Двухтопливный дизель с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием и способ его работы Советский патент 1993 года по МПК F02M25/00 F02D33/00 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к двухтопливным дизелям с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием, использующим одновременно с дизельным топливом спиртовые топлива, например метанол, этанол и другие.

Для повышения срока службы двухтоп- ливного дизеля с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием, снижения вибраций и шума его работы и экономии дизельного топлива за счет замещения его спиртовым топливом, необходимо улучшить условия самовоспламенения дизельного топлива в спиртовоздушной смеси.

Предлагаемый двухтопливный дизель с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием, содержащий турбокомпрессор с выходным патрубком, впускной коллектор с устройством внешнего смесеобразования и впускными органа- Ми, соединенный с турбокомпрессором, топливоподкачивающий насос низкого давления, систему питания дизельным топливом, систему питания спиртовым топливом снабжен дополнительным топливопроводом, соединяющим топливоподкачивающий насос низкого давления системы питания дизельным топливом с топливоподающей форсункой непрерывного действия, установленной во впускном коллекторе перед впускными органами и снабженной дозирующим клапаном, а система питания дизельным топливом соединена воздуховодом с выходным патрубком турбокомпрессора,

Топливоподающая форсунка с дозирующим клапаном подает запальную порцию дизельного топлива от топливоподкачиваю- щего насеса низкого давления в спиртовоз- душную смесь, образующуюся в устройстве внешнего смесеобразования и поступающую по впускному коллектору к впускным органам дизеля.

Подача предварительно выделенной части дизельного топлива (запальной порции) в спиртовоздушную смесь на впуске позволит осуществить двойное тепловое воздействие на нее в цилиндре дизеля - отработавшими газами предыдущего цикла и теплотой процесса сжатия. Таким образом достигается улучшение условий самовоспламенения запальной порции дизельного топлива в спиртовоздушной смеси. Вследствие этого сначала воспламеняется относительно малая запальная порция дизельного топлива и за ней спиртовоздуш- ная смесь, а затем остальная часть (основная порция) дизельного топлива. Такая организация процесса воспламенения по. зволяет обеспечить постепенный ввод в процесс сгорания компонентовтопливовоз- душной смеси и уменьшить как период задержки воспламенения, так и долю топлива,

5 выгорающего в течение этого периода. Следствием этого является снижение максимальной скорости сгорания топлива в начальном периоде процесса сгорания, а следовательно, и снижение максимальной

скорости нарастания давления и максимального давления цикла, т.е. тепломехани ческой нагруженности дизеля, а также вибрации и шумности его работы.

Улучшение условий самовоспламене5 ния дизельного топлива в спиртовоздушной смеси, позволяющее снизить тепломеханическую нагруженность деталей дизеля и жесткость его работы, дает возможность расширить пределы по замещению дизель0 кого топлива спиртовым топливом, т.е. повысить экономию дизельного топлива.

Целью предлагаемого способа работы двухтопливного дизеля с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобра5 зованием является снижение тепломеханической нагруженности, дымности и токсичности отработавших газов и экономия дизельного топлива.

Указанная цель достигается тем, что а

0 способе работы двухтопливного дизеля с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием, включающем подачу спиртового топлива на впуске с образованием спиртовоздушной смеси, под-;

5 ачу дизельного топлива и внутреннее смесеобразование, согласно предложению дизельное топливо дополнительно подают на впуске в спиртовоздушную смесь в количестве 0,2-0,25 суммарной цикловой подачи

0 используемых топлив.

Улучшение условий самовоспламенения дизельного топлива в спиртовоздушной смеси позволяет увеличить скорость сгорания топлива в заключительных стадиях про5 цесса. Это обеспечивает сокращение продолжительности процесса сгорания топлива. Уменьшение дымности и токсичности отработавших газов достигается вследствие ограничения максимальной скорости выго0 рания топлива в начальном периоде и сокра- щение продолжительности процесса сгорания в целом.

На чертеже изображен двухтопливный дизель с газотурбинным наддувом и комби5 нированным смесеобразованием. Он состоит из дизеля 1, топливоподающей форсунки 2 для основной порции дизельного топлива, топливного насоса высокого давления 3, топливных фильтров 4, топливоподкачиваю щего насоса высокого давления 5, дополнительного топливопровода 6, топливной форсунки непрерывного действия 8 с дозирующим клапаном 7 для запальной порции дизельного топлива, впускного коллектора 9, впускного органа (клапана) 10, емкости дизельного топлива 11, емкости спиртового топлива 12, устройства внешнего смесеобразования (карбюратора) 13, компрессора 14 турбокомпрессора, турбины 15 турбо- компрессора, воздуховода 16 и выходного патрубка 17 компрессора.

Дизель работает следующим образом.

Воздух поступает в компрессор 14, приводимый в движение турбиной 15турбоком- прессора, работающей на отработавших газах дизеля 1, После сжатия в компрессоре давление воздуха повышается и он поступает в устройство внешнего смесеобразования (карбюратор) 13. Одновременно в устройстве внешнего смесеобразования 13 поступает спиртовое топливо из емкости 12. В смесительной камере карбюратора 13 образуется спиртовоздушная смесь заданного состава, которая поступает во впускной коллектор 9 дизеля 1. В спиртовоздушную смесь, находящуюся во впускном коллекторе 9, топливоподающей форсункой 8 непре- рывного действия подается запальная порция дизельного топлива. Количество ди- зельного топлива запальной порции определяется дозирующим клапаном 7. Запальная порция дизельного топлива к топливоподающей форсунке 8 с дозирующим клапаном 7 подается через допол- нительный топливопровод 6 .от топливоподкачивающего насоса низкого .давления 5 из емкости дизельного топлива 11. Образованная во впускном коллекторе 9 топливовоздушная смесь определенного состаса, состоящая из трех компонентов: дизельного топлива, спиртового топлива и воздуха, поступает через впускные органы 10 в цилиндр дизеля 1. Поступившая в цилиндр горючая смесь сложного состава под- вергается двойному тепловому воздействию: теплотой отработавших газов предыдущего цикла и теплотой сжатия текущего цикла. В конце процесса сжатия после воспламенения запальной порции дизель- ного топлива в спиртовоздушной смеси топливоподающей форсункой 2 в цилиндр впрыскивается основная порция дизельного топлива. После выгорания топливовоз-

душной смеси сложного состава и совершения полезной работы в цилиндре дизеля рабочий цикл повторяется.

Таким образом, предлагаемые двухтоп- ливный дизель с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием и способ его работы позволяют облегчить воспламенение спиртового топлива в топливо- воздушной смеси и, как следствие, снизить тепломеханическую нагруженность, дым- ность и токсичность отработавших газов и обеспечить экономию дизельного топлива.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Двухтопливный дизель с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием,содержащий турбокомпрессор с выходным патрубком, впускной коллектор с устройством внешнего смесеобразования и впускными органами, соединенный с турбокомпрессором, топливоподкачивающий насос низкого давления, систему питания дизельным топливом, систему питания спиртовым топливом, отл и-чающийся тем, что, с целью снижения тепломеханической нагруженно- сти, дымности и токсичности отработанных газов дизеля, экономии дизельного топлива, в нем топливоподкачивающий насос низкого давления системы питания дизельным топливом соединен дополнительным топливопроводом с топливоподающей форсункой непрерывного действия, установленной во впускном коллекторе перед впускными органами и снабженной дозирующим клапаном, а система питания спиртовым топливом соединена воздуховодом с выходным патрубком турбокомпрессора.

2. Способ работы двухтопливного дизеля с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием, включающий подачу спиртового топлива на впуске с образованием спиртовоздушной смеси, подачу дизельного топлива и внутреннее смесеобразование, отл и ч а ю щи йся тем, что, с целью снижения тепломеханической нагруженное™, дымности и токсичности отработанных газов дизеля и экономии дизельного топлива, в нем дизельное топливо дополнительно подают на впуске в спиртовоздушную смесь в количестве 0,2-0,25 суммарной цикловой подачи используемых, топлив.

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к двухтопливным дизе- лям с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием и способу его работы. Целью изобретения является снижение тепломеханической нагру- женности, дымности и токсичности отработанных газов. Двухтопливный дизель 1 снабжен дополнительным топливопроводом 6, соединяющим топливоподкзчиваю- щий насос низкого давления 5 с топливоподающей форсункой непрерывного воздействия 8, имеющей дозирующий клапан 7 и установленной во впускном коллекторе 9 перед впускными органами 10 дизеля, а емкость спиртового топлива 12 соединена воздуховодом 16 с выходным патрубком турбокомпрессора. Способ работы двухтопливного дизеля с газотурбинным наддувом и комбинированным смесеобразованием, отличается тем, что дизельное топливо дополнительно подают на впуске в спиртовоздушную смесь в количестве (0,2- 0,25) суммарной цикловой подачи используемых топлив. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.