Способ работы дизеля Советский патент 1986 года по МПК F02B47/00 

Изобретение относится к дизелестроению, а также к применению в дизелях альтернативных топлив.

Известен способ работы дизеля, заключающийся в подаче и сжигании в цилиндре дизеля смеси дизельного и легкого топлива, причем дизельное топливо подают насосом высокого давления через нагнетательный клапан с разгружающим пояском по нагнетательному трубопроводу через форсунку закрытого типа, а легкое топливо подают от источника низкого давления через невозвратный клапан в тот же нагнетательный трубопровод через ту же форсунку в количестве, не превышающем 60% от общего количества подаваемььх топлив. При таком осуществлении способа работы дизеля топливный насос высокого давления не подвергается действию легких маловязких фракций. Кроме того, не требуется наличие больших герметичных емкостей для смешанных топлив, не происходит большего усложнения системы топливоподачи. Для стабильной экономич {ой и эффективной работы по известному способу добавка, например, спирта к дизельному топливу не должна превышать 60% от общей дозы подаваемого топлива 1 .

Однако с уменьшением скорости вращения коленчатого вала и нагрузки на дизель оптимальное протекание рабочего процесса обеспечивается при снижении доли легкого топлива в подаваемой смеси. Простое уменьшение количества подаваемого в цилиндр легкого топлива без регулирования на оптимум нротекания рабочего процесса снижает экономичность. Таким образом, с точки зрения расширения топливных ресурсов для дизелей и для уменьшения расходования дизельного топлива целесообразно увеличивать долю легкого топлива в топливной смеси, по при этом наблюдается ухудшение протекания рабочего нроцесса дизеля, выражающееся в нестабильности работы дизеля, в ухудшении показателей его работы.

Цель изобретения - повыщение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу работы дизеля, заключающемуся в подаче и сжигании в цилиндре дизеля смеси дизельного и легкого топлив, причем дизельное топливо подают насосом высокого давления через нагнетательный клапан с разгружающим пояском по нагнетательному трубопроводу через форсунку закрытого тина, а легкое топливо подают от источника низкого давления через невозвратный клапан в тот же нагнетательный трубопровод через ту же форсунку в количестве, не превышающем 60% от общего количества подаваемых топлив, в качестве легкого топлива используют смесь углеводородов нормального парафинового строения С.пНгн+г с числом атомов углерода от

пяти до десяти, являю1дихся продукта.ми прямого синтеза окиси углерода СО и водорода Нг, причем долю легких топлив в цикловой подаче ц при изменении нагрузки и

частоты п вращения дизеля ограничивают по максимуму следующими предельными значениями: при п 1,1пн и §ц (0,1 - 0,6)§и,ндолю легких топлив ограничивают значениями от О до 50%, а при §ц (0,6- 1,0)gnH - от 50 до 30%, при п 0,7п„

и §ц (0,5--0,8)§цн - от О до 50%, а при gu (0,5--l,0)g4s - от 50 до 40%, и при п 0,32пн и g4 (0,25-0,7) g4H - от О до 45%, а при gц (0,7-l,0)g4B - от 45 до 40%, где пн - номинальная частота вращения; gцн- номинальная цикловая подача топлива.

Па фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - осциллограмма изменения давления в нагнетательном штуцере насоса высокого давления;

на фиг. 3 - зависимость предельного содержания легкого топлива в цикловой подаче от величины подачи при постоянной частоте вращения п 1,1 Пн; на фиг. 4 - то же, при п 0,32пн; на фиг. 5 - то же, при

п 0,7П},; на фиг. 6 - предельно допустимые содержания легкого топлива в цикловой подаче в зависимости от нагрузки и от частоты вращения.

Устройство для реализации способа содержит топливный насос высокого давления

1 с нагнетательным клапаном 2, имеющим разгрузочный поясок, нагнетательный трубопровод 3, форсунку 4 закрытого типа, дополнительный канал 5 связанный через невозвратный клапан 6 с источником 7 легкого топлива (подаваемым под низким дав

лением

При работе насоса I дизельное топливо через клапан 2 по нагнетательно.му тру бо- п.роводу 3 подается к форсунке 4. На осциллограмме (фиг. 2) позицией.показано изменение давления в щтуцере насоса 1 при впрыске топлива. При отсечке подачи топлива, когда нагнетательный клапан 2 своим разгрузочным юяском отсасывает топливо из трубопровода 3, в последнем возникают волны давления а и разрежения б. При подходе волны разрежения б к невозвратному клапану 6 последний открывается и легкое топливо подается из источника 7 по каналу 5 в нагнетательный трубопровод 4. Легкое топливо в трубопроводе 3 образует с дизельным топливом эмульсию, которая и подается через форсунку 4 в цилиндр двигателя. Количество подаваемого легкого топлива может изменяться из.менением отсасывающего объема пояска клапана 2, изменением параметров клапана 6, изменением давления

от источника 7. Однако величина доли легкого топлива должна быть ограничена по следующим причинам. Чрезмерное увеличение доли легкого топлива может привести к

нарушению стабильности работы двигателя (пропуски воспламенения), что имеет место преимуш,ественно при малых частотах вра- пления. Увеличение доли легкого топлива может существенно увеличить жесткость сгорания, увеличить максимальное давление сгорания, а также привести к ухудшению всего процесса сгорания за счет увеличения задержки воспламенения из-за повышенной испаряемости легких углеводородов и снижения температуры в камере сгорания, что сопровождается снижением развиваемой двигателем мощности. Кроме того, ограничение доли подаваемого легкого топлива может быть вызвано стремлением сохранить на неизменном (по сравнению с работой на дизельном топливе) уровне выбросы окисла азота. Расчетным путем или с привлечением аналогий решить задачу выбора процентного соотношения компонентов в смеси топлив не вбзможно, поскольку на параметры цикла оказывают влияние многочисленные факторы, имеющие сложные связи и часто противоположное влияние.

На фиг. 3-5 показаны предельно допустимые концентрации добавок легкого топлива состава Cs-Сю. Ограничение связано с появлением нестабильной работы дизеля (на малых и средних нагрузках), появлением на средних нагрузках чрезмерных максимальных давлений PZ, (увеличение PZ более, чем на 10% принято недопустимым), а также снижением среднего индикаторного давления Р. (снижение Pi. более, чем на 5% по сравнению с дизельным циклом принято недопустимым). Последнее ограничивает процент легкого топлива преимущественно

5

на высоких нагрузках. Кривая в служит ограничением по превышению жесткости дизельного цикла не более, чем на 10%. На этот показатель в эксплуатационном плане легче влиять, чем на экономичность и эффективность, поэтому, хотя жесткость циклов и превышает аналогичный показатель циклов работы на дизельном топливе более, чем на 10%, в эксплуатации наиболее рационально будет ограничить добавку легкого топлива в соответствии с кривыми г, поскольку жесткость незначительно превысит рекомендуемые пределы. На фиг. 6 кривые д образуют поверхность, координаты которой определяют оптимальную долю добавки легкого топлива к основному дизельному топливу в функции от цикловой подачи обоих топлив, а следовательно, нагрузочного режима, и от частоты вращения коленчатого вала, т.е. скоростного режима. Поверхности е ограничивают долю легкого топлива пре- дельно допустимым превыщением уровня жесткости рабочего процесса на дизельном топливе.

Таким образом, повышение экономичности путем решения задачи расширения ресурса топлива для дизелей достигается применением в качестве добавки к дизельному топливу углеводородных соединений нормального парафинового ряда с составом С Нгм+г при п 5-10, служащих в качестве эталонов реактивов и растворителей и являющил- 0 ся продуктом прямого синтеза из СО и Н, получаемых газификацией каменных углей. При этом наибольший эффект дает регулирование доли легкого топлива по закону, изображенному поверхностями д (фиг. 6).

0

5

0.2 04 0.6 0.8 W ди, Фиг.З

0.2 0,4 0.6 0.8 W Фиг.

Доля легкого топлива

I

п ОЛпн 0,2 ОМ 0.6 Фиг.5

9ц

Фиг.6

Составитель В. Шилов

Редактор И. ДербакТехред И. ВересКорректор И. Эрдейи

Заказ 6772/29Тираж 523Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

tio делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4