Система для испарения топлива в двигателе внутреннего сгорания

 

Использование: теплотехника, автомобильная промышленность. Сущность изобретения: система содержит корпус 1, заправленный топливом и теплоносителем с температурой кипения значительно выше температуры кипения топлива и температуры кипения воды. Через вентиль 16 из емкости 5 теплоноситель стекает в теплообменник 17, который нагревается выхлопными газами, протекающими через трубопровод 18. Образовавшийся пар перемещается по паропроводу 14 в кольцевой конденсатор 6, отдавая тепло через стенки емкости 5 топливу в камере 2 корпуса 1. На режиме запуска включается электронагревательная спираль 13. В режиме барботажа через трубопровод 23 в камеру 2 подается вода. Пары топлива и воды в камере 2 перемешиваются. Кроме того, через трубопровод 10 или 8, емкость 5, отверстия 12 перепускают выхлопные газы или сжатый воздух. Гомогенная смесь подается через отводящий трубопровод 4 в камеру сгорания. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в автомобильной промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Система содержит испаритель, имеющий корпус 1 с внутренней камерой 2, сообщенной с подводящим 3 и отводящим 4 трубопроводами, внутренняя камера 2 снабжена теплопередающим элементом, выполненным в виде размещенной на днище корпуса 1 емкости 5 с двойными цилиндрическими стенками, образующими кольцевой конденсатор 6 с промежуточным теплоносителем, пространство между которыми снабжено завихрителем 7, например, в виде проволоки, причем внутреннее пространство емкости 5 в нижней части сообщено с трубопроводами подвода сжатого воздуха 8, снабженного вентилем 9, и отработавших газов 10, снабженного вентилем 11, в верхней части емкости 5 выполнены отверстия 12, сообщающие ее с внутренней камерой 2 корпуса 1, а на наружной поверхности емкости 5 размещена электронагревательная спираль 13, промежуточное устройство, выполненное в виде паропроводящего 14 и отводного 15 трубопроводов, которые соединены с кольцевым конденсатором 6 и последний из которых снабжен перекрывным вентилем 16, теплообменник 17, установленный на впускном трубопроводе отработанных газов 18 и выполненный, например, в виде жидкостного 19 и парового 20 коллекторов, соединенных паровыми каналами 21 с фитильной капиллярной структурой (не показана). Теплообменник 17 соединен посредством пароподводящего 14 и отводного 15 трубопроводов с кольцевым конденсатором 6, образуя контур для промежуточного теплоносителя, на входе в паровые каналы 21 расположена капиллярно-пористая вставка 22, корпус 1 соединен в нижней части с водоподводным трубопроводом 23, а полость камеры 2, образованная внутренней стенкой корпуса 1 и наружной стенкой емкости 5, до заданного уровня заполнена жидкостью 24, например даутермом с температурой кипения, превышающей температуру кипения топлива, днище 25 емкости 5 выполнено конусообразной формы с вершиной, сообщенной с отводным трубопроводом 15.

Система работает следующим образом.

Корпус 1 через подводящий трубопровод 3 заправляется низкокипящим топливом, например бензином, а также очищенным и отдегазированным теплоносителем 24, например даутермом, температура кипения которого выше температуры кипения бензина и воды. Открывается вентиль 16 отводного трубопровода 15 и теплоноситель под действием сил гравитации из полости конического днища 25 стекает в жидкостный коллектор 19, впитывается капиллярно-пористой вставкой 22, а также перераспределяется по капиллярно-пористой структуре теплообменника 17. При работе теплового двигателя выхлопные газы вытекают через трубопровод 18, нагревая путем теплопередачи промежуточный теплоноситель внутри капиллярной структуры теплообменника 17, который испаряется, давление пара возрастает и пар перемещается по паровым каналам 21 в паровой коллектор 20 и по пароотводящему трубопроводу 14 в кольцевой конденсатор 6, где конденсируется, отдавая тепло емкости 5, завихритель 7 способствует увеличению теплоотдачи.

При этом тепло передается топливу и слою высококипящего теплоносителя. Нагретые капли топлива барботируются через объем нагретого высококипящего теплоносителя, разбиваются на отдельные мелкие капли, что позволяет за счет суммарной поверхности всех капель резко увеличить поверхность теплообмена. Паровая фаза капель непрерывно удаляется с поверхности жидких капель под действием архимедовых сил. На режиме запуска теплового двигателя включается электронагревательная спираль 13, погруженная в теплоноситель, которая передает тепло без потерь теплоносителю и топливу. Одновременно в режиме барботажа через водоподводный трубопровод 23 в корпус 1 пропускается вода, капли которой также нагреваются, а затем испаряются. Вне свободной поверхности жидкости в камере 2 пары бензина и воды перемешиваются.

Кроме того, через трубопровод отработавших газов 10, вентиль 11, емкость 5 и отверстия 12 перепускают выхлопные газы в количестве 7-20% в зависимости от коэффициента избытка воздуха в камерах сгорания цилиндров теплового двигателя или воздух по трубопроводу подвода сжатого воздуха 8 и вентиль 9. При этом отверстия 12 способствуют более активному перемешиванию и гомогенизации топливо-воздушно-водяной смеси. Гомогенная смесь подается через отводящий трубопровод 4 сгорания (не показана).

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность за счет интенсифицирования процесса горения топливного заряда в камере сгорания цилиндров двигателя и уменьшить количество вредных выбросов в окружающую атмосферу. (56) Дан П. Д. и Рей Д. А. Тепловые трубы. М. : Энергия, 1979, с. 234-236.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА ДЛЯ ИСПАРЕНИЯ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая теплообменник, установленный на впускном трубопроводе, промежуточное устройство и испаритель, имеющий корпус с внутренней камерой, сообщенной с подводящим и отводящим трубопроводами, размещенный во внутренней камере теплоподающий элемент, который вместе с теплообменником и промежуточным устройством образует контур для промежуточного теплоносителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена водоподающим трубопроводом и имеющими вентили трубопроводами подвода сжатого воздуха и отработавших газов и электронагревательной спиралью, а теплопередающий элемент выполнен в виде размещенной на днище корпуса емкости с двойными цилиндрическими стенками, пространство между которыми снабжено завихрителем и образует кольцевой конденсатор промежуточного теплоносителя, промежуточное устройство выполнено в виде пароподводящего и отводного трубопроводов, которые сообщены с кольцевым конденсатором и последний из которых снабжен перекрывным вентилем, и теплообменник снабжен капиллярно-пористой вставкой, установленной на входе в паропровод, причем электронагревательная спираль размещена на наружной поверхности емкости, внутреннее пространство которой в нижней части сообщено с трубопроводами подвода сжатого воздуха и отработавших газов, а в верхней части выполнены отверстия, сообщающиеся с внутренней камерой корпуса, который соединен в нижней части с подводящим и водоподводным трубопроводами.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что полость внутренней камеры корпуса, образованная внутренней стенкой последнего и наружной стенкой емкости, до заданного уровня заполнена жидкостью с температурой кипения, превышающей температуру кипения топлива.

3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что днище емкости выполнено конусообразной формы с вершиной, сообщенной с отводным трубопроводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3