Система для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к системе для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение токсичности отработавших газов. Сущность изобретения заключается в том, что система содержит средства впрыска, выполненные с возможностью впрыска промывочного текучего вещества по впуску для подсоса топливной смеси в работающий двигатель, при этом система отличается тем, что также содержит средства управления, выполненные с возможностью управления открыванием и закрыванием клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR) двигателя в соответствии с параметрами впрыскиваемого промывочного текучего вещества. Изобретение применимо в обслуживании двигателей внутреннего сгорания, например двигателей моторных транспортных средств. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники и предпосылки создания изобретения

[001] Изобретение относится к системе для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания, при этом система содержит средство впрыска, выполненное с возможностью впрыска промывочного текучего вещества по впуску для всасываемого потока топливно-воздушной смеси в работающий двигатель. Изобретение является преимущественным, в частности, для технического обслуживания автомобилей, таких как легковые автомобили, малотоннажные и тяжелые грузовики, и, в более общем смысле, любой системы, оснащенной тепловым двигателем внутреннего сгорания.

[002] Известным образом, в двигателях внутреннего сгорания, в частности, в дизельных двигателях, для уменьшения образования NOx, состоящего из особенно загрязняющих оксидных соединений азота, необходимо уменьшать температуру сгорания и количество кислорода, доступное внутри работающего двигателя. С этой целью, методика, разработанная в 1970-х гг., состоит в перенаправлении части инертных выхлопных газов к впуску для подсоса топливной смеси в двигатель. В системе рециркуляции между выхлопом и впуском подсоса расположен клапан рециркуляции выхлопных газов EGR (exhaust gas recirculation) с переменной скоростью потока; частота открывания клапана управляется компьютером системы (транспортного средства и др.), двигатель которой оснащен клапаном EGR, в соответствии с такими параметрами клапана, как измеренная температура выхлопных газов, требуемая мощность двигателя и т.д. Образование оксидов азота зависит, в частности, от температуры и давления кислорода в ходе сгорания, и введение выхлопных газов действует на оба эти параметра (температуру и долю кислорода).

[003] Несмотря на то, что использование клапана EGR делает возможными минимальные издержки на уменьшение образования NOx, оно обладает другими недостатками. В частности, уменьшение температуры сгорания, требуемое для ограничения образования NOx, также вызывает увеличение образования сажи в ходе сгорания, что имеет частным следствием засорение системы впуска, системы отвода выхлопных газов и системы рециркуляции выхлопных газов; это уменьшает производительность двигателя и увеличивает загрязнение, порождаемое двигателем.

[004] Известная методика промывки двигателя и его систем заключается во впрыске в систему впуска текучего вещества, содержащего водород и кислород во время работы двигателя. Свойство высокой воспламеняемости водорода делает возможным улучшение сгорания в цилиндрах двигателя. Рекомбинация водорода и кислорода с образованием воды в сверхкритическом состоянии, действующей в качестве растворителя, делает возможным растворение и выведение нагара, находящегося на чувствительных деталях двигателя, в частности на головках и контрольных клапанах форсунок, в турбине, или турбинах, клапане EGR, впускных и выпускных клапанах, поршнях, поршневых кольцах, цилиндрах, системе впуска, коллекторе и, при определенных условиях, сажевом фильтре и каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.

[005] Однако на практике обнаруживается, что известные методики впрыска промывочного текучего вещества обладают ограниченной эффективностью, в частности для промывки системы впуска и коллектора, впускных клапанов и клапана EGR работающего двигателя.

Описание изобретения

[006] Изобретение нацелено на совершенствование известных систем для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания, при этом система содержит средство впрыска, выполненное с возможностью впрыска промывочного текучего вещества по впуску для всасываемого потока топливно-воздушной смеси в работающий двигатель.

[007] С этой целью, система удаления нагара в соответствии с изобретением отличается тем, что она также содержит средство управления, выполненное с возможностью управления открыванием или закрыванием клапана EGR двигателя в соответствии с параметрами впрыскиваемого промывочного текучего вещества.

[008] Управление открыванием и закрыванием клапана EGR посредством настоящей системы удаления нагара вынуждает промывочное текучее вещество лучше циркулировать в верхней части двигателя, в системе впуска и системе рециркуляции газов за счет обретения свободы от рабочего цикла закрывания/открывания клапана EGR, заданного конструктором. Поэтому становится возможной промывка настоящего клапана EGR, системы подсоса воздуха, впускных клапанов и турбины надежным, более простым и более тщательным образом.

[009] В системе удаления нагара в соответствии с изобретением промывочное текучее вещество может представлять собой смесь водорода и кислорода в предпочтительных соотношениях и, например, воду в сверхкритическом состоянии.

[0010] В соответствии с одним из вариантов осуществления, система удаления нагара согласно изобретению может также содержать, вверх по потоку относительно средства впрыска, устройство для получения газообразных кислорода и водорода путем электролиза воды. Система удаления нагара, таким образом, становится полностью автономной и поэтому может быть перемещена как можно ближе к двигателю, подлежащему промывке.

[0011] Средство управления предпочтительно выполнено с возможностью управления открыванием или закрыванием клапана EGR в течение предварительно определенной длительности в зависимости от скорости впрыска промывочного текучего вещества. Регулировка открывания/закрывания клапана EGR в соответствии с длительностью и/или скоростью впрыска позволяет оптимизировать качество и скорость выполняемого процесса промывки.

[0012] В соответствии с одним из вариантов осуществления, средство управления может быть выполнено с возможностью управления клапаном EGR в соответствии с циклом, включающим первую фазу открывания клапана EGR в течение первого предварительно определенного периода с последующей второй фазой закрывания клапана EGR в течение второго предварительно определенного периода, причем цикл повторяется в соответствии с длительностью впрыска промывочного текучего вещества. Когда клапан EGR закрыт, промывка происходит в системе двигателя ниже по потоку, в частности в выхлопной системе. Открывание клапана EGR позволяет произвести тщательную промывку системы двигателя выше по потоку, т.е. системы впуска и системы рециркуляции газов, в частности части системы рециркуляции, расположенной между клапаном EGR и впуском для подсоса газов из двигателя.

[0013] В соответствии с другим вариантом осуществления, средство управления может быть выполнено с возможностью управления клапаном EGR в соответствии с циклом, повторяемым с частотой цикла, зависящей от длительности впрыска промывочного текучего вещества, и этот цикл включает первую фазу открывания клапана EGR в течение первого предварительно определенного периода, вторую фазу закрывания клапана EGR в течение второго предварительно определенного периода и третью фазу, в ходе которой клапан EGR поочередно открывается и закрывается с частотой, по меньшей мере, в десять раз превышающей частоту повторения цикла, в течение предварительно определенного третьего периода. Третья фаза, включающая управление поочередным открыванием/закрыванием клапана EGR, делает возможным «постукивание» по клапану EGR, посредством чего генерируются микроудары и вибрация, способствующие растворению слоев нагара, присутствующих на настоящем клапане EGR.

[0014] Испытания сделали возможным выполнение хорошей промывки двигателя за первый, второй и третий периоды порядка 1-10 мин, предпочтительно - порядка 5 минут, с изменением состояния клапана EGR в ходе третьего периода цикла каждые 0,5 секунд; т.е. для цикла промывки в течение 3-30 мин, предпочтительно - порядка 15 минут, с повторением цикла в течение 1-2 часов до полной промывки.

Краткое описание Фигур

[0015] Изобретение станет более понятным, и другие характерные признаки и преимущества изобретения предстанут в свете нижеследующего описания примерных вариантов осуществления системы удаления нагара из двигателя в соответствии с изобретением. Указанные примеры даны как неограничивающие. Описание следует прочитывать со ссылкой на приложенный графический материал, единственная фигура которого представляет собой общий вид системы удаления нагара в соответствии с изобретением.

Описание одного из вариантов осуществления изобретения

[0016] Как было изложено выше, система удаления нагара в соответствии с изобретением представляет собой систему для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания, при этом система содержит средство впрыска, выполненное с возможностью впрыска промывочного текучего вещества по впуску для всасываемого потока топливно-воздушной смеси в работающий двигатель. Система удаления нагара в соответствии с изобретением отличается тем, что она также содержит средство управления, выполненное с возможностью управления открыванием или закрыванием клапана EGR двигателя в соответствии с параметрами впрыскиваемого промывочного текучего вещества.

[0017] В соответствии с одним из вариантов осуществления, не показанным, система удаления нагара может быть соединена с внешним резервуаром промывочного текучего вещества.

[0018] В соответствии вариантом осуществления, показанным в графическом материале, система 10 удаления нагара в соответствии с изобретением является полностью автономной и выполненной с возможностью впрыска в работающий двигатель промывочного текучего вещества, представляющего собой смесь водорода и кислорода, получаемую настоящей системой.

[0019] С этой целью, система 10 удаления нагара содержит в конструкции 11 резервуар с водой и средства, в других отношениях известные для получения водорода и кислорода путем электролиза воды. На стороне конструкции предусмотрено окно 12, позволяющее наблюдать уровень воды в резервуаре. На верхней части конструкции предусмотрено отверстие 13 с заглушкой для заполнения резервуара водой. На верхней части конструкции также предусмотрен пульт управления, позволяющий пользователю регулировать различные параметры описываемой ниже системы удаления нагара. С пультом управления объединен соединитель 14 для подключения кабеля, соединяющего установку непосредственно с транспортным средством, точнее с клапаном EGR двигателя, с целью управления его открыванием и/или закрыванием.

[0020] Показанная система удаления нагара выполнена с возможностью выполнения промывки путем управления клапаном EGR в соответствии с циклом, повторяемым с частотой цикла, зависящей от длительности впрыска промывочного текучего вещества, и этот цикл включает первую фазу открывания клапана EGR в течение первого предварительно определенного периода, вторую фазу закрывания клапана EGR в течение второго предварительно определенного периода и третью фазу, в ходе которой клапан EGR поочередно открывается и закрывается образом с частотой, по меньшей мере, в десять раз превышающей частоту повторения цикла, и это имеет место в течение предварительно определенного третьего периода.

[0021] В автоматическом режиме работы система удаления нагара запрограммирована на управление промывкой клапана EGR транспортного средства в соответствии с циклом, повторяемым от 30 минут до 4 часов, при этом данный цикл включает:

- первую фазу открывания клапана EGR в течение предварительно определенного периода, составляющего приблизительно 5 минут,

- вторую фазу закрывания клапана EGR в течение второго предварительно определенного периода, составляющего приблизительно 5 минут, и

- третью фазу, в ходе которой клапан EGR поочередно открывается и закрывается в течение периодов порядка 0,5 секунд, и эта поочередная работа длится в течение третьего предварительно определенного периода, также составляющего порядка 5 минут.

[0022] В соответствии с одним из вариантов осуществления, первый период, второй период и третий период имеют по существу одинаковую длительность.

[0023] В качестве альтернативы, пользователь может выбрать с пульта управления длительность каждой фазы, составляющую, например, 0-120 минут. В соответствии с объемом цилиндров двигателя (двигателя автомобиля, грузовика и т.д.) и степени его засорения, пользователь может, также с пульта управления, выбирать общую длительность программы промывки и/или повышать или понижать скорость потока промывочного текучего вещества, и/или изменять соотношения водорода и кислорода в газообразной смеси промывочного текучего вещества.

[0024] В целях безопасности и эргономичности предусматривается множество дополнительных элементов системы удаления нагара, в частности элементы, описываемые ниже.

[0025] Безопасность средства получения водорода обеспечивается наличием в резервуаре датчика уровня воды, средства отключения получения водорода в случае превышения давления и средства предупреждения (звуковой сигнализации). Кроме того, при отсоединении выпуска текучего вещества от двигателя система удаления нагара герметизируется.

[0026] С целью облегчения перемещения установки как можно ближе к двигателю, подлежащему промывке, установка установлена на колесах, и на высоте человеческого роста предусмотрены ручки.

[0027] Звуковая сигнализация запрограммирована за 5 минут до окончания программы промывки с последующей второй сигнализацией по окончании промывки.

[0028] В соответствии с вариантом осуществления, показанным в графическом материале, все элементы системы удаления нагара в соответствии с изобретением объединены в конструкцию 10, имеющую размеры и вес, совместимые с манипуляциями вручную. Данная система удаления нагара одинаково хорошо подходит для промывки двигателей с небольшим или средним объемом цилиндров, например, двигателя личного автомобиля или малотоннажного грузовика, мотоцикла и т.д.

[0029] В соответствии с одним из вариантов, не показанным, но реализованным, все элементы системы удаления нагара в соответствии с изобретением, объединены в полезном объеме легкого грузовика или грузового прицепа. Таким образом, систему удаления нагара можно перемещать без приложения человеческих усилий. Кроме того, устройство для получения водорода может быть выполнено в размере для получения большей скорости потока промывочного текучего вещества, а средство впрыска может быть выполнено в размере для впрыска этого текучего вещества при более высокой температуре и/или давлении. Такая система удаления нагара лучше подходит для работы с двигателями с большим объемом цилиндров.

[0030] Система удаления нагара в соответствии с изобретением также может быть использована для многочисленных применений в иных областях, чем область автомобилей; она может быть использована для промывки двигателей любого типа: двигателей кораблей, военных транспортных средств, двигателей промышленных установок, двигателей нагревательных установок и т.д.

1. Система для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания, при этом система удаления нагара содержит средство впрыска, выполненное с возможностью впрыска промывочного текучего вещества по впуску для всасываемого потока топливно-воздушной смеси в работающий двигатель, и система удаления нагара отличается тем, что она также содержит средство управления, выполненное с возможностью управления открыванием или закрыванием клапана EGR двигателя в соответствии с параметрами впрыскиваемого промывочного текучего вещества.

2. Система удаления нагара по п. 1, отличающаяся тем, что промывочное текучее вещество представляет собой смесь водорода и кислорода, и средство впрыска также выполнено с возможностью получения смеси водорода и кислорода в соответствии с предварительно определенными соотношениями.

3. Система удаления нагара по п. 2, отличающаяся тем, что она также содержит, вверх по потоку относительно средства впрыска, устройство для получения газообразных кислорода и водорода путем электролиза воды.

4. Система удаления нагара по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что промывочное текучее вещество представляет собой воду в сверхкритическом состоянии.

5. Система удаления нагара по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что средство управления выполнено с возможностью управления открыванием клапана EGR в течение предварительно определенной длительности, зависящей от длительности или скорости впрыска промывочного текучего вещества.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что средство управления выполнено с возможностью управления клапаном EGR в соответствии с циклом, включающим первую фазу открывания клапана EGR в течение первого предварительно определенного периода с последующей второй фазой закрывания клапана EGR в течение второго предварительно определенного периода, причем цикл повторяется в соответствии с длительностью впрыска промывочного текучего вещества.

7. Система удаления нагара по п. 5, отличающаяся тем, что средство управления выполнено с возможностью управления клапаном EGR в соответствии с циклом, повторяемым с частотой цикла, зависящей от длительности впрыска промывочного текучего вещества, и этот цикл включает первую фазу открывания клапана EGR в течение первого предварительно определенного периода, вторую фазу закрывания клапана EGR в течение второго предварительно определенного периода и третью фазу, в ходе которой клапан EGR поочередно открывается и закрывается с частотой, по меньшей мере в десять раз превышающей частоту повторения цикла, и это имеет место в течение предварительно определенного третьего периода.

8. Система удаления нагара по п. 7, отличающаяся тем, что первый период, второй период и третий период имеют, по существу, равную длительность.

9. Система удаления нагара по п. 8, отличающаяся тем, что первый, второй и третий предварительно определенные периоды имеют порядок 1-10 минут, предпочтительно - порядок 5 минут.

10. Система удаления нагара по любому из пп. 5-8, отличающаяся тем, что первый, второй и/или третий периоды могут быть отрегулированы пользователем установки в интервале 0-120 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системами рециркуляции отработавших газов (РОГ). Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что направляют продувочный воздух повышенного давления из множества впускных клапанов (2), (4) во второй выпускной коллектор (80), соединенный с заборным каналом (28), через вторую группу выпускных клапанов (6).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из впускного коллектора (44) через цилиндры двигателя в место соединения выпускного канала (74) и перепускного канала (98) в ответ на некоторое состояние.

Группа изобретений относится к области рециркуляции в двигателе внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение точности регулирования величины рециркуляции.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, содержащих систему рециркуляции отработавших газов. Эксплуатируют первую группу выпускных клапанов (8), соединенную с первым выпускным коллектором (84), с фазами газораспределения, отличными от фаз газораспределения второй группы выпускных клапанов (6), соединенной со вторым выпускным коллектором (80).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система смешивания газов содержит первую и вторую поверхности (206), (208) и трубки Вентури.

Группа изобретений относится к системе рециркуляции отработавших газов (РОГ). Предложены способы и системы для определения изменений проходного сечения клапана рециркуляции отработавших газов (РОГ) для расчета значений расхода РОГ с учетом нарастания сажи на клапане РОГ.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах транспортных средств. Выхлопная система транспортного средства содержит охладитель (146) рециркуляции выхлопных газов (РОГ), магистраль (141) рекуперации тепла выхлопных газов (РТВГ), соединенную с охладителем (146) РОГ, дроссель (366) выхлопных газов, клапан (142) РОГ и пассивный одноходовой клапан (143).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания (10), в котором направляют отходящий газ, вытекающий из дроссельной обводной турбины (162), через теплообменник (158) рециркуляции отработавших газов (РОГ).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя включает эксплуатацию первого множества выпускных клапанов не выделенных для рециркуляции отработавших газов (РОГ) цилиндров.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам питания газодизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен способ организации рабочего процесса газодизельного ДВС, заключающийся в подаче паро-газо-воздушной смеси в камеру сгорания 39 с впускным каналом, являющийся накопительной камерой 42.

Группа изобретений относится к стендам для восстановления двигателей внутреннего сгорания - ДВС. Технический результат - уменьшение потребляемой мощности блока высокого напряжения.

Изобретение относится к устройствам, используемым в газовой промышленности, в частности, при продувке и промывке вышедших из строя горелочных устройств индивидуальных камер сгорания предварительного смешения топлива (ГУ ИКС ПСТ), для восстановления их работоспособности в условиях действующего производственного объекта.

Группа изобретений относится к устройству для промывки каналов головок цилиндров и способу промывки каналов головок цилиндров. Устройство для промывки содержит опорную раму (1), на которой установлено конвейерное устройство для перемещения головок цилиндров.

Группа изобретений относится к средствам восстановления двигателя внутреннего сгорания. Задача создания группы изобретений и достигнутый технический результат: улучшение очистки газовоздушного тракта двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ очистки предназначен для перепускного регулирующего клапана турбонагнетателя, используемого для изменения положения перепускного клапана (26), изменяющего величину обходного потока вокруг турбины или компрессора турбонагнетателя для двигателя.

Изобретение относится к техническому обслуживанию дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) тракторов, в частности к очистке от нагаров, образующихся при сгорании топлива и смазочного масла, и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ очистки камеры (7) сгорания двигателя (1) внутреннего сгорания включает в себя подачу газообразного вещества в охлаждающее устройство (25), охлаждение вещества в охлаждающем устройстве (25) ниже точки росы, так чтобы образовался конденсат воды, подачу вещества, содержащего конденсат, в камеру (7) сгорания двигателя (1) внутреннего сгорания, проведение реакции горения в камере (7) сгорания и отвод остатков из камеры (7) сгорания.
Изобретение относится к области ремонта автомобилей. Способ восстановления и увеличения компрессии двигателя внутреннего сгорания транспортного средства заключается в том, что в двигателе внутреннего сгорания, имеющем пониженную компрессию в цилиндрах, восстановление компрессии проводят в три этапа, на первом из которых в маслосистему двигателя внутреннего сгорания добавляют моюще-диспергирующий очиститель и включают двигатель для работы на 1,5 часа, на втором из которых при остановленном двигателе внутреннего сгорания и обесточенном транспортном средстве заполняют через гнезда для свечей полости цилиндров средством для удаления загрязнений в цилиндрах, выдерживают 1 час, а затем вручную проворачивают коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания и продувают цилиндры компрессором, после чего проворачивают стартером коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания и вставляют свечи зажигания на место и осуществляют смену моторного масла и масляного фильтра, а на третьем этапе заливают в моторное масло моюще-диспергирующий очиститель маслосистемы двигателя и включают двигатель внутреннего сгорания для работы в течение 4 часов, после чего осуществляют смену моторного масла и масляного фильтра для последующего добавления в это масло добавки в виде модификатора трения. .

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Конструкция для двигателя внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр (11), имеющий продольную ось (А).
Изобретение относится к техническому обслуживанию двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автотракторной техники различного назначения, в частности к очистке деталей цилиндропоршневой группы от нагара.

Изобретение относится к системе для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение токсичности отработавших газов. Сущность изобретения заключается в том, что система содержит средства впрыска, выполненные с возможностью впрыска промывочного текучего вещества по впуску для подсоса топливной смеси в работающий двигатель, при этом система отличается тем, что также содержит средства управления, выполненные с возможностью управления открыванием и закрыванием клапана рециркуляции выхлопных газов двигателя в соответствии с параметрами впрыскиваемого промывочного текучего вещества. Изобретение применимо в обслуживании двигателей внутреннего сгорания, например двигателей моторных транспортных средств. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх