UA133978U - METHOD OF IMPROVING RADIATOR OPERATION AND REDUCING TEMPERATURES OF EMISSION GASES OF ENVIRONMENTAL EQUIPMENT - Google Patents

Abstract

Спосіб покращення роботи радіатора та зниження температури викидних газів двигунів наземних транспортних засобів полягає у відборі щонайменше частини охолоджуючого повітря після радіатору та його подачі до вихрової труби, в якій повітря розділяється на теплий та холодний потоки. Застосовують низьконапірну вихрову трубу; одну частину повітря з вихрової труби змішують із потоком повітря, що подається на радіатор, а іншу частину повітря, з вихрової труби змішують з викидними газами двигуна; при цьому вибір холодної або теплої частини розділеного у вихровій трубі повітря, що йде на змішування, здійснюють залежно від температури довколишнього повітря.A way to improve the operation of the radiator and reduce the temperature of the exhaust gases of the engines of land vehicles is to select at least part of the cooling air after the radiator and its supply to a vortex in which the air is divided into warm and cold streams. Apply a low-pressure vortex tube; one part of the air from the vortex is mixed with the flow of air supplied to the radiator, and the other part of the air from the vortex is mixed with the engine exhaust gases; the choice of cold or warm part divided in the vortex tube, the mixing air is carried out depending on the temperature of the surrounding air.

Description

Корисна модель належить до двигунів внутрішнього згоряння наземних транспортних засобів, а саме, двигунів внутрішнього згоряння з радіаторною системою охолодження.The useful model relates to internal combustion engines of land vehicles, namely, internal combustion engines with a radiator cooling system.

Запропонована корисна модель дозволяє підвищити надійність функціонування системи двигуна у різних погодних та кліматичних умовах та зменшити шкідливі викиди у довкілля за рахунок зменшення температури викидних газів.The proposed useful model makes it possible to increase the reliability of the operation of the engine system in various weather and climatic conditions and to reduce harmful emissions into the environment by reducing the temperature of exhaust gases.

Відомий спосіб для циркуляції викидних газів через вихрову трубу з метою охолодження викидних газів двигуна внутрішнього згоряння (патент США Мо б 895 752 від 24 травня 2005р.,A known method for circulating exhaust gases through a vortex tube for the purpose of cooling exhaust gases of an internal combustion engine (US patent No. 895,752 dated May 24, 2005,

М.Кл. РО02Н33/44; РО2М25/06) (1), який полягає у подачі викидних газів після камери згоряння до вихрової труби та розподілення цього потоку на гарячий потік та відносно холодний потік.M.Kl. РО02Н33/44; РО2М25/06) (1), which consists in supplying exhaust gases after the combustion chamber to the vortex tube and dividing this flow into a hot flow and a relatively cold flow.

Гарячий потік подається на турбіну турбонаддувального пристрою, а відносно холодний потік змішується із повітрям після компресору турбонаддувального пристрою. Суттєвим недоліком цього способу є обмеженість його застосування, а також неможливість застосування в системах двигунів із радіаторним охолодженням.The hot stream is fed to the turbocharger's turbine, and the relatively cold stream is mixed with air after the turbocharger's compressor. A significant drawback of this method is the limitation of its application, as well as the impossibility of application in engine systems with radiator cooling.

Відомий також спосіб охолодження повітря, що забирається із довкілля у двигун внутрішнього згоряння (патент США Мо 7 198 036 від З квітня 2007 р., М.Кл. ЕО2М15/00) |21, який полягає у використанні вихрової труби для розділення повітря, яке подається на неї з повітряного компресора, тобто під високим тиском. У вихровій трубі потік повітря розподіляється на холодну та гарячу частини. Холодна частина повітря з вихрової труби подається в систему двигуна. Суттєвими недоліками способу є підвищена енергоємність, обумовлена застосуванням компресора та неможливість забезпечення нормального функціонування системи охолодження двигуна в умовах низьких температур навколишнього повітря.There is also a known method of cooling the air taken from the environment into the internal combustion engine (US patent No. 7,198,036 dated April 3, 2007, M.Kl. ЕО2М15/00) |21, which consists in using a vortex tube to separate the air, which supplied to it from an air compressor, i.e. under high pressure. In the vortex tube, the air flow is divided into cold and hot parts. The cold part of the air from the vortex tube is fed into the engine system. The significant disadvantages of the method are the increased energy consumption due to the use of the compressor and the impossibility of ensuring the normal functioning of the engine cooling system in conditions of low ambient air temperatures.

Відомий спосіб охолодження повітря, що забирається із навколишнього середовища у двигун транспортного засобу (патент США Мо 9 683 528 від 20 червня 2017 р., М.Кл. ЕО1М3/00,A known method of cooling air taken from the environment into the vehicle engine (US patent Mo 9,683,528 dated June 20, 2017, M.Kl. EO1M3/00,

ЕО2М35/00) ІЗ), вибраний за прототип, який полягає у тому, що повітря, стиснуте у компресорі, подається на теплообмінник забірного повітря системи двигуна, після якого поступає у вихрову трубу, в якій розподіляється на холодну та гарячу частини. Холодна частина повітря подається знову на компресор, де змішується із навколишнім повітрям, а гаряча частина змішується з викидними газами двигуна. Суттєвими недоліками прототипу є підвищена енергоємністьЕО2М35/00) ИЗ), chosen for the prototype, which consists in the fact that the air compressed in the compressor is supplied to the heat exchanger of the intake air of the engine system, after which it enters the vortex tube, in which it is divided into cold and hot parts. The cold part of the air is fed back to the compressor, where it mixes with the ambient air, and the hot part mixes with the exhaust gases of the engine. Significant disadvantages of the prototype are increased energy consumption

Зо двигуна, а також те, що тепло гарячої частини повітря після вихрової труби не використовується.From the engine, as well as the fact that the heat of the hot part of the air after the vortex tube is not used.

Задача корисної моделі: - підвищити надійність функціонування системи двигуна у різних погодних та кліматичних умовах; - зменшити рівень шкідливих викидів у довкілля; - зменшити рівень енергоємності двигуна.The task of the useful model: - to increase the reliability of the engine system functioning in different weather and climatic conditions; - reduce the level of harmful emissions into the environment; - reduce the level of energy consumption of the engine.

Поставлена задача вирішується тим, що відібране після радіатору повітря направляють на низьконапірну вихрову трубу, в якій повітря розподіляється на холодну та теплу частини. Одну частину повітря з вихрової труби змішують із потоком повітря, що йде на радіатор, а іншу частину повітря змішують з викидними газами двигуна. Вибір холодної або теплої частини розділеного у вихровій трубі повітря, що йде на змішування, здійснюють залежно від температури навколишнього повітря.The task is solved by the fact that the air taken after the radiator is sent to a low-pressure vortex tube, in which the air is divided into cold and warm parts. One part of the air from the vortex tube is mixed with the air flow going to the radiator, and the other part of the air is mixed with the exhaust gases of the engine. The choice of the cold or warm part of the air separated in the vortex tube, which goes to mixing, is carried out depending on the temperature of the surrounding air.

Корисну модель, що пропонується, проілюстровано відповідними кресленнями.The proposed useful model is illustrated by the corresponding drawings.

На фіг. 1 зображено принципову схему здійснення способу покращення роботи радіатора та зниження температури викидних газів двигунів наземних транспортних засобів, що заявляється.In fig. 1 shows a schematic diagram of the method of improving the operation of the radiator and reducing the temperature of the exhaust gases of the ground vehicle engines, which is claimed.

На фіг. 2 схематично зображено розподіл частин повітря після вихрової труби при високій температурі навколишнього середовища.In fig. 2 schematically depicts the distribution of air particles after the vortex tube at high ambient temperature.

На фіг. 3 схематично зображено розподіл частин повітря після вихрової труби при низькій температурі навколишнього середовища.In fig. 3 schematically depicts the distribution of air particles after the vortex tube at low ambient temperature.

Спосіб покращення роботи радіатора та зниження температури викидних газів двигуна наземного транспортного засобу згідно корисної моделі здійснюється наступним чином: потік повітря з навколишнього середовища 1 поступає у радіатор 2 за допомогою вентилятора 3, у радіаторі бере тепло від охолоджуючої рідини ОР двигуна та поступає на низьконапірну вихрову трубу 4. У вихровій трубі 4 завдяки ефекту Ранка-Хілша (4) потік повітря розподіляється на дві частини: холодне повітря ХП та тепле повітря ТП. При високій температурі навколишнього середовища холодна частина повітря ХП поступає на вхід радіатору 2, де змішується з повітрям навколишнього середовища і знижує температуру охолоджуючої рідини ОР, що йде із радіатору 2 на охолодження двигуна. Тепле повітря ТП поступає до тракту викидних газів 5, де змішується з викидними газами двигуна. Особливість низьконапірної вихрової труби полягає в тому, що бо температура теплого повітря ТП значно менша, ніж температура викидних газів після камери згоряння двигуна, таким чином при змішуванні у тракті викидних газів 5 температура суміші зменшується, що приводить до зменшення шкідливих викидів, особливо оксидів азоту. У цьому режимі клапан 6 та клапан 8 відкриті, а клапан 7 та клапан 9 закриті. При низькій температурі навколишнього середовища тепла частина повітря ТП поступає на вхід радіатору 2, де змішується з повітрям навколишнього середовища і підвищує середню температуру повітряної суміші, що поступає на радіатор. Це дозволяє підтримувати значення теплофізичних параметрів охолоджуючої рідини ОР на тому рівні, що забезпечує турбулентний режим течії охолоджуючої рідини у радіаторі та не дає зниження коефіцієнту тепловіддачі від охолоджуючої рідини, а також запобігає локальному замороженню охолоджуючої рідини у радіаторі. Холодна частина повітря ХП після вихрової труби поступає на змішування до тракту викидних газів та знижує температуру викидних газів транспортного засобу. При цьому клапани 7 та 9 є відкритими, а клапани 6 та 8 є закритими.The method of improving the operation of the radiator and reducing the temperature of the exhaust gases of the engine of a land vehicle according to the useful model is carried out as follows: the air flow from the environment 1 enters the radiator 2 with the help of the fan 3, in the radiator it takes heat from the coolant of the engine OR and enters the low-pressure vortex tube 4. In the vortex tube 4, thanks to the Rank-Hilsch effect (4), the air flow is divided into two parts: cold air CP and warm air TP. At a high ambient temperature, the cold part of the CP air enters the inlet of the radiator 2, where it mixes with the ambient air and lowers the temperature of the cooling fluid OR, which comes from the radiator 2 to cool the engine. The warm air of the TP enters the exhaust gas path 5, where it mixes with the engine exhaust gases. The peculiarity of the low-pressure vortex tube is that the temperature of the warm air of the TP is much lower than the temperature of the exhaust gases after the engine combustion chamber, so when mixing in the exhaust gas path 5, the temperature of the mixture decreases, which leads to a decrease in harmful emissions, especially nitrogen oxides. In this mode, valve 6 and valve 8 are open, and valve 7 and valve 9 are closed. At a low ambient temperature, the warm part of the TP air enters the inlet of the radiator 2, where it mixes with the ambient air and increases the average temperature of the air mixture entering the radiator. This makes it possible to maintain the value of the thermophysical parameters of the OP coolant at the level that ensures a turbulent mode of coolant flow in the radiator and does not reduce the coefficient of heat transfer from the coolant, as well as prevents local freezing of the coolant in the radiator. The cold part of the HP air after the vortex tube enters the exhaust gas tract for mixing and lowers the temperature of the vehicle's exhaust gases. In this case, valves 7 and 9 are open, and valves 6 and 8 are closed.

Корисний ефект полягає у підвищенні надійності функціонування системи двигуна у різних погодних та кліматичних умовах, зменшенні рівня шкідливих викидів у довкілля та зменшенні рівня енергоємності двигуна.The beneficial effect consists in increasing the reliability of the engine system in various weather and climatic conditions, reducing the level of harmful emissions into the environment and reducing the level of energy consumption of the engine.

Джерела інформації: 1. Меїйной апа аррагаїшв5 їог ехпайвзі да5 гесіксшайоп сооїїпуд ивіпа а мойех їШре ї0 соо) гесігсцаїєд ехпацйві дазев5. 05 Раїепі Мо.6 895 752, раїепівй Мау, 24, 2005, Іпі.СІ. ЕО02833/44, брр. 2. зубвієт апа теїнод ог сооїїпа аїг іптаке. О5 Раїепі Мо. 7 198 036, раїепієд Аргії 3, 2007, Іпі.Sources of information: 1. Meijnoy apa arragaishv5 yog ekhpayvzi da5 gesikshayop sooiipud ivipa a moyekh yiSre y0 soo) gesigssaied ekhapsyvi dazev5. 05 Raiepi Mo. 6 895 752, Raiepivy Mau, 24, 2005, Ipi.SI. EO02833/44, no. 2. zubviet apa teinod og sooiipa aig iptake. O5 Raiepi Mo. 7 198 036, Argii district 3, 2007, Ipi.

СІ. РО2М15/00, брр.SI. РО2М15/00, br.

З. Аррагайиз ог сооїїпу мепйісіє іпіаКе аїг їетрегайшге апі теїной ивіпд Ше зате. О5 РаїепіЗ. O5 Raiepi

Мо. 9 683 528, раїепівй дипе 20, 2017, Іпі.СІ. Е01М3/00, Е02М35/00, 11рр. 4. А.П. Меркулов. Вихревой зффект и его применениєе в технике. - М.: "Машиностроение", 1969, 126 с.Mo. 9 683 528, raiepivy dipe 20, 2017, Ipi.SI. E01M3/00, E02M35/00, 11 years. 4. A.P. Merkulov. The vortex effect and its application in technology. - M.: "Mashinostroenie", 1969, 126 p.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб покращення роботи радіатора та зниження температури викидних газів двигунів наземних транспортних засобів, що полягає у відборі щонайменше частини охолоджуючого Зо повітря після радіатору та його подачі до вихрової труби, в якій повітря розділяється на теплий та холодний потоки, який відрізняється тим, що застосовують низьконапірну вихрову трубу; одну частину повітря з вихрової труби змішують із потоком повітря, що подається на радіатор, а іншу частину повітря, з вихрової труби змішують з викидними газами двигуна; при цьому вибір холодної або теплої частини розділеного у вихровій трубі повітря, що йде на змішування, здійснюють залежно від температури довколишнього повітря.USEFUL MODEL FORMULA A method of improving the operation of the radiator and reducing the temperature of the exhaust gases of the engines of land vehicles, which consists in taking at least a part of the cooling air after the radiator and feeding it to a vortex tube, in which the air is divided into warm and cold streams, which is characterized by the fact that a low-pressure vortex tube is used; one part of the air from the vortex tube is mixed with the flow of air supplied to the radiator, and the other part of the air from the vortex tube is mixed with the exhaust gases of the engine; at the same time, the choice of the cold or warm part of the air separated in the vortex tube, which goes to mixing, is carried out depending on the temperature of the surrounding air. 7 6 ХП тп 8 З 1.7 6 HP tp 8 Z 1. Фіг. 1Fig. 1 Довколишне повітря: висока температура Вихрово трУБа Холодне повітря у Тепле повітря Змішувоння | І Зміуування з потоком | з вИиКиДНиМи перед родіатором | газамиSurrounding air: high temperature Vortex pipe Cold air in Warm air Mixing | And Mixing with the stream | with exhaust in front of the radiator | gases Фіг. 2Fig. 2 Довколишнє повітря! низько темперотура 000 Вихрова труБО Холодне повітря Тепле повітря 00 Змішування І Змішування з вИиКиИДНиМИ Із потоком газами І перед родіаторомAmbient air! low temperature 000 Whirlpool Cold air Warm air 00 Mixing AND Mixing with EXHAUST With gas flow AND in front of the radiator Фіг. ЗFig. WITH