Способ подачи горючего газа и дизельного топлива в двигатель внутреннего сгорания Российский патент 2024 года по МПК F02D19/08 F02D19/10 F02B69/04 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к дизельным двигателям с внутренним смесеобразованием, и может быть использовано во всех двигателях с впрыском топлива, а так же установках внутреннего сгорания, работающих одновременно на двух видах топлива (на жидком и газообразном), различного назначения (наземных, воздушных и морских силовых установках).

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система питания дизеля, позволяющая работать двигателю на газодизельной смеси.

В известных схемах газобаллонного оборудования, патент №2292471 RU МПК F02C 3/20, патент №2295054 RU МПК F02M 21/02, имеются дорогостоящие устройства и механизмы для нормальной работы двигателя.

Известен способ подачи горючего газа-газового топлива (природный газ, метан) - в цилиндры газожидкостного двигателя внутреннего сгорания (газодизеля) путем подачи газа в каждый цилиндр или в полость впускных клапанов крышки каждого цилиндра через газовые клапаны. Газовые клапаны в этом случае открывают для подачи газа в такте наполнения данного цилиндра воздухом. Газовые клапаны периодически открываются и закрываются либо механическим приводом от распределительного вала, либо электромагнитами, управляемыми автоматической электронной системой (АЭСУ). [Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С., Ксенофонов С.И. Газовые и газодизельные двигатели. М., ВНИИЭГазпром, 1992г.; Фофанов Г.А. БондаренкоЛ.М. и др. Газотепловозы. Опыт и перспективы развития. Труды ВНИТИ, Коломна. 1999, вып.79, с. 419-422].

Недостатком такого способа подачи горючего газа в цилиндры газодизеля является негомогенность горючей смеси в камерах сгорания цилиндров к моменту начала впрыска запального жидкого топлива и воспламенения смеси, поскольку поступающие в цилиндры струи горючего газа не успевают перемешиваться с воздухом до однородного состава по всему объему камеры сгорания. В этих условиях процессы воспламенения и сгорания замедляются, снижается полнота наполнения, уменьшается индикаторный КПД и мощность двигателя, увеличивается выброс вредных веществ в отработанных газах.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ подачи горючего газа в рабочие цилиндры газодизеля. Данный способ заключается в том, что газ подают через впускной патрубок в компрессор наддува, где перемешивают с наддувочным воздухом, далее в виде газовоздушной смеси направляют в наддувочный ресивер газодизеля и впускные клапаны – в рабочие цилиндры на такте наполнения цилиндров, отличающихся тем, что общее количество подаваемого газа разделяют на две части, одну часть в количестве 20 до 50% подают через воздушный патрубок в компрессор наддува и далее в виде газовоздушной смеси в наддувочный ресивер газодизеля и через выпускные клапаны в рабочие цилиндры, а остальную часть в количестве от 80 до 50% направляют через коллектор газовый и газовые клапаны в рабочие цилиндры газодизеля. Часть газа, подаваемую через газовые клапаны в рабочие цилиндры, предварительно нагревают в подогревателе за счет тепла выпускных газов газодизеля до температуры 150-250°С. [Патент РФ №2319846, МПК F02D 19/10. Опубл. 20.03.2008.]

Недостатками этого способа является то, что: не обеспечивается качество распыла дизельного топлива и сгорания смесевого топлива; не обеспечивается возможность применения других перспективных альтернативных топлив в качестве добавок к дизельному топливу и горючему газу.

Данный способ принят авторами в качестве прототипа.

Так же в вышеприведенных схемах для перевода дизельного двигателя на газ необходимо изменять конструкцию двигателя, которая влечет за собой необратимые конструктивные изменения двигателя и удорожание конструкции. В настоящем изобретении отсутствуют дополнительные дорогостоящие узлы и механизмы, и существует возможность работы двигателя без изменения заводского исполнения двигателя.

Технической задачей предлагаемого изобретения, является возможность обеспечения работы дизельного двигателя с дополнительной подачей пропан-бутановой смеси без изменения конструкции двигателя для повышения эффективной мощности, момента крутящего и уменьшения расхода топлива и как следствие - экономии средств на выполненную работу.

Решение данной технической задачи достигается способом подачи горючего газа и дизельного топлива в двигатель с внутренним сгоранием содержащим штатную систему питания и дополнительное оборудование, состоящие из газового баллона, электромагнитного клапана, газового редуктора, регулировочного клапана, жиклера, пульта управления электромагнитным клапаном.

Способ подачи горючего газа и дизельного топлива в двигатель внутреннего сгорания заключающийся в том что горючий газ поступающий из газового баллона через электромагнитный клапан проходя редуктор преобразуется в пар и через жиклер установленный во впускном коллекторе поступает в цилиндр двигателя, отличающийся тем, что дозировка газа осуществляется путем изменения подачи дизельного топлива, при увеличении подачи дизельного топлива, разрежение во впускном коллекторе увеличивается, что приводит к увеличению поступающего газа, при уменьшении подачи дизельного топлива, разрежение уменьшается, следовательно, уменьшается поступление горючего газа, что позволяет не вносить изменений в конструкцию двигателя, газ перемешивается с воздухом во впускном коллекторе до однородного состояния, далее в виде газовоздушной смеси поступает через впускные клапана в рабочие цилиндры в такте впуска продолжая перемешиваться с воздухом наполняя рабочие цилиндры, в такте сжатия осуществляется впрыск дизельного топлива через форсунку в цилиндр двигателя, достигая температуры самовоспламенения топливо сгорает, а отработанные газы выбрасываются в атмосферу через глушитель.

Такой способ подачи горючего газа позволяет работать двигателю как на дизельном топливе, так и на смешанном газодизельном топливе повышая эффективную мощность уменьшая расход топлива на выполненную работу без изменения конструкции двигателя.

Схема изобретения представлена на фигуре. Система подачи горючего газа и дизельного топлива содержит: 1- топливный бак, 2- впускной коллектор, 3- воздухоочиститель, 4- жиклёр, 5- клапан, 6- редуктор, 7- электромагнитный клапан, 8- газовый баллон, 9- глушитель, 10- система подогрева газа, 11- форсунка, 12- двигатель, 13- впускной клапан.

Способ подачи горючего газа и дизельного топлива в двигатель внутреннего сгорания происходит следующим образом:

В такте впуска при перемещении поршня от верхней мёртвой точки к нижней мёртвой точки открывается впускной клапан 13 и в цилиндре двигателя создаётся давление ниже атмосферного, в связи с этим воздух через воздухоочиститель 3 по впускному тракту 2 стремится заполнить объём рабочего цилиндра. Разрежение, создаваемое поршнем, воздействует на калибровочное отверстие (жиклёр) 4 и на дозирующий клапан 5, установленный в редукторе 6, подогреваемый системой подогрева 10, что приводит к поступлению парообразного газа из газового баллона 8 через электромагнитный клапан 7. Тем самым, в цилиндре двигателя появляется порция газа. В такте сжатия оба клапана закрываются, поршень движется от нижней мёртвой точки до верхней мёртвой точки, сжимается газовоздушная смесь, в конце такта сжатия с топливного бака 1 через фильтры очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, через форсунку 11 дизельное топливо впрыскивается в цилиндры двигателя 12. Дизельное топливо самовоспламеняется из-за высокой температуры и воспламеняет порцию поступившего газа, что приводит к увеличению теплоты сгорания топлива и повышению рабочего давления, создаваемого на поршень, которое, в свою очередь, приводит к увеличению эффективной мощности двигателя, отработанные газы выбрасываются в атмосферу через глушитель 9.

Предлагаемый способ подачи горючего газа и дизельного топлива в двигатель с внутренним сгоранием позволяет увеличить эффективную мощность, крутящий момент двигателя, уменьшить часовой и удельный расход топлива.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Технической задачей изобретения является обеспечение работы дизельного ДВС с дополнительной подачей пропан-бутановой смеси для повышения эффективной мощности, крутящего момента и уменьшения расхода топлива без изменения конструкции ДВС. Согласно предложенному способу подачи горючего газа и дизельного топлива в ДВС горючий газ, поступающий из газового баллона 8 через электромагнитный клапан 7, проходя редуктор 6, преобразуется в пар и через жиклер 4, установленный во впускном коллекторе 2, поступает в цилиндр ДВС. Дозировка газа осуществляется путем изменения подачи дизельного топлива, при увеличении подачи дизельного топлива разрежение во впускном коллекторе увеличивается, что приводит к увеличению поступающего газа, при уменьшении подачи дизельного топлива разрежение уменьшается, следовательно, уменьшается поступление горючего газа. Газ перемешивается с воздухом во впускном коллекторе, далее в виде газовоздушной смеси поступает через впускные клапана 13 в рабочие цилиндры ДВС, в такте впуска продолжая перемешиваться с воздухом и наполняя рабочие цилиндры. В такте сжатия осуществляется впрыск дизельного топлива через форсунку 11 в цилиндр ДВС и после достижения температуры самовоспламенения топливо сгорает. 1 ил.

Способ подачи горючего газа и дизельного топлива в двигатель внутреннего сгорания, заключающийся в том, что горючий газ, поступающий из газового баллона через электромагнитный клапан, проходя редуктор, преобразуется в пар и через жиклер, установленный во впускном коллекторе, поступает в цилиндр двигателя, отличающийся тем, что дозировка газа осуществляется путем изменения подачи дизельного топлива, при увеличении подачи дизельного топлива разрежение во впускном коллекторе увеличивается, что приводит к увеличению поступающего газа, при уменьшении подачи дизельного топлива разрежение уменьшается, следовательно, уменьшается поступление горючего газа, газ перемешивается с воздухом во впускном коллекторе, далее в виде газовоздушной смеси поступает через впускные клапаны в рабочие цилиндры, в такте впуска продолжая перемешиваться с воздухом и наполняя рабочие цилиндры, в такте сжатия осуществляется впрыск дизельного топлива через форсунку в цилиндр двигателя, достигая температуры самовоспламенения, топливо сгорает, а отработанные газы выбрасываются в атмосферу через глушитель.