Система подготовки и подачи водотопливной эмульсии в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02M25/22 

Изобретение относится к двигателестрое- нию.

Цель изобретения - повышение экономичности двигателя и снижение энергозатрат за счет оптимального дозирования воды в зависимости от мощности двигателя.

На фиг.1 показана схема системы подготовки и подачи водотопливной эмульсии в двигатель внутреннего сгорания; на фиг.2 - мембранный дифференциальный клапан; на фиг.З - регулирующая часть мембранного клапана; на фиг.4 - закон подачи воды в топливо.

Система подготовки и подачи водотопливной эмульсии содержит топливную 1 и водяную 2 магистрали. Топливная магистраль 1 соединяет топливную цистерну 3с двигателем через установленные на ней гидродинамический диспергатор 4, для подвода воды и предварительного ее диспергирования в потоке топлива, подкачивающий насос 5, выполняющий вторичное диспергирование воды, подогреватель 6 с терморегулятором 7, фильтры 8 тонкой очистки, топливные насосы 9 высокого давления с трубками 10 высокого давления. Для возврата отсечного топлива имеется трубопровод 11 с невозвратным клапаном 12 и трубопроводы 13 и 14. Водяная магистраль 2 через установленный на ней модуль управления и автоматического дозирования 15 и электромагнитный клапан 16 управления соединяет водяную емкость 17 с гидродинамическим диспергатором 4. Модуль 15 управления и автоматического до- зирования содержит регулирующий мембраной дифференциональный игольчатый клапан 18 для автоматического дозирования воды в топливо и управления диспергатором 4 через электромагнитный клапан 16, снабженный электрокабёлем 19, электропитание к регулирующему клапану 18 подводится по кабелю 20. Для автоматического управления регулирующим клапаном 18 от источника наддувочного воздуха установлен пневмопровод 21. Для стабилизации давле- ния воды, поступающей к регулирующему клапану 18, установлен редукционный клапан 22. Кроме этого, в модуль включены фильтр 23 воды и ротаметр 24 для контроля количества поступающей воды в топливо.

Регулирующий мембранно-дифференци- альный клапан 18 состоит из водяной 25 и воздущной 26 полостей, разделенных мембраной 27. Для дозирования воды, поступающей по магистрали 2, установлена дози- рующая щайба 28 и регулирующая часть в виде-иглы 29, игольчатого клапана 18, для управления которой установлена мембрана 30 и регулируемая пружина 31. Подвод воздуха в полость 26 осуществлен по пневмо- проводу 21. Управление электромагнитным клапаном 16 осуществлено микровыключателем 32 по средствам устройства 33, уста

.

Ю

0 5 0

,

5

5

новленного на торцовой части 34 регулирующего игольчатого клапана 18.

Регулирующая часть (игла 29) клапана 18 выполнена из трех участков различного профиля: первого (А) - конического, второго (В) - цилиндрического, третьего (С) - параболического. Причем первый участок составляет 40% общей длины регулирующей части клапана 18, второй - 20% и третий - 40%. Указанный профиль регулирующей части клапана 18 позволяет обеспечить закон подачи воды в топливо (фиг.4), который выражает зависимость оптимальной концентрации воды в топливе, обеспечивающей максимальную экономию топлива на данной мощности, от мощности двигателя. Первый профиль регулирующей части клапана 18 обеспечивает подачу воды в соответствии с А участком кривой (фиг.4), второй В - участком кривой; третий - С участком кривой.

Система работает следующим образом.

Вода из цистерны 17 по магистрали 2 поступает к модулю управления и автоматического дозирования 15, где, пройдя через фильтр 23 и редукционный клапан 22, под постоянным давлением поступает к регулирующему клапану 18 в полость 25. Одновременно к регулирующему клапану 18 от источника наддувочного воздуха подается по пневмопроводу 21 в полость 26 воздух под давлением, который, воздействуя на мембрану 30, приводит в движение регулирующую часть 29 игольчатого клапана 18. При перемещении регулирующей части меняется проходное сечение в отверстии дозирующей щайбы 28 соответственно с законом подачи воды. Торцовой частью 35 игла 29 перемещает устройство 34 и по достижению положения, соответствующего минимальным оборотам, двигается и включает микровыключателем 32 электромагнитный клапан 2. Из регулирующего клапана 18 вода по трубопроводу через ротаметр 24 и электрома- нитный клапан 16 поступает в гидродинамический диспергатор 4, котоый производит грубое диспергирование и равномерное распределение глобул воды в поток топлива, поступающий по магистрали 1 из цистерны 3. Водотопливная смесь забирается подкачивающим насосом 5, который производит диспергирование глобул воды до требуемой дисперсности и подготовленную водотопливную эмульсию через подогреватель 6 и фильтры 8 подает к насосам 9 высокого давления, которые по трубопроводам 10 высокого давления подают эмульсию через форсунки в цилиндр двигателя. Отсечное топливо по трубопроводу 11 и 13 возвращается в систему перед подкачивающим насосом 5. В случае работы двигателя не на водотопливной эмульсии отсечное топливо по трубопроводам 11 и 14 возвращается в цистерну 3.

В системе подготовки и подачи водотопливной эмульсии в двигатель внутреннего сгорания установленный автоматический регулирующий клапан, управляемый наддувочным воздухом, с иглой дифферен- ционального сечения может иметь любую требуемую характеристику, обеспечивающую оптимальное дозирование воды в топливо в зависимости от мощности двигателя, что обеспечивает получение максимальной экономии топлива. Использованные элементы системы топливоподготовки выполняют новые дополнительные функции, что исключает при- менение различного рода эмульгаторов, насосов, емкостей для хранения эмульсии и рециркуляционных контуров. Это упрощает конструкцию, снижает энергозатраты и металлоемкость устройства.

Испытание системы показали, что осуществление дозирования воды в зависимости от мощности двигателя обеспечивает экономию топлива до 4%, снижение нагарообра- зования на 53% и температуры выхлопных газов на 30°С.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает повыщение экономичности путем оптимизации дозирования воды.

23 га „

ЗЛШ

-3/ JV

фиг.З

0.25

ff.50

Фие.

гоо

вига/гге я

I ГО //г7Л/.

%