Силовая установка транспортного средства и способ эксплуатации такой установки

Авторы патента:


Силовая установка транспортного средства и способ эксплуатации такой установки
Силовая установка транспортного средства и способ эксплуатации такой установки
C25B1/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2711332:

ФЬЮЭЛСЕЙВ ГМБХ (DE)

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Заявлена силовая установка транспортного средства, содержащая ДВС 50 для приведения в движение транспортного средства. ДВС 50 содержит камеру сгорания 52 с форсунками для впрыска дизельного топлива, электролизную камеру 20 для получения газообразного водорода и газообразного кислорода и вакуумный насос 25 для откачивания газообразного водорода и газообразного кислорода из электролизной камеры 20. Силовая установка транспортного средства содержит резервуар 30 для газообразования, в котором летучие органические соединения, в частности метанол или этанол, переводятся в газообразную форму, а также подающий трубопровод 38 для подачи газовой смеси в камеру сгорания, причем газовая смесь содержит переведенные в газообразную форму летучие органические соединения, а также, по меньшей мере, часть газообразного водорода и газообразного кислорода. В силовой установке могут быть применены турбокомпрессор 40, содержащий компрессор 42 и турбину 44, а также воздушный насос 35 для подачи воздуха в резервуар для газообразования 30, управляемый управляющим устройством 10, и фильтр 60 очистки выхлопных газов. Также предложен соответствующий способ эксплуатации силовой установки транспортного средства. Изобретение позволяет повысить КПД двигателя и снизить выбросы вредных веществ с выхлопными газами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к силовой установке транспортного средства в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации силовой установки транспортного средства в соответствии с ограничительной частью пункта 10 формулы.

Силовые установки транспортных средств служат для приведения в движение сухопутных транспортных средств, в частности, грузовых и прочих коммерческих транспортных средств, а также легковых автомобилей. Для этого силовая установка транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания, работающий, например, на дизельном топливе. Кроме того, силовая установка транспортного средства может содержать электролизную камеру, производящую газообразный водород. Газообразный водород можно использовать, по существу, в качестве заменителя или дополнения к дизельному топливу.

Таким образом, подобная силовая установка транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания для приведение в движение транспортного средства, причем двигатель внутреннего сгорания имеет камеру сгорания с форсунками для впрыска дизельного топлива в камеру сгорания. Кроме того, силовая установка транспортного средства содержит электролизную камеру, производящую газообразный водород и газообразный кислород, а также вакуумный насос для откачивания газообразного водорода и газообразного кислорода из электролизной камеры. Иными словами, вакуумный насос расположен таким образом, чтобы он при работе откачивал газообразный водород и газообразный кислород из электролизной камеры.

Согласно подобному способу эксплуатации силовой установки транспортного средства двигатель внутреннего сгорания служит приводом транспортного средства, в камеру сгорания этого двигателя посредством форсунок впрыскивают дизельное топливо, в электролизной камере производят газообразный водород и газообразный кислород, и газообразный водород и газообразный кислород откачивают вакуумным насосом из электролизной камеры.

Из уровня техники известны различные способы использования произведенного газообразного водорода и газообразного кислорода.

ЕР 1227240 А2 раскрывает получение смеси водорода с кислородом методом электролиза и добавление этой смеси к жидкому топливу в двигателе внутреннего сгорания транспортного средства. Смесь газов, полученную методом электролиза, подают непосредственно во впускной коллектор или другой канал, ведущий непосредственно в двигатель внутреннего сгорания. Системы, работающие по такому же принципу, раскрыты в US 5,458,095 A, US 6,257,175 В1 и WO 2011/103925 А1.

Система, в которой полученный электролизом газообразный кислород подают в двигатель внутреннего сгорания, а полученный электролизом газообразный водород можно использовать отдельно, раскрыта в DE 102011120137 А1.

Кроме того, в US 2010/0043730 А1 раскрыто, что полученный электролизом газообразный водород можно подавать в двигатель внутреннего сгорания вместе с жидким топливом.

Для уменьшения содержания окислов азота в выхлопных газах в DE 4237184 А1 предложено подавать полученный электролизом газообразный водород в катализатор транспортного средства, в то время как полученный газообразный кислород можно подавать в двигатель внутреннего сгорания.

В частности, перечисленные заявки за счет электролиза позволяют добиться известного повышения КПД или снижения содержания вредных веществ в выхлопных газах. Тем не менее, желательно дополнительно повысить КПД двигателей внутреннего сгорания и дополнительно снизить содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Задачей изобретения можно считать разработку силовой установки транспортного средства и способа эксплуатации силовой установки транспортного средства, позволяющих двигателю внутреннего сгорания работать с максимально возможным КПД и выбрасывать минимальное количество вредных веществ с выхлопными газами.

Поставленную задачу решают силовой установкой транспортного средства с признаками, раскрытыми в пункте 1 формулы изобретения, и способом эксплуатации силовой установки транспортного средства с признаками, раскрытыми в пункте 10 формулы. Выгодные варианты исполнения силовой установки транспортного средства, описываемой изобретением, и способа, описываемого изобретением, раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения и в нижеследующем описании.

Согласно изобретению, силовая установка транспортного средства указанного типа содержит резервуар для газообразования, в котором летучие органические соединения, в частности метанол или этанол, переходят в газообразное состояние. Кроме того, предусмотрен подающий трубопровод для подачи газовой смеси в камеру сгорания, причем газовая смесь содержит переведенные в газообразную форму органические соединения (то есть перешедшую в газообразную форму часть летучих органических соединений из резервуара для газообразования) и, по меньшей мере, часть газообразных водорода и кислорода, произведенных в электролизной камере. Подающий трубопровод и резервуар для газообразования расположены таким образом, чтобы при эксплуатации силовой установки транспортного средства газовая смесь, как было указано выше, поступала в камеру сгорания.

Согласно способу указанного выше типа, усовершенствованному в соответствии с изобретением, летучие органические соединения, в частности метанол или этанол, переводят в резервуаре для газообразования в газообразную форму, а газовую смесь, содержащую переведенные в газообразное состояние органические соединения и, по меньшей мере, часть газообразного водорода и газообразного кислорода, произведенных в электролизной камере, подают в камеру сгорания.

Важная идея изобретения заключается в том, что газообразные водород и кислород, полученные методом электролиза, направляют в камеру сгорания только вместе с газообразными летучими органическими соединениями, то есть, в частности, вместе с метанолом и/или этанолом, переведенным в газообразную форму. Такая газовая смесь позволяет снизить образование NOx и значительно ускорить сгорание дизельного топлива в камере сгорания. Ускоренное сгорание позволяет повысить давление в определенный момент времени, что в конечном итоге позволит повысить эффективность передачи мощности.

Упомянутые летучие органические соединения могут представлять собой, по существу, определенное органическое соединение или смесь различных органических соединений. Под «летучими» органическими соединениями могут пониматься любые органические соединения, находящиеся в преимущественно газообразной форме при комнатной температуре и/или имеющие диапазон кипения ниже 100°С или 200°С или 300°С. Органические соединения могут представлять собой, в частности, углеводороды и/или любые соединения, состоящие преимущественно из атомов водорода и углерода, например, предельные спирты (в частности, метанол и этанол) или предельные углеводороды (в частности, метан или этан).

Под резервуаром для газообразования, в частности, может пониматься любой резервуар, в который помещены летучие органические соединения. Последние могут в этом резервуаре, по меньшей мере, частично переходить из жидкой формы в газообразную. Предпочтительно, вакуумный насос и резервуар для газообразования расположены таким образом, чтобы газообразный водород и газообразный кислород, по меньшей мере, частично транспортировались вакуумным насосом из электролизной камеры в резервуар для газообразования. Затем в резервуаре для газообразования получают газовую смесь. Поэтому подающий трубопровод может начинаться в резервуаре для газообразования и транспортировать из него газовую смесь в направлении камеры сгорания.

Выгодным образом, резервуар для газообразования может содержать впуск, соединенный с электролизной камерой, выпуск, из которого выводятся переведенные в газообразную форму органические соединения и перекачанные газообразные водород и кислород, а также запираемое загрузочное отверстие для добавления жидких органических соединений, например, этанола.

В предпочтительном варианте газообразный водород и кислород вводят в резервуар для газообразования через несколько форсунок, расположенных в нижней части резервуара для газообразования. В частности, нижней частью можно считать нижнюю половину или нижнюю четверть резервуара для газообразования. Такое введение в нижней части выгодным образом усиливает газообразование. При использовании нескольких форсунок введенные газы могут более равномерно распределяться при прохождении через резервуар для газообразования, что также способствует усилению газообразования.

Подающий трубопровод может вести непосредственно в камеру сгорания. По существу будет достаточно, если подающий трубопровод будет подключен к системе трубопроводов, способной транспортировать газовую смесь в камеру сгорания. Предпочтительно, подающий трубопровод соединен с воздухозаборным компонентом двигателя внутреннего сгорания.

Так, в предпочтительном варианте исполнения изобретения предусмотрен турбонагнетатель, а подающий трубопровод выполнен с возможностью направления газовой смеси через компрессор турбонагнетателя в камеру сгорания. В результате, выгодным образом, исполнение камеры сгорания и расположенных непосредственно рядом с ней компонентов силовой установки транспортного средства, описываемой изобретением, может быть аналогично обычным силовым установкам транспортных средств. Кроме того, этот вариант исполнения изобретения позволяет особенно эффективно управлять количеством газовой смеси, поступающей в камеру сгорания. Это будет описано ниже.

Обычно под электролизной камерой может пониматься любое устройство, производящее с использованием электрической энергии газообразные водород и кислород, то есть, в частности, Н2 и O2. Исходным материалом для электролиза может быть вода или водосодержащая смесь. Может быть выгодным вариант, в котором электролизную камеру и систему трубопроводов, ведущую из электролизной камеры в резервуар для газообразования, выполняют таким образом, чтобы произведенные газообразные водород и кислород могли транспортироваться без разделения в виде гремучей смеси. В результате сравнительно простая конструкция позволяет обеспечить своевременное воспламенение в камере сгорания путем введения этого гремучего газа.

Между электролизной камерой и вакуумным насосом может быть расположен конденсатоотводчик или сборник для конденсата. В нем может происходить разделение электролита и полученной смеси водорода с кислородом. Так, электролит конденсируется в конденсатоотводчике, после чего может быть перекачан обратно в электролизную камеру циркуляционным насосом для электролита. Таким образом, конденсатоотводчик защищает двигатель внутреннего сгорания от проникновения жидкости. Газообразный водород и газообразный кислород, напротив, откачиваются из конденсатоотводчика вакуумным насосом.

Вакуумный насос может иметь, по существу, любую конструкцию. Этот насос создает разрежение, позволяющее откачивать газообразный водород и кислород из электролизной камеры. Кроме того, вакуумный насос может состоять из нескольких насосных агрегатов. Это особенно выгодно в том случае, если произведенные газообразные водород и кислород откачиваются раздельно, то есть не в виде гремучего газа.

Помимо перенаправления газообразного водорода и кислорода из электролизной камеры, вакуумный насос способен повысить КПД электролизной камеры. Так, для процесса электролиза желательно, чтобы электроды электролизной камеры были окружены жидким электролитом. Образование пузырьков, то есть газов, в частности, произведенного газообразного водорода и кислорода, препятствует электролизу и требует повышения температуры. В предпочтительном варианте исполнения изобретения этого можно избежать за счет создания в электролизной камере с помощью вакуумного насоса разрежения, в частности, давления ниже 1 бар, в частности, от 200 до 700 мбар, в частности, от 300 до 600 мбар или от 340 до 580 мбар. При таком сравнительно низком давлении электролизную камеру можно эксплуатировать при температуре ниже 40°С, в частности при 38-39°С, повышая тем самым эффективность электролиза.

Вакуумный насос можно эксплуатировать таким образом, чтобы он откачивал из электролизной камеры столько газа (в частности, образующегося газообразного водорода и кислорода), чтобы газом было заполнено не более четверти работающей электролизной камеры, предпочтительно, не более 10% электролизной камеры.

Двигатель внутреннего сгорания силовой установки транспортного средства может представлять собой, по существу, известный двигатель, производящий путем сжигания энергоносителя (в частности, ископаемого) тепловую энергию и, следовательно, энергию движения для приведения в движение транспортного средства. Примером ископаемого энергоносителя служит дизельное топливо, точный состав которого может варьироваться, по существу, известным образом.

Силовая установка транспортного средства может также содержать фильтр очистки выхлопных газов, например, сажевый фильтр. Для обеспечения максимально высокой долговечности и эффективности фильтра очистки выхлопных газов важна очистка такого фильтра. Очистка может быть реализована с помощью газообразного кислорода (O2). Кислород, добавляемый к выхлопным газам перед фильтром очистки выхлопных газов, может действовать в фильтре как радикал и, тем самым, очищать фильтр. Такая схема реализована в предпочтительном варианте исполнения изобретения. В данном случае может быть предусмотрен разделитель, например, диафрагма, разделяющая газообразный водород и газообразный кислород, которые могут быть произведены в электролизной камере. Кроме того, предусмотрен трубопровод для направления части газообразного кислорода в фильтр очистки выхлопных газов, причем газовая смесь, подаваемая из подающего трубопровода в камеру сгорания, может содержать оставшийся газообразный кислород (то есть часть газообразного кислорода, не направленную в фильтр очистки отработавших газов) и газообразный водород, а также переведенные в газообразную форму органические соединения.

При этом газообразный кислород можно отделять от газообразного водорода, по существу, в любой точке. Также возможен вариант, в котором газообразный кислород и водород будут направляться из электролизной камеры в камеру сгорания, не разделяясь, в то время как часть этой гремучей газовой смеси (то есть смеси газообразного кислорода и газообразного водорода) будет отводиться в отдельный трубопровод и лишь там разделяться с помощью разделительного средства на газообразный кислород и отделенный от него газообразный водород.

Выгодным образом, к электролизной камере подведен электрический ток, позволяющий получать газообразный водород и газообразный кислород в электролизной камере. Кроме того, в камеру подают воду, из которой производят газообразный водород и газообразный кислород. Предпочтительно, предусмотрено управляющее устройство, рассчитанное на управление электрическим током и/или подачей воды в электролизную камеру и/или производительностью вакуумного насоса в зависимости от моментальной характеристики работы двигателя внутреннего сгорания. В частности, управление может осуществляться таким образом, чтобы количество газовой смеси увеличивалось с увеличением количества дизельного топлива, впрыскиваемого за определенный период времени. Соответственно, полученная газовая смесь не заменяет ископаемое топливо. Напротив, газовую смесь используют в качестве добавки, улучшающей характеристики процесса сгорания требуемым образом. Управляющее устройство способно регулировать ток и производительность насоса, в частности, таким образом, чтобы соотношение впрыснутого дизельного топлива и введенной газовой смеси оставалось, по существу, постоянным, то есть, по существу, не зависело от скорости впрыска и количества впрыскиваемого дизельного топлива. «По существу, постоянное количество» может допускать колебания вышеупомянутого соотношения в размере не более 10%, предпочтительно, не более 5%.

В предпочтительном варианте исполнения управляющее устройство может использовать в качестве моментальной характеристики работы двигателя внутреннего сгорания, в зависимости от которой осуществляется управление электрическим током и/или производительностью насоса, давление наддува двигателя внутреннего сгорания. При этом давлением наддува называют давление воздуха в воздухозаборной трубе двигателя внутреннего сгорания. Управляющее устройство может быть выполнено с возможностью повышения электрического тока и производительности насоса по мере повышения давления наддува. По существу, вместо давления наддува для управления можно использовать другое зависимое от него давление, например, давление выхлопных газов, в частности, перед турбонагнетателем. Для определения давления наддува и/или другого давления, используемого для управления, можно предусмотреть соответствующие устройства измерения давления. Кроме того, вместо давления можно использовать для управления величину, связанную с мощностью двигателя, например, сигнал педали акселератора или частоту вращения двигателя. Однако при определенных обстоятельствах использование таких электрических сигналов повышает вероятность ошибок по сравнению с управлением по давлению (наддува).

Кроме того, предпочтительно, предусмотрен воздушный насос для подачи воздуха в резервуар для газообразования. Под воздухом может пониматься окружающий воздух, в частности, смесь любых газов. С увеличением количества воздуха, закачиваемого в резервуар для газообразования, растет количество органических соединений, переведенных в газообразную форму. В результате увеличивается количество полученной газовой смеси. Это желательно в том случае, если двигатель внутреннего сгорания сжигает ископаемое топливо с особенно высокой скоростью и, соответственно, требует подачи особенно большого количества произведенной газовой смеси.

Для увеличения количества подаваемой газовой смеси с увеличением впрыскиваемого количества дизельного топлива, предпочтительно, производительность вакуумного насоса увеличивают при повышении давления наддува. Возможен вариант, в котором вакуумный насос будет работать с максимальной производительностью, когда давление наддува достигнет заданного значения. Если давление наддува превысит это заданное значение, было бы желательно дополнительно увеличить количество подаваемой газовой смеси. Хотя количество газообразного кислорода и газообразного водорода ограничено вакуумным насосом и электролизной камерой, с помощью воздушного насоса можно увеличить количество подаваемых органических соединений, переведенных в газообразную форму. Поэтому может быть предусмотрено дополнительное включение воздушного насоса при превышении давлением наддува заданного значения. В частности, производительность воздушного насоса можно увеличивать по мере превышения давлением наддува заданного значения. При этом вакуумный насос постоянно работает с максимальной производительностью. Хотя воздушный насос изменяет состав газовой смеси, это все равно лучше недостатка доступной газовой смеси. Такой вариант управления позволяет использовать вместо давления наддува другое давление, зависящее от давления наддува (например, давление выхлопных газов). Кроме того, вместо давления наддува можно использовать другую величину, увеличивающуюся с ростом мощности двигателя, например, частоту вращения двигателя.

В предпочтительном варианте может быть предусмотрен накопительный резервуар, соединенный с резервуаром для газообразования. Накопительный резервуар содержит органические соединения и используется для наполнения резервуара для газообразования. В альтернативном варианте может быть предусмотрено ручное заполнение резервуара для газообразования через запираемое отверстие на резервуаре для газообразования.

Выгодным образом, введение газовой смеси может способствовать воспламенению впрыснутого дизельного топлива в камере сгорания. Газовая смесь, содержащая гремучий газ, может ускорять сгорание. В предпочтительном варианте момент воспламенения может соответствовать углу коленчатого вала менее 20°, в частности 17°-19°, в частности, 17,5°-18,5° перед верхней мертвой точкой (поршня двигателя внутреннего сгорания). Такой момент воспламенения можно задавать и контролировать с помощью времени введения газовой смеси в камеру сгорания. Таким образом, в этом варианте исполнения воспламенение происходит ближе к верхней мертвой точке, чем обычно. Такой более поздний момент воспламенения можно выбрать потому, что сгорание согласно изобретению происходит особенно быстро. Таким образом, можно повысить давление в нужный момент времени.

Кроме того, изобретение относится к сухопутному транспортному средству, например, грузовому или легковому автомобилю, экскаватору или иному транспортному средству хозяйственного назначения с описанной силовой установкой транспортного средства.

Область применения описанных вариантов исполнения силовой установки транспортного средства определяет варианты способа, описываемого изобретением. Кроме того, предпочтительные варианты исполнения силовой установки транспортного средства, описываемой изобретением, в частности устройства управления такой установкой, равнозначны вариантам способа, описываемого изобретением.

Прочие преимущества и признаки изобретения раскрыты в нижеследующем описании со ссылкой на прилагаемую схематичную фигуру, на которой изображено:

Фиг. -: схематичное изображение варианта исполнения силовой установки транспортного средства, описываемой изобретением.

На фиг. 1 схематично изображен вариант исполнения силовой установки 100 транспортного средства, раскрытой в изобретении. Такая установка может быть частью сухопутного транспортного средства, в частности, грузового автомобиля, не показанного на фигуре.

К основным компонентам силовой установки 100 транспортного средства относится электролизная камера 20, предназначенная для получения газообразного водорода и газообразного кислорода, резервуар 30 для газообразования, предназначенный для перевода летучих органических соединений в газообразную форму, и двигатель 50 внутреннего сгорания, в который помимо ископаемого топлива подают полученный газообразный водород, газообразный кислород и газообразные органические соединения.

Добавление такой газовой смеси может ускорять сгорание дизельного или другого ископаемого топлива и уменьшать содержание вредных веществ в выхлопе.

Сначала в электролизной камере 20 с помощью электрической энергии преобразуют воду или другое исходное вещество в газообразный водород, газообразный кислород и, возможно, другие компоненты.

По системе 28 трубопроводов транспортируют полученный газообразный водород и полученный газообразный кислород. Два этих газа могут присутствовать, в частности, в виде смеси, то есть в виде гремучего газа. Для дальнейшей транспортировки в системе 28 трубопроводов предусмотрен вакуумный насос 25. Он создает разрежение в электролизной камере 20, что позволяет откачивать газообразный кислород и газообразный водород.

Кроме того, разрежение в электролизной камере 20 способствует переходу небольших количеств электролита, присутствующих в электролизной камере 20, из жидкой фазы в газообразную фазу. Это позволяет увеличить КПД электролизной камеры 20.

Система 28 трубопроводов направляет газообразный кислород и газообразный водород в резервуар 30 для газообразования. В этом резервуаре находятся органические соединения, например, метанол и/или этанол, подвергающиеся поверхностному газообразованию при введении газообразного водорода и газообразного кислорода. Для этого газообразный водород и газообразный кислород вводят в резервуар 30 для газообразования в нижней части, в частности, у дна резервуара 30 для газообразования. Таким образом, в резервуаре 30 для газообразования образуется газовая смесь, содержащая, по меньшей мере, газообразный водород, газообразный кислород и переведенные в газообразную форму органические соединения, в частности, метанол и/или этанол. Полученную газовую смесь транспортируют по подающему трубопроводу 38.

Подающий трубопровод 38 направляет полученную газовую смесь из резервуара 30 для газообразования в компрессор 42 турбонагнетателя 40. При этом газовую смесь можно направлять в компрессор 42 вместе с окружающим воздухом. Для этого может быть предусмотрен соответствующий трубопровод (не показанный на фигуре). Из турбонагнетателя 40 газовая смесь поступает в камеру 52 сгорания двигателя 50 внутреннего сгорания. В камере 52 сгорания газовая смесь воспламеняется и способствует сгоранию впрыснутого дизельного топлива.

Выхлопные газы поступают из камеры 52 сгорания через выхлопную трубу 54 на турбину 44 турбонагнетателя 40. Давление выхлопных газов используется турбиной 44 выхлопных газов для транспортировки газовой смеси с помощью компрессора 42 в направлении двигателя 50 внутреннего сгорания. После турбины 44 выхлопные газы поступают на фильтр 60 выхлопных газов.

Подача газовой смеси в камеру 52 сгорания должна быть тем больше, чем больше количество впрыснутого дизельного топлива. Для этого, в том числе, используют турбонагнетатель 40. Компрессор 42 турбонагнетателя 40 приводится в действие турбиной 44 выхлопных газов. Турбина приводит в действие компрессор 42 тем сильнее, чем выше давление выхлопных газов в турбине 44 выхлопных газов. Если в камере 52 сгорания сгорает лишь небольшое количество дизельного топлива, давление в турбине 44 выхлопных газов будет низким, и компрессор 42 обеспечит всасывание лишь небольшого объема из подающего трубопровода 38. Если, напротив, в камере 52 сгорания будет сжигаться большее количество дизельного топлива, компрессор 42 будет всасывать большее количество газовой смеси из подающего трубопровода 38.

Кроме того, количеством полученной газовой смеси можно управлять по мере необходимости. Для этого предусмотрено управляющее устройство 10, способное, в частности, регулировать электрический ток, протекающий через электролизную камеру 20, и, тем самым, задавать количество произведенного газообразного водорода и газообразного кислорода. Кроме того, управляющее устройство 10 может управлять вакуумным насосом 25 и, тем самым, количеством газообразного водорода и газообразного кислорода, подаваемым из электролизной камеры 20 в резервуар 30 для газообразования. Чтобы увеличить количество полученной газовой смеси, можно увеличить электрический ток и производительность вакуумного насоса 25. Количество полученной газовой смеси может быть тем больше, чем выше скорость или объем впрыска дизельного топлива в камеру 52 сгорания. Мерой может служить давление наддува двигателя 50 внутреннего сгорания. Так, управляющее устройство 10 может быть выполнено с возможностью увеличения производительности вакуумного насоса 25 и электрического тока в электролизной камере 20 по мере увеличения давления наддува. Могут быть предусмотрены соответствующие устройства измерения давления. В представленном примере предусмотрены устройства 12 измерения давления, измеряющие давление выхлопных газов перед турбонагнетателем 40. Такое давление выхлопных газов также можно использовать для управления количеством производимой газовой смеси.

Может оказаться желательным подавать в турбонагнетатель 40 больше газовой смеси, чем это возможно при максимальном электрическом токе, протекающем через электролизную камеру 20, и максимальной производительности вакуумного насоса 25. В частности, для этого дополнительно предусмотрен воздушный насос 35. Он нагнетает воздух, в частности, окружающий воздух, в резервуар 30 для газообразования и, следовательно, ускоряет переход органических соединений в газообразное состояние. Может оказаться выгодным вариант, в котором трубопровод от воздушного насоса 35 и система 28 трубопроводов на вакуумном насосе 25 будут выходить в общую линию, вследствие чего воздух из воздушного насоса 35 и газообразные водород и кислород, полученные электролизом, будут поступать в резервуар 30 для газообразования через одни и те же форсунки. В других вариантах исполнения может оказаться выгодным поступление воздуха из воздушного насоса 35 и полученного газообразного водорода и газообразного кислорода в резервуар 30 для газообразования по раздельным трубопроводам.

Производительность воздушного насоса 35 также регулируется управляющим устройством 10. Возможен вариант, в котором воздушный насос 35 будет работать только тогда, когда через электролизную камеру 20 будет протекать максимальный ток, а вакуумный насос 25 будет работать с максимальной производительностью.

Для повышения эффективности очистки фильтра 60 выхлопных газов на фильтр можно подавать газообразный кислород из электролизной камеры 20. В представленном варианте исполнения для этого используют трубопровод 62, ведущий от электролизной камеры 20 к фильтру 60 выхлопных газов. В зависимости от варианта исполнения может оказаться предпочтительной конструкция электролизной камеры 20, в которой газообразный кислород отделяют от газообразного водорода и транспортируют по трубопроводу 62 отдельно, либо транспортируют газообразный кислород и газообразный водород по трубопроводу 62 совместно.

Благодаря добавлению полученной газовой смеси к ископаемому энергоносителю в камере 52 сгорания можно значительно ускорить сгорание. В результате воспламенение может происходить незадолго до верхней мертвой точки поршня двигателя 50 внутреннего сгорания, что позволяет повысить КПД. Кроме того, уменьшается количество вредных веществ в выхлопных газах.

1. Силовая установка транспортного средства, содержащая:

двигатель (50) внутреннего сгорания для приведения в движение транспортного средства,

причем двигатель (50) внутреннего сгорания содержит камеру (52) сгорания с форсунками для впрыска дизельного топлива в указанную камеру (52) сгорания,

подающий трубопровод (38) для подачи газовой смеси в камеру (52) сгорания,

электролизную камеру (20) для получения газообразного водорода и газообразного кислорода, и

вакуумный насос (25) для откачивания газообразного водорода и газообразного кислорода из электролизной камеры (20),

отличающаяся тем, что:

предусмотрен резервуар (30) для газообразования с поступившими в него летучими органическими соединениями, в частности метанолом или этанолом,

предусмотрен воздушный насос (35), предназначенный для нагнетания воздуха в резервуар (30) для газообразования,

газовая смесь содержит переведенные в газообразную форму летучие органические соединения из резервуара (30) для газообразования, а также, по меньшей мере, часть газообразного водорода и газообразного кислорода.

2. Силовая установка транспортного средства по п. 1,

отличающаяся тем, что

вакуумный насос (25) и резервуар (30) для газообразования расположены таким образом, чтобы газообразный водород и кислород можно было, по меньшей мере, частично транспортировать вакуумным насосом (25) из электролизной камеры (20) в резервуар (30) для газообразования с целью создания газовой смеси.

3. Силовая установка транспортного средства по любому из пп. 1, 2,

отличающаяся тем, что

электролизная камера (20) и система трубопроводов от электролизной камеры (20) к резервуару (30) для газообразования выполнены с возможностью совместной транспортировки газообразного водорода и газообразного кислорода в виде гремучего газа.

4. Силовая установка транспортного средства по любому из пп. 1-3,

отличающаяся тем, что

предусмотрен турбонагнетатель (40),

при этом подающий трубопровод (38) выполнен с возможностью направления газовой смеси через компрессор (42) турбонагнетателя (40) в камеру (52) сгорания.

5. Силовая установка транспортного средства по любому из пп. 1-4,

отличающаяся тем, что

предусмотрено введение газообразного водорода и газообразного кислорода, направляемых в резервуар (30) для газообразования, через несколько форсунок в нижней части резервуара (30) для газообразования.

6. Силовая установка транспортного средства по любому из пп. 1-5,

отличающаяся тем, что

предусмотрен фильтр (60) выхлопных газов для очистки выхлопных газов,

имеется разделитель, предназначенный для разделения газообразного водорода и газообразного кислорода, которые можно производить в электролизной камере (20),

имеется трубопровод (62), предназначенный для направления части газообразного кислорода на фильтр (60) выхлопных газов,

причем газовая смесь, направляемая из подающего трубопровода (38) в камеру (52), сгорания содержит оставшийся газообразный кислород и газообразный водород, а также переведенные в газообразную форму органические соединения.

7. Силовая установка транспортного средства по любому из пп. 1-6,

отличающаяся тем, что

к электролизной камере (20) подведен электрический ток, позволяющий получать в электролизной камере (20) газообразный водород и газообразный кислород, и

предусмотрено управляющее устройство (10), выполненное с возможностью управления электрическим током, и/или подачей воды в электролизную камеру (20), и/или производительностью вакуумного насоса (25) в зависимости от моментальной характеристики работы двигателя внутреннего сгорания.

8. Силовая установка транспортного средства по п. 7,

отличающаяся тем, что

управляющее устройство (10) выполнено с возможностью использовать давление наддува двигателя (50) внутреннего сгорания в качестве моментальной характеристики работы двигателя внутреннего сгорания, в зависимости от которой осуществляют управление электрическим током и/или производительностью вакуумного насоса (25), и

управляющее устройство (10) выполнено с возможностью повышения электрического тока и производительности насоса по мере повышения давления наддува.

9. Сухопутное транспортное средство,

содержащее силовую установку транспортного средства по любому из пп. 1-8.

10. Способ эксплуатации силовой установки транспортного средства, согласно которому

транспортное средство приводят в движение с помощью двигателя (50) внутреннего сгорания,

в камеру (52) сгорания двигателя (50) внутреннего сгорания через форсунки впрыскивают дизельное топливо,

в электролизной камере (20) получают газообразный водород и газообразный кислород,

газообразный водород и газообразный кислород откачивают из электролизной камеры (20) вакуумным насосом (25),

отличающийся тем, что

летучие органические соединения, в частности метанол или этанол, переводят в газообразную форму в резервуаре (30) для газообразования,

в резервуар (30) для газообразования нагнетают воздух воздушным насосом (35),

газовую смесь, содержащую переведенные в газообразную форму летучие органические соединения, а также, по меньшей мере, часть газообразного водорода и газообразного кислорода, направляют в камеру (52) сгорания.

11. Способ по п. 10,

отличающийся тем, что

в электролизной камере (20) с помощью вакуумного насоса (25) создают разрежение, в частности давление ниже 1 бар, в частности от 200 до 700 мбар, в частности от 300 до 600 мбар.

12. Способ по п. 10 или 11,

отличающийся тем, что

вакуумный насос (25) откачивает из электролизной камеры (20) газ в количестве, не превышающем достаточного количества для заполнения газом четверти электролизной камеры.

13. Способ по любому из пп. 10-12,

отличающийся тем, что

момент воспламенения соответствует углу коленчатого вала менее 20°, в частности от 17° до 19°, в частности от 17,5° до 18,5° перед верхней мертвой точкой.

14. Способ по любому из пп. 10-13,

отличающийся тем, что

вакуумный насос (25) работает с максимальной производительностью, когда характеристика мощности двигателя, в частности давление наддува двигателя (50) внутреннего сгорания, достигает заданного порогового значения, и

дополнительно задействуют воздушный насос (35), нагнетающий воздух в резервуар (30) для газообразования, когда данная характеристика превышает заданное пороговое значение.



 

Похожие патенты:

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

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 системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложенный двигатель внутреннего сгорания включает в себя цилиндр 10 с камерой сгорания 50 и поршень 12, селективно изменяющий объем камеры сгорания.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к установкам для очистки забираемого из атмосферы воздуха перед подачей его в турбокомпрессор газотурбинной установки (ГТУ).

Предлагаемое воздухоочистительное устройство газотурбинной установки выполнено для повышения мощности, отдаваемой от газотурбинной установки. Отличие предлагаемого устройства состоит в том, что оно снабжено вентилятором.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам работы двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к регенератору отработавших газов с катализатором для нейтрализации отработавших газов. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам дизелей. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, работающим на водороде. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к транспорту и энергомашиностроению, конкретно к системам управления двигателем внутреннего сгорания. Предложен способ управления двигателем внутреннего сгорания (3), работающим на основном и альтернативном топливе, включающий измерение параметров режимов работы двигателя с помощью множества датчиков, передачу сигналов датчиков в микропроцессорный контроллер (6), формирование на их основе сигналов управления расходом топлива, выбор сигналов управления в зависимости от вида топлива, подачу сигналов управления на исполнительный орган дозирования (2 и 10) соответствующего топлива в двигатель.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе питания дизелей автотракторных средств. Двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства содержит бак минерального топлива 1, бак растительного масла 2, фильтры грубой очистки минерального топлива 3 и растительного масла 4, топливный фильтр тонкой очистки 5, электрические насосы подачи минерального топлива 7 и растительного масла 8, топливный насос высокого давления 9, форсунки 10 и смеситель 11, во входных каналах которого установлены нагнетательные 15, 16 и перепускные клапаны 17, 18 и электродозаторы 19, 20, электрически соединенные с электронным блоком управления (ЭБУ) 21, трехпозиционный электропереключатель 25, датчик нагрузочно-скоростного режима 22 и терморезистор 23, размещенный во входном канале топливного насоса высокого давления 9, настроенный на температуру срабатывания 30±2°С и электрически соединенный через усилитель электрического сигнала с электронасосом подачи растительного масла 8 и ЭБУ 21.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Раскрыт способ работы двигателя (10) внутреннего сгорания с самовоспламенением, который предназначен для работы с первым топливом (дизельным топливом) и/или со вторым топливом (газовым топливом) или со смесью из двух топлив.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Изобретение предлагает способ и эмульгирующее устройство для эксплуатации дизельного двигателя на эмульсии вода-дизтопливо, в которой фракция воды изменяется в зависимости от режима работы двигателя, и/или эмульгирующего устройства, и/или участков инжекционной линии, которые промываются чистым дизельным топливом при остановке двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Изобретение предлагает способ и эмульгирующее устройство для эксплуатации дизельного двигателя на эмульсии вода-дизтопливо, в которой фракция воды изменяется в зависимости от режима работы двигателя, и/или эмульгирующего устройства, и/или участков инжекционной линии, которые промываются чистым дизельным топливом при остановке двигателя.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к определению характеристик периода смешанного расходования топлива. Техническим результатом является повышение эффективности установления характеристик периода смешанного расходования топлива.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы для точного нахождения изменчивости показаний датчика содержания кислорода во впускном воздухе или датчика содержания кислорода в отработавших газах.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены системы и способы для улучшения сгорания в двигателе с высоким разбавлением отработавшими газами.

Способ и система регулирования режимов работы двухтопливного двигателя внутреннего сгорания относится к областям автомобильной электроники и импульсной техники.

Изобретение относится к управлению расходом топлива в двигателе системы гибридного транспортного средства. Техническим результатом является повышение топливной экономичности в системе гибридного транспортного средства.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для улучшения смазывания с нулевым расходом (СНР) топливного насоса высокого давления (ТНВД), соединенного с форсунками непосредственного впрыска топлива через топливную рампу непосредственного впрыска.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи для двигателей внутреннего сгорания. Заявлена силовая установка транспортного средства, содержащая ДВС 50 для приведения в движение транспортного средства. ДВС 50 содержит камеру сгорания 52 с форсунками для впрыска дизельного топлива, электролизную камеру 20 для получения газообразного водорода и газообразного кислорода и вакуумный насос 25 для откачивания газообразного водорода и газообразного кислорода из электролизной камеры 20. Силовая установка транспортного средства содержит резервуар 30 для газообразования, в котором летучие органические соединения, в частности метанол или этанол, переводятся в газообразную форму, а также подающий трубопровод 38 для подачи газовой смеси в камеру сгорания, причем газовая смесь содержит переведенные в газообразную форму летучие органические соединения, а также, по меньшей мере, часть газообразного водорода и газообразного кислорода. В силовой установке могут быть применены турбокомпрессор 40, содержащий компрессор 42 и турбину 44, а также воздушный насос 35 для подачи воздуха в резервуар для газообразования 30, управляемый управляющим устройством 10, и фильтр 60 очистки выхлопных газов. Также предложен соответствующий способ эксплуатации силовой установки транспортного средства. Изобретение позволяет повысить КПД двигателя и снизить выбросы вредных веществ с выхлопными газами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх