RU2002096C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к теплотехнике и может быть использовано в автомобильной промышленности.The invention relates to heat engineering and can be used in the automotive industry.

Известно устройство дл  обезвреживани  отработавших газов системы Vaptre, содержащее котел, имеющий в поперечном сечении кольцеобразную- форму с легким сужением дл  предотвращени  выхода из стро , чтобы позволить использовать воду в качестве рабочего тела тепловой трубки .A Vaptre system for neutralizing exhaust gases is known, comprising a boiler having a ring-shaped cross-section with a slight narrowing to prevent failure, in order to allow water to be used as the working fluid of the heat pipe.

Устройство работает следующим образом . При подводе тепла к котлу передача тепла происходит со всей поверхности испарител . Пар поднимаетс  по трубке к впускному патрубку, где охлаждаетс  и конденсируетс . Конденсат под действием силы т жести стекает в котел.The device operates as follows. When heat is supplied to the boiler, heat transfer occurs from the entire surface of the evaporator. Steam rises through the pipe to the inlet, where it cools and condenses. Condensate flows by gravity into the boiler.

Однако это устройство не обеспечивает эффективного отвода тепла к впускному патрубку из-за низких величин теплопередачи .However, this device does not provide efficient heat removal to the inlet pipe due to low heat transfer values.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  обезвреживани  отработавших газов типа Vapire, представл ющее собой гор чий участок впускного трубопровода, в котором используетс  теплова  трубка дл  передачи энергии от отработавших газов к поступающим в трубопровод капельками топлива.Closest to the invention is a Vapire-type exhaust gas neutralization device, which is a hot section of the inlet pipe that uses a heat pipe to transfer energy from the exhaust gases to the fuel droplets entering the pipe.

Устройство работает следующим образом , При работе жидкость в теплообменной трубке нагреваетс  отработавшими газами и после закипани  пары поднимаютс  и конденсируютс  в верхней (холодной) части трубки. Тепло, выдел емое при конденсации жидкости, используетс  дл  испарени  бензина в горючей смеси до ее поступлени  в цилиндры. Конденсированна  жидкость возвращаетс  в основание трубки под действием силы т жести, тем самым обеспечива  возможность повторени  цикла,The device operates as follows. During operation, the liquid in the heat exchange tube is heated by the exhaust gases and, after boiling, the vapors rise and condense in the upper (cold) part of the tube. The heat generated during condensation of the liquid is used to vaporize gasoline in the combustible mixture before it enters the cylinders. The condensed liquid is returned to the base of the tube by gravity, thereby making it possible to repeat the cycle.

Данное устройство не обеспечивает эффективного испарени  топлива из-за ограниченности теплопередающей способности тепловой трубки, обусловленной гидравлическими сопротивлени ми из-за встречного движени  пара и жидкости,This device does not provide efficient evaporation of fuel due to the limited heat transfer ability of the heat pipe due to hydraulic resistance due to the oncoming movement of steam and liquid,

Цель изобретени  - интенсификаци  испарени  топлива.The purpose of the invention is to enhance the evaporation of fuel.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  обезвреживани  отработавших газов, содержащем выхлопной и расположенный после карбюратора впускной патрубки теплового двигател , соединенные между собой тепловой трубой с капилл рно-пористой структурой и с промежуточным теплоносителем, новым  вл етс  то, что испаритель тепловой трубы выполнен в виде трубки, например, овального сечени , снабжен капилл рно-пористой вставкой и внешним пластинчатым теплообменником и размещен внутри выхлопного патрубка, конденсатор выполнен в виде камеры , корпус которой соединенно стенкой впускного патрубка с образованием жидкостного коллектора-растекател  перед выступающими канавками внешней поверхности конденсатора, обращенной непосредственно в канал впускного патрубка, камера конденсатора соединена с испарителем трубкой, кроме того, камера внутри конденсатора выполнена в виде цилиндра, переход щего в конус, а канавки на анеш5 ней поверхности конденсатора выполнены с гидравлическим уклоном i 0,01-0,03 в сторону коллектора-растекател .The goal is achieved in that in the device for the treatment of exhaust gases, containing the exhaust and located after the carburetor inlet nozzles of the heat engine, interconnected by a heat pipe with a capillary-porous structure and with an intermediate coolant, is new that the heat pipe evaporator is made in the form of a tube, for example, of oval cross-section, equipped with a capillary-porous insert and an external plate heat exchanger and placed inside the exhaust pipe, the condenser is made in de chamber, the housing of which is connected by the wall of the inlet pipe with the formation of a liquid manifold-spreading agent in front of the protruding grooves of the outer surface of the condenser, directly facing the channel of the inlet pipe, the condenser chamber is connected to the evaporator by a tube, in addition, the chamber inside the condenser is made in the form of a cylinder passing into the cone, and the grooves on the surface of the condenser are made with a hydraulic slope i of 0.01-0.03 towards the collector-spreader.

Как показывает анализ аналогов, испаритель , конденсатор, канавчата  поверх0 ность, коллектор-растекатель сами по себе известны. Однако их размещение на впускном и выпускных патрубках, соединенные между собой, и нова  взаимосв зь, обусловленна  размещением испарител  с пластин5 чатым теплообменником в выпускном патрубке, а конденсатора непосредственно во впускном патрубке, позвол ет обеспечить интенсификацию утилизационного процесса путем разбиени  пленки и высоко0 эффективного испарени  и только на локальном участке с высокой плотностью испарени  топлива, на основе чего можно сделать вывод, что изобретение обладает существенными отличи ми.As the analysis of analogues shows, an evaporator, a condenser, a grooved surface, a collector-spreading device are known per se. However, their placement on the inlet and outlet nozzles, interconnected, and a new relationship due to the placement of the evaporator with a plate heat exchanger in the outlet pipe, and the condenser directly in the inlet pipe, allows for the intensification of the utilization process by breaking the film and highly efficient evaporation and only in a local area with a high density of fuel vaporization, on the basis of which it can be concluded that the invention has significant differences.

5 Положительный эффект заключаетс  в том, что в изобретении обеспечиваетс  интенсификаци  испарени  топлива, его полна  гомогенизаци  и тем самым лучшее сгорание и обезвреживание отработавших5 The positive effect is that the invention provides for the intensification of the evaporation of fuel, its complete homogenization and thereby better combustion and disposal of spent fuel

0 газов путем утилизации тепла отработавших газов выхлопного патрубка при помощи отдельного двухфазного термосифона. Это позвол ет исключить работу карбюратора на положительных режимах.0 gases by utilizing the heat of the exhaust gases of the exhaust pipe using a separate two-phase thermosiphon. This eliminates the carburetor operation in positive modes.

5 На фиг. 1 показана принципиальна  схема устройства дл  обезвреживани  отработавших газов; на фиг. 2 и 3 - разрезы А-А и Б-Б на фиг, 1 соответственно,5 in FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for treating exhaust gases; in FIG. 2 and 3 - sections aa and bb in FIG. 1, respectively,

Устройство дл  обезвреживани  отра0 ботавших газов содержит выхлопной 1 и расположенный после карбюратора впускной 2 патрубки, соединенные между собой тепловой трубой 3, выполненной в виде, например , двухфазного термосифона теплово5 го двигател  (не показан) с испарителем 4 и конденсатором 5. Испаритель тепловой трубы выполнен в виде трубки, например, удо- бообтекаемого овального сечени , снабжен капилл рно-пористей вставкой 6 и внешним пластинчатым теплообменником 7. Конденсатор 5 выполнен в виде камеры 8, корпус которой соединен со стенкой впускного патрубка 2 с образованием внешнего кольцевого коллектора-рзстекател  9 перед выступающими канавками 10 поверхности конденсатора 5, обращенной непосредственно в канал впускного патрубка 2. Камера 8 конденсатора соединена с испарителем 4 цилиндрической трубкой, переход щей в конус, что позвол ет5 уменьшить гидравлическое сопротивление и увеличить теплопе- редзющую способность. Канавки 10 на внешней поверхности конденсатора 5 с целью создани  малого подпора и равномерного растекани  пленки (а затем и интенсивного испарени ) выполнены с гидравлическим уклоном i 0,01-0.03 в сторону коллектора-растекател  9. При большем гидравлическом уклоне увеличиваетс  подпор, что увеличивает сопротивление, а при меньшем ухудшаетс  растекаемость, что приводит к осушке канавок на большей их длине.The device for neutralizing exhaust gases contains exhaust 1 and inlet 2 located after the carburetor, connected by a heat pipe 3, made in the form, for example, of a two-phase thermosiphon of a heat engine (not shown) with an evaporator 4 and a condenser 5. The heat pipe evaporator is made in the form of a tube, for example, of a streamlined oval cross section, it is equipped with a capillary-porous insert 6 and an external plate heat exchanger 7. The condenser 5 is made in the form of a chamber 8, the body of which is connected to the wall of the inlet pipe 2 with the formation of an external annular collector-glass 9 in front of the protruding grooves 10 of the surface of the condenser 5, facing directly to the channel of the inlet pipe 2. The condenser chamber 8 is connected to the evaporator 4 by a cylindrical tube passing into the cone, which allows 5 to reduce the hydraulic resistance and increase heat transfer ability. The grooves 10 on the outer surface of the condenser 5 in order to create a small back pressure and uniform spreading of the film (and then intensive evaporation) are made with a hydraulic slope i 0.01-0.03 towards the collector-spreading device 9. With a larger hydraulic slope, the backwater increases, which increases the resistance and with less, the spreadability deteriorates, which leads to the drying of the grooves over their greater length.

Устройство дл  обезвреживани  отработавших газов работает следующим образом .A device for neutralizing exhaust gases is as follows.

При запуске теплового двигател  нагретые выхлопные газы заполн ют патрубок 1 а по впускному патрубку 2 движетс  топли- вовоздушна  смесь, причем часть неиспарившегос  топлива перемещаетс  в виде тонкой пленки по внутренней поверхностиWhen the heat engine starts, heated exhaust gases fill the nozzle 1 and the fuel-air mixture moves along the inlet nozzle 2, and part of the non-evaporated fuel moves in the form of a thin film on the inner surface

Claims (4)

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащий соединенные между собой тепловой трубой с капилл рно-пористой структурой и с промежуточным теплоносителем впускной и выпускной патрубки, отличающийс  тем, что. с целью повышени  экономичности и снижени  токсичности путем интенсификации процесса испарени  топлива, на входе тепловой трубы установлен испаритель, выполненный в виде трубки овального сечени  и снабжен капилл рно-пористой вставкой, внешним пластинчатым теплообменником и размещен в выхлопном патрубке , а на выходе тепловой трубы - конденсатор, выполненный в виде камеры, корпус которой соединен со стенкой впускного патрубка с образованием жидкостного коллектора-растекател , причем внешн   поверхность корпуса камеры, обращенна  к впускному патрубку, выполнена гофрированной и образует часть, внутренней поверхности впускного патрубпатрубка 1. INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising inlet and outlet pipes interconnected by a heat pipe with a capillary-porous structure and with an intermediate heat carrier, characterized in that. In order to increase efficiency and reduce toxicity by intensifying the process of fuel evaporation, an evaporator made in the form of an oval-shaped tube and equipped with a capillary-porous insert, an external plate heat exchanger and placed in the exhaust pipe is installed at the inlet of the heat pipe, and a condenser is installed at the outlet of the heat pipe made in the form of a chamber, the housing of which is connected to the wall of the inlet pipe with the formation of a liquid manifold-spreading, and the outer surface of the housing of the chamber is facing the inlet pipe is corrugated and forms part of the inner surface of the inlet pipe 2. При обтекании выхлопными газами испарител  4 двухфазного термосифона с пластинчатым теплообменником 7 промежуточный теплоноситель в кэпилл р5 но-пористой вставке 6 испар етс , а паровой поток по трубке поднимаетс  в камеру 8 конденсатора 5, где конденсируетс , а отдава  тепло через стенку поверхности, по канавкам 10 которой перемещаетс  топливо.2. When the evaporator 4 flows around a two-phase thermosiphon with a plate heat exchanger 7, the intermediate coolant in capill p5 of the non-porous insert 6 evaporates, and the steam flow through the tube rises into the chamber 8 of the condenser 5, where it condenses, and heat is transferred through the surface wall along the grooves 10 of which the fuel moves. 0 Последнее интенсивно испар етс , превраща сь в пар. Образовавшийс  конденсат промежуточного теплоносител  в камере 8 стекает под действием гравитационных и капилл рных сил по трубке в испаритель 4 тер5 мосифона. Испарительно-конденсационный цикл замыкаетс .0 The latter evaporates vigorously, turning into steam. The resulting condensate of the intermediate heat carrier in the chamber 8 flows under the action of gravitational and capillary forces through a tube into the evaporator 4 ter5 of the mosfon. The evaporative condensation cycle is closed. При изменении подводимой тепловой нагрузки к испарителю (снижение температуры выхлопных газов) автоматическиWhen the heat input to the evaporator is changed (exhaust temperature reduction) automatically 0 уменьшаетс  температурный перепад и передаваема  теплова  мощность.0 decreases the temperature drop and the transmitted heat output. Использование предлагаемого изобретени  позвол ет улучшить испарение гомогенизировать топливовоздушную смесь заThe use of the present invention improves evaporation to homogenize the air-fuel mixture over 5 счет утилизации тепла выхлопных газов, интенсификации испарени  жидкой пленки топлива в канавках и улучшени  сжигани  топлива и тем самым уменьшить токсичность отработавших выхлопных газов.5 by utilizing the heat of the exhaust gases, enhancing the evaporation of the liquid film of fuel in the grooves and improving the combustion of the fuel, and thereby reduce the toxicity of the exhaust gases. 00 (56) Автомобильна  промышленность, 1976, №8,с.10.(56) Automotive industry, 1976, No. 8, p.10. 5 кз, а коллектор-растекатель расположен перед гофрированной поверхностью по ходу промежуточного теплоносител , причем камера соединена ,при помощи трубки с испарителем.5 kz, and the collector-spreader is located in front of the corrugated surface along the intermediate coolant, and the camera is connected, using a tube to the evaporator. 0 2. Двигатель по п.1, отличающийс  тем, что внутренн   поверхность камеры выполнена цилиндрической в верхней части и конической в нижней части.0 2. The engine according to claim 1, wherein the inner surface of the chamber is cylindrical in the upper part and conical in the lower part. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийс 3. The engine according to claims 1 and 2, characterized 5 тем, что гофры выполнены в форме пр моугольного треугольника в продольном сечении с гидравлическим уклоном i относительно оси впускного патрубка, причем пр ма  лини , совпадающа  с гипотенузой пр моугольного треугольника, пересекает ось впускного патрубка за зоной установки камеры по ходу топливо- воздушной смеси, а 1-0,01 0,03.5 in that the corrugations are made in the form of a right-angled triangle in longitudinal section with a hydraulic slope i relative to the axis of the inlet pipe, and the straight line coinciding with the hypotenuse of the right-angled triangle intersects the axis of the inlet pipe behind the chamber installation zone along the fuel-air mixture, and 1-0.01 0.03. 5 5 4. Двигатель по пп.1 - 3, отличающийс  тем, что в качестве промежуточного теплоносител  используют дистиллированную воду.4. An engine according to claims 1 to 3, characterized in that distilled water is used as an intermediate heat carrier. 00 А-/1A- / 1 фиг. 2FIG. 2 tpf/е.Зtpf / e.Z