Способ подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания относится к энергетическому и транспортному машиностроению и предназначен для энергетических установок наземного базирования и транспортных средств.
Известен способ подогрева дизельного топлива (https://spectehnica-mo.com/printsip-raboty-predpuskovogo-podogrevatelya-dizelnogo-dvigatelya/), в котором в качестве обогревающего прибора для дизельного топлива применяются аккумуляторные модификации двух классов: предпускового и маршевого. Они исключают вероятность образования кристаллов в горючем. Второй вариант предполагает работу в процессе езды. Ленточные аппараты не требуют соблюдения определенной схемы при установке, их достаточно наложить на открытую область топливной магистрали. Улучшенной интенсивностью обладают проточные аппараты, которые монтируют возле фильтровой системы тонкой очистки врезным методом.
Недостаток способа в том, что требуется большая мощность на подогрев всей массы топлива поступающей в двигатель внутреннего сгорания, при этом теплота полученная топливом теряется на подогрев элементов топливной системы и систем двигателя внутреннего сгорания.
Известен (патент РФ 2093373, публикация 20.10.1997) способ подогрева топлива в устройстве подогрева топлива для двигателя внутреннего сгорания с системой его питания топливом, включающей топливозаборный патрубок, фильтры и топливный бак, содержащее связанные с источником питания подогревателя, один из которых установлен на топливозаборном патрубке, а другие на фильтрах, причем подогреватели выполнены в виде корпуса с расположенными по его внешней поверхности саморегулируемыми нагревательными полупроводниковыми элементами, прижатыми к нему посредством пружинных контактов, при этом один из подогревателей установлен на конце топливозаборного патрубка, размещенного внутри топливного бака, а другие подогреватели установлены между крышкой фильтра и его корпусом или на крышке фильтра.
Недостатки способа в том, что требуется большая мощность на подогрев всей массы топлива поступающей в двигатель внутреннего сгорания, при этом теплота полученная топливом теряется на подогрев элементов топливной системы и систем двигателя внутреннего сгорания, а также в том, что при использовании газовых видов топлива с содержанием паров воды при определенном диапазоне температур окружающего воздуха происходит примерзание клапанной пары запорного топливного элемента.
Известен способ (Найман В.С. Все о предпусковых обогревателях и отопителях. Глава 3, глава 6, https://www.litmir.me/br/?b=135040&p=1) работы неавтономных подогревателей за счет известных физических явления: подогрев с помощью электрической энергии и теплообмен в жидкой среде, называемый конвекцией. Главным элементом неавтономной системы подогрева является подогревательный элемент. Типовая конструкция представляет собой отрезок цилиндрической трубы, в которую впаян нагревательный элемент с одной стороны и электрический разъем - с другой. Система подогрева топлива обеспечивает: автоматическое включение подогрева при понижении температуры окружающей среды ниже +3-5°С; автоматическое выключение подогрева при повышении температуры окружающей среды выше +3-5°С; оперативное управление подогревателями по предусмотренной программе, с изменением времени и режима подогрева в зависимости от температуры топлива; последовательное включение подогревателей системы; отключение системы при падении напряжения в бортовой сети автомобиля ниже порогового уровня или снижении уровня топлива в баке ниже нагревателя топливозаборника.
Недостаток способа в том, что требуется большая мощность на подогрев всей массы топлива поступающей в двигатель внутреннего сгорания, при этом теплота полученная топливом теряется на подогрев элементов топливной системы и систем двигателя внутреннего сгорания, а также в том, что при использовании газовых видов топлива с содержанием паров воды при определенном диапазоне температур окружающего воздуха происходит примерзание клапанной пары запорного топливного элемента.
Задачи изобретения: исключение примерзания клапанной пары запорного топливного элемента при использовании легкого углеводородного топлива с присутствием паров воды, снижение энергетических затрат на подогрев легкого углеводородного топлива перед холодным пуском, при пуске и прогреве двигателя внутреннего сгорания, а также улучшение смесеобразования топлива с воздухом при пуске и прогреве двигателя внутреннего сгорания.
Поставленные задачи в способе подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания, заключающегося в подогреве легкого углеводородного топлива перед началом, в период пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания, решаются тем, что перед началом пуска включают подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента, нагревают его, выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания выключают подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента и тем, что в качестве первого запорного топливного элемента применяют форсунку для впрыска легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания и тем, что преимущественно для легких углеводородных топлив, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, в качестве второго запорного топливного элемента применяют газовый редуктор и тем, что преимущественно для легких углеводородных топлив, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, в качестве третьего запорного топливного элемента применяют отсечной клапан и тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют с помощью первого нагревательного элемента - позистора и тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют с помощью второго нагревательного элемента - терморезистора и тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют с помощью третьего нагревательного элемента - сверх высокочастотного (СВЧ) с СВЧ генератором. А также тем, что преимущественно для легких углеводородных топлив, находящихся в жидком состоянии при окружающей температуре перед входом в запорный топливный элемент, седло клапанной пары запорного топливного элемента нагревают до температуры на 5…20 градусов ниже температуры кипения легкого углеводородного топлива, а также тем, что преимущественно для легких углеводородных топлив с присутствием паров воды, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, включают подогрев легкого углеводородного топлива при температуре окружающей среды равной или меньше 278,15 К и блокируют включение подогрева седла клапанной пары запорного топливного элемента при температурах окружающей среды равной или меньше 268 К, а также тем, что преимущественно для легких углеводородных топлив с присутствием паров воды, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, седло клапанной пары запорного топливного элемента нагревают до температуры в диапазоне 280…320 К, а также тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют пропорционально изменению температуры окружающей среды, при снижении температуры окружающей среды подогрев увеличивают, а при ее увеличении снижают, а также тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют пропорционально изменению температуры двигателя внутреннего сгорания, при повышении температуры двигателя внутреннего сгорания подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента снижают.
В известных технических решениях признаков сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не обнаружено, следовательно, это решение обладает существенными отличиями. Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «новизна». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в промышленности, в частности в энергетическом и транспортном машиностроении для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в условиях низких температур окружающей среды для наземных или транспортных энергетических установок, поэтому оно соответствует условию «промышленная применимость». Изобретение поясняется следующими схемами.
На фиг. 1 представлена схема системы для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания.
На фиг. 2 представлена схема системы с первым запорным топливным элементом - форсункой.
На фиг. 3 представлена схема системы со вторым запорным топливным элементом - газовым редуктором.
На фиг. 4 представлена схема системы с третьим запорным топливным элементом - отсечным клапаном.
На фиг. 5 представлена схема системы с первым нагревательным элементом - позистором.
На фиг. 6 представлена схема системы со вторым нагревательным элементом - терморезистором.
На фиг. 7 представлена схема системы с третьим нагревательным элементом - сверх высокочастотным (СВЧ) с СВЧ генератором.
Система (фиг. 1) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 1 легкого углеводородного топлива в запорный топливный элемент 2, содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 3 и седла 4, на седле 4 установлен нагревательный элемент 5, соединенный с электронным блоком управления 6. С выхода 7 из запорного топливного элемента 2 легкое углеводородное топливо подают в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Система (фиг. 2) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 9 легкого углеводородного топлива в первый запорный топливный элемент - форсунку 10, содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 11 и седла 12, на седле 12 установлен нагревательный элемент 5, соединенный с электронным блоком управления 6. С выхода 13 из первого запорного топливного элемента - форсунки 10 легкое углеводородное топливо подают в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Система (фиг. 3) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 18 легкого углеводородного топлива во второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15, содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 16 и седла 17, на седле 17 установлен нагревательный элемент 5, соединенный с электронным блоком управления 6. С выхода 14 из второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 легкое углеводородное топливо подают через первый запорный топливный элемент - форсунку 10 (фиг. 2) в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Система (фиг. 4) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 19 легкого углеводородного топлива в третий запорный топливный элемент - отсечной клапан 20, содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 21 и седла 22, на седле 22 установлен нагревательный элемент 5, соединенный с электронным блоком управления 6. С выхода 23 из третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 легкое углеводородное топливо подают через второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15 (фиг. 3) и первый запорный топливный элемент - форсунку 10 (фиг. 2) в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Система (фиг. 5) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 1 легкого углеводородного топлива в запорный топливный элемент 2 содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 3 и седла 4, на седле 4 установлен первый нагревательный элемент - позистор 24, соединенный с электронным блоком управления 6. С выхода 7 из запорного топливного элемента 2 легкое углеводородное топливо подают в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Система (фиг. 6) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 1 легкого углеводородного топлива в запорный топливный элемент 2 содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 3 и седла 4, на седле 4 установлен второй нагревательный элемент - терморезистор 25, соединенный с электронным блоком управления 6. С выхода 7 из запорного топливного элемента 2 легкое углеводородное топливо подают в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Система (фиг. 7) для осуществления способа подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит вход 1 легкого углеводородного топлива в запорный топливный элемент 2 содержащий клапанную пару, состоящую из клапана 3 и седла 4, на седле 4 установлен третий нагревательный элемент - сверх высокочастотный 26, соединенный через сверх высокочастотный генератор 27 с электронным блоком управления 6. С выхода 7 из запорного топливного элемента 2 легкое углеводородное топливо подают в двигатель внутреннего сгорания. С электронным блоком управления 6 соединен датчик 8 температуры двигателя внутреннего сгорания.
Способ по п. 1 формулы (фиг. 1) осуществляют следующим образом. Перед началом пуска двигателя внутреннего сгорания электронный блок управления 6 включает нагревательный элемент 5 для подогрева седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2, нагревают седло 4, выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, при этом легкое углеводородное топливо с входа 1 запорного топливного элемента 2 поступает в двигатель внутреннего сгорания через выход 7 из запорного топливного элемента 2, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания, которое определяет электронный блок управления 6 по показаниям датчика 8 температуры двигателя внутреннего сгорания, выключают нагревательный элемент 5. За счет теплоотдачи от подогретого седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2, повышают температуру цикловой дозы легкого углеводородного топлива непосредственно при ее подаче в двигатель внутреннего сгорания. Это снижает потери на трение клапана 3 при его движении в направляющих в периоды открытия и закрытия в запорном топливном элементе 2 и потери на преодоление вязкостного трения легкого углеводородного топлива при его движении через запорный топливный элемент 2, а также снижает потери энергии на нагрев легкого углеводородного топлива, т.к. нагрев цикловой дозы меньше нагрева всего расхода легкого углеводородного топлива, при котором большая часть теплоты тратиться на теплообмен с атмосферой через топливные трубопроводы и топливные агрегаты. Нагретая цикловая доза легкого углеводородного топлива, если она находится в жидкой фазе, легче испаряется, а если она в газообразной фазе, то лучше перемешивается с воздухом, поступившим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Это улучшает смесеобразование топлива с воздухом и соответственно улучшает воспламенение смеси для обеспечения устойчивого холодного пуска. Кроме этого из-за хорошего смесеобразования и более полного сгорания топливовоздушной смеси снижается токсичность отработавших газов в период холодного пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания.
Способ по п. 2 формулы (фиг. 2) осуществляют следующим образом. В качестве первого запорного топливного элемента применяют форсунку 10 для впрыска легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания. С помощью первого запорного топливного элемента - форсунки 10, в зависимости от вида топлива, его впрыскивают в жидкой или в газовой фазе в виде цикловой дозы в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Перед началом пуска двигателя внутреннего сгорания электронный блок управления 6 включает нагревательный элемент 5 для подогрева седла 12 клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 10, через которую легкое углеводородное топливо поступает в камеру сгорания, нагревают седло 12, выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания, которое определяет электронный блок управления 6 по показаниям датчика 8 температуры двигателя внутреннего сгорания, при этом электронный блок управления 6 выключает нагревательный элемент 5. Это улучшает смесеобразование топлива с воздухом и соответственно улучшает воспламенение смеси для обеспечения устойчивого холодного пуска. Кроме этого из-за хорошего смесеобразования и более полного сгорания топливовоздушной смеси снижается токсичность отработавших газов в период холодного пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания. При использовании легкого углеводородного топлива находящегося в газообразной фазе и содержащего пары воды перед входом в первый запорный топливный элемент - форсунку 10 при подогреве седла 12 ее клапанной пары, исключают вероятность примерзания клапана 11 к седлу 12 первого запорного топливного элемента - форсунки 10.
Способ по п. 3 формулы (фиг. 3) осуществляют следующим образом. Для легких углеводородных топлив, находящихся в газообразном состоянии перед входом 18 в запорный топливный элемент, в качестве второго запорного топливного элемента применяют газовый редуктор 15. Во втором запорном топливном элементе - газовом редукторе 15 давление легкого углеводородного топлива снижают до рабочего значения и подают с выхода 14 через первый запорный топливный элемент - форсунку 10 (фиг. 2) в двигатель внутреннего сгорания. Перед началом пуска двигателя внутреннего сгорания электронный блок управления 6 (фиг. 3) включает нагревательный элемент 5 для подогрева седла 17 клапанной пары второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15, через который легкое углеводородное топливо поступает через первый запорный топливный элемент - форсунку 10 (фиг. 2) в двигатель внутреннего сгорания, нагревают седло 17 (фиг. 3), выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания, которое определяет электронный блок управления 6 по показаниям датчика 8 температуры двигателя внутреннего сгорания, выключают нагревательный элемент 5. При использовании легкого углеводородного топлива находящегося в газообразной фазе и содержащее пары воды перед входом 18 во второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15, при подогреве седла 17 его клапанной пары исключают вероятность примерзания клапана 16 к седлу 17 во втором запорном топливном элементе -газовом редукторе 15.
Способ по п. 4 формулы (фиг. 4) осуществляют следующим образом. Для легких углеводородных топлив, находящихся в газообразном состоянии перед входом 19 в запорный топливный элемент 20, в качестве третьего запорного топливного элемента применяют отсечной клапан 20, установленный перед вторым запорным элементом -газовым редуктором 15 (фиг. 3). Третий запорный топливный элемент - отсечной клапан 20 (фиг. 4) используют для отсечки подачи легкого углеводородного топлива при остановке двигателя внутреннего сгорания. Перед началом пуска двигателя внутреннего сгорания электронный блок управления 6 включает нагревательный элемент 5 для подогрева седла 22 клапанной пары третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20, через который легкое углеводородное топливо поступает последовательно через второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15 (фиг. 3) и первый запорный топливный элемент - форсунку 10 (фиг. 2) в двигатель внутреннего сгорания, нагревают седло 22 (фиг. 4), выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания, которое определяет электронный блок управления 6 по показаниям датчика 8 температуры двигателя внутреннего сгорания, выключают нагревательный элемент 5. При использовании легкого углеводородного топлива находящегося в газообразной фазе и содержащее пары воды перед входом 19 в третий запорный топливный элемент - отсечной клапан 20, при подогреве седла 22 его клапанной пары исключают вероятность примерзания клапана 21 к седлу 22 в третьем запорном топливном элементе - отсечном клапане 20.
Способ по п. 5 формулы (фиг. 5) осуществляют следующим образом. Подогрев седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 осуществляют с помощью первого нагревательного элемента - позистора 24. Первый нагревательный элемент - позистор 24 устанавливают на седло 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 при его изготовлении в производстве или на корпусе запорного топливного элемента 2 в плоскости расположения седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 при доработке готовой конструкции в эксплуатации. Работой первого нагревательного элемента - позистора 24 управляют с помощью электронного блока управления 6. При увеличении температуры первого нагревательного элемента - позистора 24, увеличивается его внутреннее омическое сопротивление, что приводит к снижению тока протекающего через него. При необходимости повышения температуры седла 4 с помощью первого нагревательного элемента - позистора 24, увеличивают ток, протекающий через него, путем повышения напряжения питания с помощью электронного блока управления 6.
Способ по п. 6 формулы (фиг. 6) осуществляют следующим образом. Подогрев седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 осуществляют с помощью второго нагревательного элемента - терморезистора 25. Второй нагревательный элемент - терморезистор 25 устанавливают на седло 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 при его изготовлении в производстве или на корпусе запорного топливного элемента 2 в плоскости расположения седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 при доработке готовой конструкции в эксплуатации. Работой второго нагревательного элемента - терморезистора 25 управляют с помощью электронного блока управления 6. При увеличении температуры второго нагревательного элемента - терморезистора 25 уменьшается его внутреннее омическое сопротивление, что приводит к увеличению тока протекающего через него. Для ограничения нагрева седла 4 с помощью второго нагревательного элемента - терморезистора 25 ограничивают ток, протекающий через него с помощью электронного блока управления 6.
Способ по п. 7 формулы (фиг. 7) осуществляют следующим образом. Подогрев седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 осуществляют с помощью третьего нагревательного элемента - сверх высокочастотного 26 с СВЧ генератором 27. Третий нагревательный элемент - сверх высокочастотный 26 устанавливают на седло 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 при его изготовлении в производстве или на корпусе запорного топливного элемента 2 в плоскости расположения седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 при доработке готовой конструкции в эксплуатации. Работой третьего нагревательного элемента - сверх высокочастотного 26 управляют через СВЧ генератор 27 с помощью электронного блока управления 6. Для повышения температуры седла 4 с помощью третьего нагревательного элемента - сверх высокочастотного 26 увеличивают мощность СВЧ генератора 27, а для снижения температуры седла 4 - уменьшают с помощью электронного блока управления 6.
Способ по п. 8 формулы (фиг. 2) осуществляют следующим образом. Для легких углеводородных топлив, находящихся в жидком состоянии при окружающей температуре перед входом в первый запорный топливный элемент - форсунку 10, седло 12 клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 10 нагревают до температуры на 5…20 градусов ниже температуры испарения легкого углеводородного топлива. Например, температура кипения бензина при давлении 101,3 кПа находится в пределах 313…453 К, тогда нагрев седла 12 клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 10, устанавливают для легких фракций углеводородов, находящихся в бензине, на уровне 308…333 К. Этой температуры достаточно для начала испарения легких фракций бензина и получения горючей смеси с воздухом. Диапазон 5…20 градусов нагрева седла 12 клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 10 изменяют в зависимости от вида применяемого топлива: летнее или зимнее. При увеличении давления бензина до 300…380 кПа температура испарения увеличивается и поэтому температуру подогрева седла 12 клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 10 устанавливают в диапазоне 343…353 К. При использовании в качестве топлива этилового спирта при давлении 101,3 кПа с температурой кипения 351,52 К, температуру подогрева седла 12 клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 10 устанавливают в диапазоне 331,52…346,52 К. Это улучшает смесеобразование топлива с воздухом. При возрастании температуры окружающей среды ток в первом нагревательном элементе - позисторе 24 (фиг. 5) снижается, что контролирует электронный блок управления 6, и это ограничивает температуру седла 12 (фиг. 2) клапана первого запорного топливного элемента - форсунки 10 на уровне на 5…20 градусов ниже температуры испарения легкого углеводородного топлива, что предотвращает образования паровой фазы топлива на клапане 11 и седле 12 первого запорного топливного элемента - форсунки 10 и обеспечивает стабильную цикловую подачу легкого углеводородного топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. При возрастании температуры окружающей среды ток во втором нагревательном элементе - терморезисторе 25 (фиг. 6) снижают с помощью электронного блока управления 6, что ограничивает температуру седла 12 (фиг. 2) клапана первого запорного топливного элемента - форсунки 10 на уровне на 5…20 градусов ниже температуры испарения легкого углеводородного топлива. При возрастании температуры окружающей среды снижают мощность СВЧ генератора 27 или время его работы для третьего нагревательного элемента - сверх высокочастотного 26 (фиг. 7) с помощью электронного блока управления 6, что ограничивает температуру седла 12 (фиг. 2) клапана первого запорного топливного элемента - форсунки 10 на уровне на 5…20 градусов ниже температуры испарения легкого углеводородного топлива. Высокая температура седла 12 клапана первого запорного топливного элемента - форсунки 10 позволяет нагреть порцию циклового расхода легкого углеводородного топлива при ее подаче в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Подогретое топливо лучше испаряется и образует гомогенную смесь с воздухом, что улучшает ее воспламенение при холодном пуске двигателя внутреннего сгорания, а также снижает количество выбросов одноокиси углерода (СО) и недогоревших углеводородов (СН) при увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания до режима холостого хода и при его прогреве до рабочей температуры.
Способ по п. 9 формулы осуществляют следующим образом. Для легких углеводородных топлив с присутствием паров воды, находящихся в газообразном состоянии перед входом 18 во второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15 (фиг. 3), или перед входом 19 в третий запорный топливный элемент отсечной клапан 20 (фиг. 4), включают подогрев соответственно седла 17 (фиг. 3) второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 или седла 22 третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20, при температуре окружающей среды равной или меньше 278,15 К, а подогрев соответственно седла 17 (фиг. 3) второго запорного элемента - газового редуктора 15 или седла 22 (фиг. 4) третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 выключают при температурах окружающей среды равной или меньше 268 К. При наличии паров воды в газообразном легком углеводородном топливе, для исключения примерзания клапанной пары запорного топливного элемента, подогрев соответственно седла 17 (фиг. 3) второго запорного элемента - газового редуктора 15 или седла 22 (фиг. 4) третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 включают при температурах окружающей среды в диапазоне 268…278,15 К. На клапане 16 и седле 17 (фиг. 3) второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 (фиг. 3) и клапане 21 и седле 22 (фиг. 4) третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 (фиг. 4) при цикловой подаче газообразного легкого углеводородного топлива присутствует дроссельный эффект Джоуля-Томпсона, за счет которого порция цикловой подачи газообразного легкого углеводородного топлива охлаждается при проходе через отверстие седла 17 (фиг. 3) второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 (фиг. 3) и седла 22 (фиг. 4) третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 (фиг. 4). Поэтому для того чтобы седло 17 (фиг. 3 второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 (фиг. 3) и седло 22 (фиг. 4) третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 (фиг. 4) всегда находилось при температурах выше 273,15 К необходимо, чтобы седло 17 и седло 22 были нагреты до 278,15 К и выше. При снижении температуры окружающей среды пары воды в баллоне и газовых трубопроводах конденсируются и замерзают, газообразное легкое углеводородное топливо становиться сухим. Поэтому при температурах окружающей среды ниже 268 К подогрев седла 17 второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 (фиг. 3) и седла 22 третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 (фиг. 4) не требуется, что снижает затраты энергии на его подогрев.
Способ по п. 10 формулы осуществляют следующим образом. Для легких углеводородных топлив с присутствием паров воды, находящихся в газообразном состоянии перед входом во второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15 (фиг. 3) и третий запорный топливный элемент - отсечной клапан 20 (фиг. 4), соответственно седло 17 и седло 22 нагревают до температуры в диапазоне 280…320 К. Седло клапанной пары первого запорного топливного элемента - форсунки 12 (фиг. 2) нагревают до 280…288 К в зависимости от перепада давления газовой фазы на клапане 11 и седле 12, который для различных систем подачи лежит в пределах 100...700 кПа, а это снижает температуру легкого углеводородного топлива, за счет эффекта Джоуля-Томпсона, на 1…8 градусов. При этом температура остается выше 273,15 К и это позволяет устранить примерзание клапана 11 к седлу 12 первого запорного топливного элемента - форсунки 10 при пуске и прогреве двигателя внутреннего сгорания. Седло 17 (фиг. 3) клапанной пары второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 нагревают в диапазоне 284…320 К, в зависимости от перепада давления газовой фазы на клапане 16 и седле 17 второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15, который составляет 500…25000 кПа (для компримированного природного газа), а это снижает температуру легкого углеводородного топлива, за счет эффекта Джоуля-Томпсона, на 6…40 градусов. Седло 22 (фиг. 4) клапанной пары третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 нагревают в диапазоне 280…285 К, т.к. перепад давления газовой фазы на клапане 21 и седле 22 третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 не превышает 100 кПа, а это не значительно снижает температуру легкого углеводородного топлива, за счет эффекта Джоуля-Томпсона. При этом температура клапанной пары всех трех запорных топливных элементов остается выше 273,15 К и это позволяет устранить примерзание клапана 11 к седлу 12 первого запорного топливного элемента - форсунки 10 и клапана 16 к седлу 17 второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 и клапана 21 к седлу 22 третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20, при пуске и прогреве двигателя внутреннего сгорания.
Способ по п. 11 формулы осуществляют следующим образом. Подогрев седла 4 (фиг. 1) клапанной пары запорного топливного элемента 2 осуществляют пропорционально изменению температуры окружающей среды, при снижении температуры окружающей среды подогрев увеличивают, а при ее увеличении снижают. Это необходимо для того, чтобы компенсировать увеличение потерь теплоты от нагретых частей и седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 в воздух атмосферы за счет конвективной составляющей и потери теплоты за счет теплопроводности при увеличении перепада температуры между окружающей средой и нагретых частей и седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2.
Способ по п. 12 формулы осуществляют следующим образом. Подогрев седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 осуществляют пропорционально изменению температуры двигателя внутреннего сгорания, при повышении температуры двигателя внутреннего сгорания подогрев седла 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 снижают. Это необходимо для компенсации теплопритока к седлу 4 клапанной пары запорного топливного элемента 2 от двигателя внутреннего сгорания в процессе его прогрева и последующей работы, т.к. первый запорный топливный элемент - форсунка 10 (фиг. 2), второй запорный топливный элемент - газовый редуктор 15 (фиг. 3) и третий запорный топливный элемент - отсечной клапан 20 (фиг. 4) находятся в моторном отсеке или располагаются непосредственно на двигателе внутреннего сгорания. За счет снижения подогрева седла 12 (фиг. 2) первого запорного топливного элемента - форсунки 10, седла 17 (фиг. 3) второго запорного топливного элемента - газового редуктора 15 и седла 22 (фиг. 4) третьего запорного топливного элемента - отсечного клапана 20 снижают энергетические затраты на их подогрев.
За счет подогрева седла клапанной пары запорного топливного элемента повышают температуру дозы цикловой подачи легкого углеводородного топлива непосредственно при его впрыске в двигатель внутреннего сгорания. Это снижает потери на трение в элементах клапанной пары запорного топливного элемента и потери на преодоление вязкостного трения легкого углеводородного топлива, а также снижает потери на нагрев дозы цикловой подачи легкого углеводородного топлива. Нагретая доза цикловой подачи легкого углеводородного топлива, если она находится в жидкой фазе, легче испаряется, а если она в газообразной фазе, то лучше перемешивается с воздухом, поступившим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Это улучшает смесеобразование топлива с воздухом и соответственно улучшает воспламенение смеси для обеспечения холодного пуска и устойчивой работы в период прогрева двигателя внутреннего сгорания. Кроме этого из-за хорошего смесеобразования и более полного сгорания топливовоздушной смеси снижается токсичность отработавших газов в период холодного пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания.
При использовании легкого углеводородного топлива находящегося в газообразной фазе и содержащее пары воды перед входом в запорный топливный элемент при подогреве седла его клапанной пары, исключают вероятность примерзания клапана к седлу запорного топливного элемента.
При снижении температуры окружающей среды пары воды в баллоне и газовых трубопроводах конденсируются и замерзают, газообразное легкое углеводородное топливо становиться более сухим. Поэтому при температурах окружающей среды ниже 268 К подогрев седла клапана запорного топливного элемента не требуется, что снижает затраты энергии на его подогрев.
За счет компенсации увеличения потерь теплоты от седла клапана запорного топливного элемента в воздух атмосферы из-за конвективной составляющей и потерь теплоты из-за теплопроводности при увеличении перепада температуры между окружающей средой и седлом клапана запорного топливного элемента, температура седла клапана запорного топливного элемента всегда положительна.
За счет снижения подогрева седла клапанной пары запорного топливного элемента при прогреве двигателя внутреннего сгорания снижают энергетические затраты на его подогрев.
Таким образом, изобретением усовершенствован способ подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания при низких температурах окружающей среды, в котором изменены и оптимизированы диапазоны температур и места подогрева легкого углеводородного топлива переда его подачей в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, для исключения примерзания клапана к седлу запорного топливного элемента, а также снижены энергетические затраты на подогрев.
Изобретение относится к способам подачи легкого углеводородного топлива и относится к энергетическому и транспортному машиностроению, и предназначено для энергетических установок наземного базирования и транспортных средств. Предложен способ подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания, заключающийся в подогреве легкого углеводородного топлива перед началом, в период пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания. Перед началом пуска включают подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента, нагревают его, выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания выключают подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента. Технический результат – улучшение смесеобразования топлива с воздухом при пуске и прогреве двигателя внутреннего сгорания. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ подачи легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания, заключающийся в подогреве легкого углеводородного топлива перед началом, в период пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что перед началом пуска включают подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента, нагревают его, выполняют пуск двигателя внутреннего сгорания, а после прогрева двигателя внутреннего сгорания выключают подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первого запорного топливного элемента применяют форсунку для впрыска легкого углеводородного топлива в двигатель внутреннего сгорания.
3. Способ по п. 1 или 2, преимущественно для легких углеводородных топлив, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, отличающийся тем, что в качестве второго запорного топливного элемента применяют газовый редуктор.
4. Способ по п. 1, или 2, или 3, преимущественно для легких углеводородных топлив, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, отличающийся тем, что в качестве третьего запорного топливного элемента применяют отсечной клапан.
5. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют с помощью первого нагревательного элемента - позистора.
6. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют с помощью второго нагревательного элемента - терморезистора.
7. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют с помощью третьего нагревательного элемента - сверхвысокочастотного (СВЧ) с СВЧ-генератором.
8. Способ по п. 1, или 2, или 5, или 6, или 7, преимущественно для легких углеводородных топлив, находящихся в жидком состоянии при окружающей температуре перед входом в запорный топливный элемент, отличающийся тем, что с целью улучшения смесеобразования топлива с воздухом седло клапанной пары запорного топливного элемента нагревают до температуры на 5…20 градусов ниже температуры кипения легкого углеводородного топлива.
9. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, преимущественно для легких углеводородных топлив с присутствием паров воды, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, включают подогрев легкого углеводородного топлива при температуре окружающей среды равной или меньше 278,15 К, отличающийся тем, что с целью снижения затрат энергии блокируют включение подогрева седла клапанной пары запорного топливного элемента при температурах окружающей среды равных или меньше 268 К.
10. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 9, преимущественно для легких углеводородных топлив с присутствием паров воды, находящихся в газообразном состоянии перед входом в запорный топливный элемент, отличающийся тем, что седло клапанной пары запорного топливного элемента нагревают до температуры в диапазоне 280…320 К.
11. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, отличающийся тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют пропорционально изменению температуры окружающей среды, при снижении температуры окружающей среды подогрев увеличивают, а при ее увеличении снижают.
12. Способ по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, отличающийся тем, что подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента осуществляют пропорционально изменению температуры двигателя внутреннего сгорания, при повышении температуры двигателя внутреннего сгорания подогрев седла клапанной пары запорного топливного элемента снижают.
| DE 102016105048 A1, 21.09.2017 | |||
| JP 2007205278 A, 16.08.2007 | |||
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ВПРЫСКА ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2008 |
|
RU2442016C2 |
| Способ получения антикоррозийного слоя, например для защиты днища кузова автомобиля | 1960 |
|
SU135001A1 |
