания [RU 2204727, опубл. 20.05.2003, МПК F02B 43/12, F02B 9/06] с блоком цилиндров, оснащенных калильными свечами и устройствами регулировки нагрева, оборудованного теплообменником, генератором и агрегатом турбонаддува с компрессором. Двигатель работает или в режиме химического реактора сжатия для получения водородсодержащего газа (синтез-газа) из обогащенной топливной смеси или в режиме энергетического агрегата на обедненной топливной смеси.Closest to the proposed invention is a method of operation of a multi-cylinder four-stroke internal combustion engine [RU 2204727, publ. 05/20/2003, IPC F02B 43/12, F02B 9/06] with a cylinder block equipped with glow plugs and heating control devices, equipped with a heat exchanger, generator and turbocharger unit with compressor. The engine operates either in the mode of a chemical compression reactor to produce hydrogen-containing gas (synthesis gas) from an enriched fuel mixture or in the mode of an energy unit using a lean fuel mixture.
Однако при работе в режиме энергетического агрегата данный двигатель характеризуется низкой энергоэффективностью и плохими экологическими характеристиками из-за невозможности устойчивой работы на сильно обедненной топливной смеси и, вследствие этого, неполного сгорания топлива, образования СО и оксидов азота.However, when operating in the power unit mode, this engine is characterized by low energy efficiency and poor environmental performance due to the impossibility of stable operation on a very depleted fuel mixture and, as a result, incomplete combustion of the fuel, the formation of CO and nitrogen oxides.
Задачей изобретения является повышение энергоэффективности и улучшение экологических характеристик двигателя.The objective of the invention is to increase energy efficiency and improve the environmental performance of the engine.
Техническим результатом является повышение энергоэффективности и улучшение экологических характеристик за счет оснащения двигателя двумя группами цилиндров, соединенными линией подачи водородсодержащего газа, одна из которых работает в режиме химического реактора сжатия, а другая - в режиме энергетического агрегата, что обеспечивает устойчивую работу двигателя на сильно обедненных топливных смесях.The technical result is to increase energy efficiency and environmental performance by equipping the engine with two groups of cylinders connected by a hydrogen-containing gas supply line, one of which operates in a chemical compression reactor mode, and the other in an energy unit mode, which ensures stable operation of the engine on highly depleted fuel mixtures.
Предложено пять вариантов двигателя.Five engine options are proposed.
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемом двигателе, включающем блок цилиндров с линиями ввода воздуха и топлива и вывода отработанного газа, особенностью является то, что блок цилиндров состоит из включающих по меньшей мере один цилиндр групп вспомогательных и основных цилиндров, оснащенных линиями подачи обогащенной и обедненной топливной смеси, соответственно, при этом группа вспомогательных цилиндров оснащена линией подачи водородсодержащего газа с ресивером в линию подачи обедненной топливной смеси, а группа основных цилиндров оснащена линией вывода отработанного газа.The specified technical result in the first embodiment is achieved by the fact that in the proposed engine, including a cylinder block with lines for introducing air and fuel and exhaust gas, the feature is that the cylinder block consists of at least one cylinder groups of auxiliary and main cylinders equipped with enriched and lean fuel supply lines, respectively, while the group of auxiliary cylinders is equipped with a hydrogen-containing gas supply line with a receiver to the lean fuel supply line fuel mixture, and the group of main cylinders is equipped with an exhaust gas outlet line.
Отличие второго варианта двигателя заключается в соединении ресивера с линией подачи обогащенной топливной смеси с целью интенсификации процесса конверсии последней.The difference between the second version of the engine is to connect the receiver to the supply line of the enriched fuel mixture in order to intensify the conversion of the latter.
Отличие третьего варианта двигателя состоит в установке холодильника на линии ввода воздуха с целью повышения мощности двигателя. В третьем варианте двигателя ресивер также может быть соединен с линией подачи обогащенной топливной смеси.The difference between the third engine option is to install a refrigerator on the air intake line in order to increase engine power. In a third embodiment of the engine, the receiver may also be connected to an enriched fuel mixture supply line.
Четвертый вариант двигателя отличается тем, что с целью повышения энергоэффективности двигателя на линии вывода отработанного газа установлено устройство для отбора тепла и сепарации водного конденсата, а линия подачи обогащенной топливной смеси оснащена линией ввода воды в виде пара или жидкости со стороны или из устройства для отбора тепла и сепарации водного конденсата. В четвертом варианте ресивер может быть соединен с линией подачи обогащенной топливной смеси, а на линии ввода воздуха может быть установлен холодильник.The fourth version of the engine is characterized in that in order to increase the energy efficiency of the engine, a device for extracting heat and separating water condensate is installed on the exhaust gas output line, and the enriched fuel mixture supply line is equipped with a water or steam input line in the form of steam or liquid from or from the heat extraction device and separation of water condensate. In a fourth embodiment, the receiver may be connected to an enriched fuel mixture supply line, and a refrigerator may be installed on the air inlet line.
Пятый вариант двигателя отличается тем, что с целью расширения ассортимента жидких топлив на линии ввода топлива установлен испаритель, оснащенный линией подачи паров топлива в группу вспомогательных цилиндров и линией подачи жидкой части топлива в группу основных цилиндров. В пятом варианте ресивер может быть соединен с линией подачи обогащенной топливной смеси, на линии ввода воздуха может быть установлен холодильник, а линия подачи обогащенной топливной смеси может быть оснащена линией ввода воды в виде пара или жидкости со стороны или из устройства для отбора тепла и сепарации водного конденсата, расположенного на линии вывода отработанного газа.The fifth version of the engine is characterized in that in order to expand the range of liquid fuels, an evaporator is installed on the fuel input line, equipped with a line for supplying fuel vapor to the group of auxiliary cylinders and a line for supplying the liquid part of fuel to the group of main cylinders. In the fifth embodiment, the receiver can be connected to the enriched fuel mixture supply line, a refrigerator can be installed on the air inlet line, and the enriched fuel mixture supply line can be equipped with a water or liquid inlet line from the side or from a heat extraction and separation device water condensate located on the exhaust gas outlet line.
Во всех вариантах двигателя на линии ввода воздуха может быть установлен агрегат турбонаддува.In all engine variants, a turbocharging unit can be installed on the air intake line.
В качестве устройства для отбора тепла и сепарации водного конденсата может быть установлены котел-утилизатор для экспорта тепла отработанного газа сторонним потребителям, холодильник и сепаратор. Испаритель может быть выполнен в виде емкости с устройством для барботажа части отработанного газа. Группы цилиндров могут работать по циклу Отто или Дизеля. В качестве остальных элементов двигателя используют любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.As a device for heat removal and separation of water condensate, a waste heat boiler can be installed to export the heat of the exhaust gas to third parties, a refrigerator and a separator. The evaporator can be made in the form of a container with a device for sparging a part of the exhaust gas. Groups of cylinders can operate on the Otto or Diesel cycle. As the remaining elements of the engine use any device of the appropriate purpose, known from the prior art.
Оборудование двигателя группами вспомогательных и основных цилиндров, включающих по меньшей мере один цилиндр каждая, оснащенных линиями подачи обогащенной и обедненной топливной смеси, соответственно, соединенных линией подачи водородсодержащего газа, позволяет получать водородсодержащую топливную смесь и потреблять ее в одном двигателе, за счет чего обеспечить его устойчивую работу и полное сгорание топлива на сильно обедненных топливных смесях, повышение энергоэффективности и улучшение экологических характеристик благодаря минимизации выбросов СО и оксидов азота.Equipping the engine with groups of auxiliary and main cylinders, including at least one cylinder each, equipped with supply lines for the enriched and depleted fuel mixture, respectively, connected with a supply line of hydrogen-containing gas, allows to obtain a hydrogen-containing fuel mixture and to consume it in one engine, due to which it is ensured sustainable operation and complete combustion of fuel in highly depleted fuel mixtures, increased energy efficiency and improved environmental performance due to mi imizatsii emission of CO and nitrogen oxides.
Предложенные варианты двигателя со вспомогательной 1 и основной 2 группами цилиндров (на фиг. 1-5 условно показано по одному цилиндру) оснащены ресивером 3. Вариант 3 дополнительно включает холодильник 4, вариант 4 - сепарационное устройство 5, вариант 5 - испаритель 6.The proposed engine options with auxiliary 1 and main 2 groups of cylinders (one cylinder is conventionally shown in Fig. 1-5) are equipped with a
При работе двигателя по варианту 1 (фиг. 1) по меньшей мере часть топлива, подаваемого по линии 7, смешивают с частью воздуха, подаваемого по линии 8, полученную обогащенную топливную смесь по линии 9 подают в цилиндр 1, где подвергают конверсии с получением водородсодержащего газа, подаваемого затем по линии 10 через ресивер 3 в линию 11 подачи в цилиндр 2 обедненной топливной смеси, образованную линиями подачи оставшихся частей топлива и воздуха из линий 7 и 8, соответственно. Отработанный газ выводят из цилиндра 2 по линии 12. Работа по варианту 2 (фиг. 2) отличается тем, что часть водородсодержащего газа по линии 13 подают в линию 9. При работе по варианту 3 (фиг. 3) воздух, подаваемый по линии 8, охлаждают в холодильнике 4. В варианте 4 (фиг. 4) в линию 9 дополнительно подают воду в виде пара или жидкости, либо по линии 14 со стороны, либо по линии 15 из сепарационного устройства 5, расположенного на линии 12 и оснащенного линией вывода отходящего газа 16. При работе по варианту 5 (фиг. 5) по линии 7 жидкое топливо подают в испаритель 6, из которого в цилиндр 1 по линии 17 подают пары, а в цилиндр 2 по линии 18 - жидкую часть топлива.When the engine according to option 1 (Fig. 1) is operating, at least a portion of the fuel supplied through
В вариантах 3-5 часть продуктов конверсии по линии 13 может подаваться в линию 9. В вариантах 4-5 на линии 8 может быть установлен холодильник 4, а в варианте 5 на линии 12 - сепарационное устройство 5, оснащенное линиями вывода отходящего газа 16 и подачи конденсата 15 в линию 17, в которую также может подаваться вода со стороны по линии 14 (показано пунктиром).In options 3-5, part of the conversion products on
Таким образом, предлагаемый двигатель характеризуется повышенной энергоэффективностью, улучшенными экологическими характеристиками и может быть использован в промышленности.Thus, the proposed engine is characterized by increased energy efficiency, improved environmental performance and can be used in industry.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127618A RU2650245C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127618A RU2650245C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650245C1 true RU2650245C1 (en) | 2018-04-11 |
Family
ID=61976908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127618A RU2650245C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650245C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2795075C1 (en) * | 2023-02-01 | 2023-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭвоКарго" | Vehicle power supply system |
| WO2024162873A1 (en) * | 2023-02-01 | 2024-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭвоКарго" | Power supply system for a vehicle |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4023539A (en) * | 1974-12-11 | 1977-05-17 | Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel-reforming device for internal combustion engines |
| US6314919B1 (en) * | 1998-03-26 | 2001-11-13 | Alexandr Vasillevich Pugachev | Method for preparing an air-fuel mixture for an internal combustion engine, device for realizing the same and heat-exchanger |
| RU2240437C1 (en) * | 2003-05-23 | 2004-11-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Method of operation of internal combustion engine |
| RU2488013C2 (en) * | 2010-06-17 | 2013-07-20 | Производственный кооператив "Научно-производственная фирма "ЭКИП" | Method of operating internal combustion engine |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127618A patent/RU2650245C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4023539A (en) * | 1974-12-11 | 1977-05-17 | Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel-reforming device for internal combustion engines |
| US6314919B1 (en) * | 1998-03-26 | 2001-11-13 | Alexandr Vasillevich Pugachev | Method for preparing an air-fuel mixture for an internal combustion engine, device for realizing the same and heat-exchanger |
| RU2240437C1 (en) * | 2003-05-23 | 2004-11-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Method of operation of internal combustion engine |
| RU2488013C2 (en) * | 2010-06-17 | 2013-07-20 | Производственный кооператив "Научно-производственная фирма "ЭКИП" | Method of operating internal combustion engine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2795075C1 (en) * | 2023-02-01 | 2023-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭвоКарго" | Vehicle power supply system |
| WO2024162873A1 (en) * | 2023-02-01 | 2024-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭвоКарго" | Power supply system for a vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shahid et al. | Hydrogen production techniques and use of hydrogen in internal combustion engine: A comprehensive review | |
| CN103758630B (en) | Combustion system of natural gas engine and natural gas engine | |
| JPH10325370A (en) | Internal combustion engine comprising at least one combustion chamber and operating method therefor | |
| CN207393322U (en) | A kind of engine for vehicle | |
| DK181606B1 (en) | Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine configured for carbon dioxide capture | |
| DK181663B1 (en) | Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine configured for carbon dioxide capture | |
| CN104806352A (en) | Gasoline and natural gas double-fuel double-jetting type engine | |
| AU2445899A (en) | A combined diesel-rankine cycle reciprocating engine | |
| Zambalov et al. | Effect of dual port-direct injection of syngas in a rotary engine | |
| RU2650245C1 (en) | Internal combustion engine | |
| CN116696520B (en) | Large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine having a system for reducing nitrous oxide emissions, and method for reducing nitrous oxide emissions thereof | |
| Yu et al. | Study of the combustion and emission characteristics of a quasi ICRC engine under different engine loads | |
| DK181315B1 (en) | A large turbocharged two-stroke uniflow crosshead compression ignition internal combustion engine | |
| CN105863764B (en) | Method for combining thermodynamic cycle system | |
| CN114483334B (en) | Byproduct hydrogen internal combustion engine combining exhaust gas recirculation with water direct injection and method | |
| CN106438024B (en) | A kind of preparing hydrogen, generating power machine based on natural gas engine | |
| KR20170056792A (en) | Smoke reduction system | |
| CN104500192B (en) | Turbo-charged diesel intelligent high-efficiency purification method and device | |
| Mohandas et al. | Review of six stroke engine and proposal for alternative fuels | |
| Soria et al. | Theoretical analysis of the power of a spark ignition internal combustion engine with different fuel blends | |
| Amatnieks et al. | Thermodynamic and NOx emission analysis of diesel engine with intake manifold steam injection | |
| CN101769213A (en) | Fuel and steam combined internal combustion engine | |
| DK202430676A1 (en) | Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine configured for carbon dioxide capture | |
| RU2094643C1 (en) | Feed system for internal combustion engine | |
| KR20240137154A (en) | APPARATUS FOR NOx REDUCTION IN EXHAUST GAS AND ENGINE SYSTEM INCLUDING THE SAME |