RU2440509C2 - Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation - Google Patents
Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440509C2 RU2440509C2 RU2009139255/06A RU2009139255A RU2440509C2 RU 2440509 C2 RU2440509 C2 RU 2440509C2 RU 2009139255/06 A RU2009139255/06 A RU 2009139255/06A RU 2009139255 A RU2009139255 A RU 2009139255A RU 2440509 C2 RU2440509 C2 RU 2440509C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- hydrogen
- electrolyzer
- receiver
- warm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к способам и устройствам холодного пуска и прогрева поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием, оснащенных электронной системой управления двигателем (ЭСУД) и каталитическим нейтрализатором.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to methods and devices for cold starting and heating piston internal combustion engines (ICE) with spark ignition, equipped with an electronic engine control system (ECM) and a catalytic converter.
Известны способы и устройства пуска ДВС путем подогрева воздуха на впуске, подогрева охлаждающей жидкости и/или двигателя в целом и другие, благодаря чему облегчается пуск холодного двигателя [1, с.321, 332…334].Known methods and devices for starting an internal combustion engine by heating the air at the inlet, heating the coolant and / or the engine as a whole and others, making it easier to start a cold engine [1, p. 321, 332 ... 334].
Недостатком указанных способов является то, что для их осуществления требуется энергоемкий нагревательным элемент и длительное время для подогрева сред и/или прогрева двигателя. Кроме того, во время пуска и прогрева имеет место значительный выброс токсичных веществ с отработавшими газами в окружающую среду.The disadvantage of these methods is that their implementation requires an energy-intensive heating element and a long time for heating media and / or warming up the engine. In addition, during start-up and warm-up, there is a significant release of toxic substances with exhaust gases into the environment.
Известен способ холодного пуска ДВС поршневого типа, по которому прокручивают коленчатый вал и за счет только регулировки прогрев двигателя происходит быстро, не используя дополнительных устройств и без затраты дополнительной энергии [2].There is a method of cold start of internal combustion engines of a piston type, according to which the crankshaft is scrolled and due to only adjustment, the engine warms up quickly, without using additional devices and without the cost of additional energy [2].
Однако данный способ не обеспечивает уменьшение выбросов вредных веществ с отработавшими газами в период пуска и прогрева двигателяHowever, this method does not provide a reduction in emissions of harmful substances with exhaust gases during start-up and warm-up of the engine
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ совершенствования процесса сгорания топлива в двигателе внутреннею сгорания и система для его осуществления [3]. Сущность изобретения заключается в том, что на борту транспортного средства в электролизере получают водород. На режиме холостого хода водород поступает во впускной трубопровод при отношении массы водорода к массовому расходу основного топлива в диапазоне 0,01-0,04, а топливно-воздушная смесь обедняется до коэффициента избытка воздуха α=1,2…1,4. Кислород из электролизера по трубопроводу подается в выпускную систему. При работе двигателя обедненная топливно-воздушная смесь с примесью газообразного водорода сгорает устойчиво и с высокой полнотой при минимальной концентрации токсичных веществ в отработавших газах.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is a method of improving the process of fuel combustion in an internal combustion engine and a system for its implementation [3]. The essence of the invention lies in the fact that on board a vehicle in the cell receive hydrogen. At idle, hydrogen enters the inlet pipe with the ratio of the mass of hydrogen to the mass flow rate of the main fuel in the range of 0.01-0.04, and the air-fuel mixture is depleted to the coefficient of excess air α = 1.2 ... 1.4. Oxygen from the electrolyzer is piped to the exhaust system. When the engine is running, the depleted air-fuel mixture with an admixture of hydrogen gas burns steadily and with high completeness with a minimum concentration of toxic substances in the exhaust gases.
Недостатком указанного изобретения является значительный выброс вредных веществ с отработавшими газами в период пуска и прогрева двигателя, так как каталитический нейтрализатор вследствие низкой его температуры работает неэффективно. Как показывают испытания двигателя автомобиля на соответствие современным нормам токсичности, основное количество выбрасываемых вредных веществ (до 50%) приходятся на режимы пуска и прогрева двигателя.The disadvantage of this invention is a significant emission of harmful substances with exhaust gases during the start-up and warm-up period of the engine, since the catalytic converter is inefficient due to its low temperature. As tests of the car engine for compliance with modern toxicity standards show, the main amount of harmful substances emitted (up to 50%) falls on the engine start-up and warm-up modes.
Задачей, решаемой изобретением, является технический результат - снижение токсичности отработавших газов при холодном пуске и прогреве поршневого двигателя внутреннего сгорания, оснащенного электронной системой управления двигателем и каталитическим нейтрализатором.The problem solved by the invention is the technical result - the reduction of toxicity of exhaust gases during cold start and warm-up of a reciprocating internal combustion engine equipped with an electronic engine control system and a catalytic converter.
Технический результат достигается способом холодного пуска и прогрева поршневого двигателя внутреннего сгорания, включающим получение водорода в электролизере на борту транспортного средства и подачу в камеру сгорания топливно-воздушной смеси и водорода, причем в момент пуска двигателя при начальной температуре охлаждающей жидкости от -30°С до +50°С водород из ресивера подают в топливно-воздушную смесь, при этом в момент пуска двигателя блок электронной системы управления задает величину коэффициента избытка воздуха на 0,05÷0,10 больше штатного значения, а по мере прогрева двигателя до температуры охлаждающей жидкости +50°С величина коэффициента избытка воздуха приводится к штатным значениям, соответствующим работе двигателя на основном топливе, а электролизер подключается к бортовой электросети автомобиля, и накапливают водород в ресивере только после достижения температуры охлаждающей жидкости +50°С и частоте вращения вала двигателя более 1500 мин-1, образующийся при этом в электролизере кислород удаляется в окружающую среду, электролизер отключается от бортовой электросети автомобиля при достижении заданного давления водорода в ресивере и/или частоте вращения вала двигателя менее 1500 мин-1.The technical result is achieved by the method of cold starting and warming up a reciprocating internal combustion engine, including producing hydrogen in the electrolyzer on board the vehicle and supplying a fuel-air mixture and hydrogen to the combustion chamber, and at the time of starting the engine at an initial coolant temperature of from -30 ° C to + 50 ° C, hydrogen is supplied from the receiver to the fuel-air mixture, and at the time of starting the engine, the electronic control unit sets the coefficient of excess air by 0.05 ÷ 0.10 more atomic value, and as the engine warms up to a coolant temperature of + 50 ° С, the excess air coefficient is reduced to the standard values corresponding to the operation of the engine on main fuel, and the electrolyzer is connected to the vehicle’s on-board power supply and hydrogen is accumulated in the receiver only after reaching the cooling temperature liquid + 50 ° C and the engine speed more than 1500 min -1, which is formed in an electrolytic cell wherein oxygen is removed in the environment, the cell is disconnected from the onboard elec Roset vehicle when a predetermined hydrogen pressure in the receiver and / or engine speed less than 1500 min -1.
Технический результат достигается системой холодною пуска и прогрева поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащей преобразователь напряжения, реле, электролизер, кислородопровод с электроклапаном, ресивер, оснащенный датчиком давления, водородопровод с электроклапаном и жиклером, датчик положения коленчатого вала, датчик температуры охлаждающей жидкости и блок электронной системы управления, причем водородный бак электролизера сообщается посредством водородопровода с впускной трубой двигателя через ресивер, электроклапан и жиклер, а кислородный бак электролизера сообщается посредством кислородопровода с окружающей средой через электроклапан.The technical result is achieved by a cold start and warm-up system for a reciprocating internal combustion engine comprising a voltage converter, a relay, an electrolyzer, an oxygen pipe with an electric valve, a receiver equipped with a pressure sensor, a hydrogen pipe with an electric valve and a jet, a crankshaft position sensor, a coolant temperature sensor and an electronic system unit control, and the hydrogen tank of the electrolyzer communicates via a hydrogen pipe with the engine inlet pipe through the receiver, the electro-valve an and a nozzle, and the oxygen tank of the electrolyzer communicates via an oxygen pipe with the environment through an electrovalve.
На фиг.1 показана схема системы для осуществления предлагаемого способа холодного пуска и прогрева поршневого ДВС.Figure 1 shows a diagram of a system for implementing the proposed method for cold starting and warming up a piston internal combustion engine.
Система содержит электролизер - 1; ресивер - 2; ДВС - 3; блок электронной системы управления (БУ) - 4; электроклапан кислородопровода - 5; преобразователь напряжения - 6; реле - 7; датчик давления - 8; электроклапан водородопровода - 9; жиклер - 10; датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) - 11 и датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) - 12.The system contains an electrolyzer - 1; receiver - 2; ICE - 3; electronic control system unit (BU) - 4; oxygen pipeline electrovalve - 5; voltage converter - 6; relay - 7; pressure sensor - 8; hydrogen pipeline electrovalve - 9; jet - 10; the crankshaft position sensor (DPKV) - 11 and the coolant temperature sensor (DTOZH) - 12.
Электролизер 1 через реле 7 и преобразователь напряжения 6 подключен к бортовой электросети автомобиля. Кислородный бак электролизера 1 посредством кислородопровода сообщается с атмосферой через электроклапан 5. Водородный бак электролизера 1 посредством водородопровода сообщается с ресивером 2, а через электроклапан 9 и жиклер 10 - с впускной трубой ДВС. Ресивер 2 предназначен для накопления и хранения водорода. Ресивер 2 оснащен датчиком давления 8. Электроклапаны 5, 9, реле 7, датчик давления 8, датчики 11 и 12 посредством проводов соединены с блоком электронной системы управления 4. Сигналы от датчиков 8, 11 и 12 поступают в блок электронной системы управления 4, который подает управляющие команды на электроклапаны 5, 9 и реле 7.The cell 1 through the relay 7 and the
Работа системы осуществляется следующим образом.The system is as follows.
В момент пуска двигателя, при достижении частоты вращения коленчатого вала 50…150 мин-1, регистрируемой ДИКВ 11, и температуре охлаждающей жидкости ниже +50°С, регистрируемой ДТОЖ 12, БУ 4 подаст команду на открытие клапана 9, и водород, находящийся в ресивере 2, вводится в топливно-воздушную смесь через жиклер 10. Электронная система управления двигателем снижает подачу основного топлива и задаст величину коэффициента избытка воздуха на 0,05÷0,10 больше штатного значения. По мере прогрева двигателя и, следовательно, повышения температуры охлаждающей жидкости подача водорода во впускную трубу уменьшается и прекращается при достижении температуры охлаждающей жидкости +50°С путем подачи команды с БУ 4 на электроклапан 9, а величина коэффициента избытка воздуха приводится к штатным значениям, соответствующим работе двигателя на основном топливе.At the time of starting the engine, when the crankshaft rotational speed reaches 50 ... 150 min -1 , recorded by DIKV 11, and the coolant temperature is below + 50 ° С, recorded by DTOZh 12,
Дальнейшая работа ДВС происходит в соответствии со штатными значениями коэффициента избытка воздуха.Further operation of the internal combustion engine occurs in accordance with the standard values of the coefficient of excess air.
При достижении частоты вращения вала двигателя более 1500 мин-1 блоком электронной системы управления 4 на реле 7 подастся команда включения электролизера 1. В процессе работы электролизера 1 в ресивере 2 накапливается водород, который используется в следующем пуске двигателя, если температура охлаждающей жидкости будет менее +50°С. По достижению в ресивере 2 заданного давления водорода, которое регистрируется датчиком давления 8, БУ 4 подаст команду на реле 7 на выключение электролизера 1.When the engine shaft speed exceeds 1500 min -1, the
В процессе работы электролизера 1 в кислородном баке накапливается кислород. Избыток кислорода удаляется в окружающую среду по командам блока управления системой холодного пуска и прогрева двигателя 4 на электроклапан 5.During operation of the electrolyzer 1, oxygen is accumulated in the oxygen tank. Excess oxygen is discharged into the environment by the commands of the control unit of the cold start system and warming up the
В период эксплутационной работы двигателя в случае снижения частоты вращения вала ДВС менее 1500 мин-1 блок электронной системы управления 4 посредством реле 7 отключает питание электролизера 1, за счет чего повышается эффективность совместной работы двигателя и электролизера.During the operational operation of the engine in the case of a decrease in the engine speed of the internal combustion engine less than 1,500 min -1, the
Подача газообразного водорода во впускную трубу ДВС при холодном пуске и прогреве двигателя способствует устойчивому сгоранию топливно-воздушной смеси с более высокой полнотой при низкой концентрации токсичных веществ в отработавших газах и снижению расхода топлива.The supply of gaseous hydrogen to the ICE intake pipe during cold start and engine warming contributes to the stable combustion of the fuel-air mixture with a higher completeness at a low concentration of toxic substances in the exhaust gases and to reduce fuel consumption.
Пример конкретного осуществления.An example of a specific implementation.
Предлагаемая система для осуществления способа холодного пуска и прогрева поршневого ДВС была смонтирована на автомобиле ВАЗ-21102. На фиг.2 - схема компоновки системы на автомобиле, а на фиг.3 - результаты испытания предлагаемого способа и системы на автомобиле.The proposed system for implementing the method of cold starting and warming up the piston ICE was mounted on a VAZ-21102 car. Figure 2 is a diagram of the layout of the system on the car, and figure 3 is the test results of the proposed method and system on the car.
Испытания автомобиля в стационарных условиях выполнялись путем проведения газового анализа отработавших газов в период пуска и прогрева двигателя, т.е. определялась концентрация продуктов неполного сгорания, а именно углеводородов (СН) и оксида углерода (СО) в зависимости от времени прогрева двигателя без подачи водорода и с подачей водорода. Экспериментально получено (фиг.3), что за первые 50-60 секунд прогрева двигателя концентрация СН снижается в 4-2,5 раза, концентрация СО - в 8-5 раз. По окончании прогрева двигателя (100-120 с) и прекращении подачи водорода концентрации СН и СО приближаются к значениям, характерным для работы двигателя без подачи водорода.The tests of the car in stationary conditions were carried out by conducting a gas analysis of exhaust gases during the start-up and warm-up period of the engine, i.e. the concentration of products of incomplete combustion, namely, hydrocarbons (CH) and carbon monoxide (CO), was determined depending on the time of engine warming up without hydrogen supply and with hydrogen supply. It was experimentally obtained (Fig. 3) that in the first 50-60 seconds of engine warm-up, the concentration of CH decreases by 4-2.5 times, the concentration of CO - by 8-5 times. At the end of engine warm-up (100-120 s) and the cessation of hydrogen supply, the concentrations of CH and CO approach the values characteristic of engine operation without hydrogen supply.
Испытания автомобиля ВАЗ-21102 в комплектации 4С (Е-2) по ездовому циклу ЕВРО-3 согласно методике правил 83-05 ЕЭК ООН показали, что применение предлагаемого способа и системы позволяет снизить массовые выбросы за ездовой цикл CH на 30%, СО на 40%. Суммарные выбросы за ездовой цикл составили СН - 0,20-0,26 г/км, СО - 1,4-1,6 г/км. Массовые выбросы NOx за ездовой цикл не изменились.Tests of the VAZ-21102 vehicle in the 4C (E-2) configuration according to the EURO-3 driving cycle according to the methodology of UNECE Regulations 83-05 showed that the application of the proposed method and system can reduce mass emissions for the CH driving cycle by 30%, CO by 40 % The total emissions during the driving cycle were SN - 0.20-0.26 g / km, СО - 1.4-1.6 g / km. Mass emissions of NO x during the driving cycle have not changed.
Источники информацииInformation sources
1. Двигатели внутреннего сгорания: системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник / Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с.1. Internal combustion engines: piston and combined engine systems. Textbook / Under the general. ed. A.S. Orlina, M.G. Kruglova. - M.: Mechanical Engineering, 1985 .-- 456 p.
2. Патент №2290530 RU. Способ холодного пуска двигателя внутреннего сгорания поршневого типа / Борисов А.О., Байбурин Р.В. Опубликовано 2006.12.27.2. Patent No. 2290530 RU. The cold start method of a piston type internal combustion engine / Borisov A.O., Baiburin R.V. Published on 2006.12.27.
3. Патент №2167317 RU. Способ совершенствования процесса сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания и система для его осуществления / Русаков М.М. и другие. Опубликовано 20.05.2001.3. Patent No. 2167317 RU. A method for improving the process of fuel combustion in an internal combustion engine and a system for its implementation / Rusakov MM and others. Published on May 20, 2001.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139255/06A RU2440509C2 (en) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139255/06A RU2440509C2 (en) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009139255A RU2009139255A (en) | 2011-04-27 |
RU2440509C2 true RU2440509C2 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=44731339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139255/06A RU2440509C2 (en) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2440509C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114483407B (en) * | 2022-01-25 | 2024-03-19 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Control method of methanol engine, vehicle and computer readable storage medium |
-
2009
- 2009-10-23 RU RU2009139255/06A patent/RU2440509C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009139255A (en) | 2011-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stebar et al. | Emission control with lean operation using hydrogen-supplemented fuel | |
RU153202U1 (en) | ENGINE SYSTEM | |
US20100180838A1 (en) | Alternative fuel injection system and method for an internal combustion engine | |
US10927773B2 (en) | Device for operating an engine | |
CN106481462B (en) | A kind of methanol engine cold start system | |
US20100012090A1 (en) | Hydrogen delivery system and method for an internal combustion engine | |
WO2014151816A1 (en) | Injector-igniter with fuel characterization | |
KR20130098863A (en) | Retrofit gas fuel supply kit retrofittable to internal combustion engine using liquid fuel | |
US4416224A (en) | Internal combustion engine | |
US9605575B2 (en) | Reducing agent supplying device | |
GB2469977A (en) | Hydrogen supply unit for internal combustion engine and method of operating internal combustion engine | |
CN101629533A (en) | Supply system of methanol engine fuel and control method thereof | |
Saravanan et al. | An experimental investigation on manifold‐injected hydrogen as a dual fuel for diesel engine system with different injection duration | |
WO2014025249A1 (en) | Apparatus and method for enhancing engine performance and cleaning the same | |
US20100139778A1 (en) | Fuel vapor pressure measuring apparatus | |
CN114562397B (en) | Ammonia-hydrogen mixing internal combustion engine structure based on in-cylinder ammonia cracking and control method | |
RU2440509C2 (en) | Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation | |
US20100095654A1 (en) | Procedure for operating an internal combustion engine and device for the execution of the procedure | |
WO2007019649A1 (en) | Engine management systems and method | |
RU179096U1 (en) | POWER SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF HYDROGEN-CONTAINING FUEL | |
AU551163B2 (en) | Internal combustion engine | |
US20110041813A1 (en) | Supply device for internal combustion engine | |
KR102145699B1 (en) | Gas internal combustion engine with auxiliary starting system and method of operating gas internal combustion engine | |
RU2778415C1 (en) | System for feeding ammonia-based hydrogen fuel to an internal combustion engine | |
KR102016698B1 (en) | An ion generator for intake air to an inner combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121024 |