Система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием
Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания и, прежде всего дизелей, использующих газовые топлива. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные качества за счет предварительного смешивания топлива и сжиженного нефтяного газа или смеси пропана и бутана до подачи в цилиндры дизеля. Топливоподающая система газодизеля с внешним смесеобразованием содержит топливный насос высокого давления, линию высокого давления смешенного топлива, форсунку закрытого типа с подыгольной полостью и распылителем, бак жидкого дизельного топлива, баллоны для хранения и питания системы сжиженным газом (СНГ и пропана), линию низкого давления дизельного топлива, линию питания газом, питающий трубопровод подачи сжиженного газа с электроприводом. Линия высокого давления смешанного топлива связывает топливный насос высокого давления с распылителем форсунки. Для предварительного смешения топлива и сжиженного газа в системе установлен центробежный смеситель, количество подводимого сжиженного газа к нему регулируется за счет дозатора. Предложенная система позволяет использовать сжиженный газ совместно с дизельным топливом, причем предварительное смешивание до поступления в цилиндры дизеля позволяет улучшить процесс воспламенения, что приводит к устойчивой работе двигателя, повышению его КПД и мощности. Предложенная система подачи топлива позволяет повысить экономичность за счет снижения расходов на топливо 20-30%, одновременно снижаются выбросы вредных веществ в окружающую среду.
Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания и, прежде всего дизелей, использующих газовые топлива.
Известна топливоподающая система газодизеля с внутренним смесеобразованием, содержащая топливный насос высокого давления, линию высокого давления дизельного топлива, форсунку закрытого типа с подыгольной полостью и распылителем, бак жидкого дизельного топлива, баллоны для хранения и питания газом, линию низкого давления дизельного топлива, линию питания газом, питающий трубопровод, компрессор для сжатия газа и блок гидравлического управления, причем компрессор включен между баллонами хранения газа и баллоном питания газом, питающий трубопровод включен между баллоном питания газом и блоком гидравлического управления, а линия высокого давления дизельного топлива связывает топливный насос высокого давления с распылителем форсунки. (Патент РФ на полезную модель №50258, МПК F 02 М 43/00, дата публикации 27. 12. 2005. авторы Носырев Д.Я., Бочаров А.А., Муратов А.В., «Топливоподающая система газодизеля с внутренним смесеобразованием»).
Недостатком такой системы является ее сложность, связанная с наличием дополнительного специального узла - привода блока гидравлического управления от источника давления газа. Такая система не применима при использовании сжиженного нефтяного газа или смеси пропана и бутана.
Известна система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием, содержащая топливный насос высокого давления с нагнетательным клапаном, трубопровод высокого давления, форсунку закрытого типа с надыгольной и подыгольной полостями, источники дизельного топлива и нефтяного сжиженного газа, линии подвода и отсечки подачи дизельного топлива, трубопровод подачи нефтяного сжиженного газа и обратный клапан, причем с подыгольной полостью форсунки связан топливный насос высокого давления и трубопроводом подачи нефтяного сжиженного газа через обратный клапан - источник нефтяного сжиженного газа, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для регулирования давления, источник нефтяного сжиженного газа трубопроводом подачи газа связан с подыгольной полостью форсунки через ее надыгольную полость, выполненную герметически замкнутой и содержащую вход трубопровода подачи нефтяного сжиженного газа и его выход к обратному клапану (Патент РФ на изобретение №2126908, МПК F 02 М 43/00, дата публикации 27.02.1999, авторы Патрахальцев Н.Н.; Поликер Б.Е.; Аникин С.А.; Поцелуев А.Н.; Бакиров Ю.А.; Горбунов В.В.; Виноградов Л.В.; Михальский Л.Л.; Леонов И.В.; Крылов А.В.).
Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатком такой системы является то, что смешивание двух углеводородных топлив, одно из которых имеет сравнительно низкое цетановое число, происходит непосредственно в цилиндре дизеля, что приводит к снижению воспламеняемости смеси, что и ограничивает количество сжиженного газа, которое можно применять с помощью этой системы. Подача сжиженного газа с помощью такой системы принципиально возможна, но лишь в малых количествах, которые можно рассматривать как присадку к топливу, но не как основное топливо,
замещающее дизельное. Все это приводит к снижению эффективности применения таких систем на двигателях тепловозной размерности.
Техническим результатом является повышение экологичности за счет снижения выбросов вредных углеводородов и снижение расхода дизельного топлива.
Технический результат достигается тем, что в топливоподающую систему дизеля с внутренним смесеобразованием, содержащую топливный насос высокого давления с трубопроводом высокого давления, линию низкого давления дизельного топлива с фильтром грубой и тонкой очистки соединенную с топливным коллектором, топливоподкачивающий насос с параллельно подключенным к нему редукционным клапаном, источник дизельного топлива и источник нефтяного сжиженного газа, на выходе которого установлен фильтр грубой очистки и подкачивающий насос, параллельно которому подключен редукционный клапан дополнительно введен циркуляционный контур, который образован с выхода топливного коллектора на его вход, на линии выхода из коллектора в циркуляционном контуре установлен первый нормально закрытый электромагнитный клапан и насос циркуляции, а второй нормально закрытый электромагнитный клапан установлен на входе в коллектор, причем за линией входа циркуляционного контура в коллектор после фильтра тонкой очистки установлен третий нормально открытый электромагнитный клапан, в циркуляционном контуре после циркуляционного насоса подключен смеситель, на вход которого подведены трубопровод подпитки дизельным топливом, соединяющий вход смесителя через расходомер, четвертый нормально закрытый электромагнитный клапан и линию низкого давления дизельного топлива и трубопровод нефтяного сжиженного газа на котором установлен фильтр тонкой очистки и дозатор, причем трубопровод сжиженного газа соединен с выходом подкачивающего насоса сжиженного газа, кроме того к выходу топливного
коллектора через пятый нормально открытый электромагнитный клапан подсоединен сливной трубопровод в бак дизельного топлива с первым перепускным вентилем, подпорным клапаном и нагревателем дизельного топлива, а параллельно первому перепускному вентилю и нагревателю топлива установлен второй перепускной вентиль.
Сопоставительный анализ показал, что предложенное техническое решение отличается от известных аналогов тем, что топливо и сжиженный газ смешиваются до поступления в топливный насос высокого давления системы, а процесс смешивания организовано в смесителе. Это позволяет использовать данное техническое решение без изменения топливной системы (ТНВД, форсунки). Предварительное смешивание дизельного топлива и сжиженного газа улучшить процесс подготовки топливовоздушной смеси, улучшить процесс воспламенения и горения топлива в цилиндрах дизеля. Предложенное техническое решение предназначено для подачи дизельного топлива и сжиженного газа в цилиндры газодизеля и может быть реализовано на эксплуатируемых и вновь создаваемых дизелях.
На фиг.1 приведена общая принципиальная схема дизеля с системой подачи топлив.
Топливная система дизеля содержит топливные насосы высокого давления 1, топливные форсунки 2, топливный бак 3, топливоподкачивающий насос 4, фильтр грубой очистки 5, фильтр тонкой очистки 6, бак с сжиженным нефтяным газом 7, фильтр грубой очистки газа 8, подкачивающий насос газа 9, редукционные клапаны 10, 11, линия отсечки дизельного топлива 12, дизель 13. фильтр тонкой очистки газа 14, дозатор 15. смеситель 16, электромагнитные клапаны 17 18, 19, 20, 21, вентили перепуска топлива 22, 23, заправочный вентиль 24, топливный подогреватель 25, топливный коллектор 26, подпорный клапан 27, подкачивающий насос смеси 28, расходомер 29.
Дизель работает следующим образом.
При работе дизеля на дизельном топливе нормально закрытые электромагнитные клапаны 20,21 открыты, а нормально открытые электромагнитные клапаны 17.18, 19 закрыты. Излишки топлива из топливного коллектора 26 возвращаются снова в топливный бак 3, проходя по линии оснащенной подогревателем 25, вентилями перепуска 22, 23 и подпорным клапаном 27. В таком положении система работает только на дизельном топливе. При переходе на двухтопливную смесь открывают электромагнитные клапаны 17, 18, 19 закрывают электромагнитные клапаны 20, 21. Для подачи сжиженного газа из бака сжиженного нефтяного газа 7. оснащенного заправочным вентилем 24, включают насос сжиженного газа 9 и дозатором газа 15 подают необходимое количество газа, проходящего через фильтр грубой 8 и тонкой 14 очистки, в процентах по отношению к расходу дизельного топлива, поступающего в циркуляционный контур через электроуправляемый клапан 17. Расход дизельного топлива измеряется расходомером 29.
Газотопливная смесь из топливного коллектора 26 подается в топливный насос высокого давления 1 через форсунки 2, частично подается в цилиндры дизеля 13, с помощью насоса 28 частично возвращается на выход смесителя 16, где подмешивается к газотопливной смеси, поступающей из смесителя. Далее процесс повторяется. При переходе с газотопливной смеси на дизельное топливо отключают насос сжиженного газа 9, соединенного с редукционным клапаном 10, закрывают дозатор газа 15. Для очистки топливной системы от газотопливной смеси дизель некоторое время работает с таким положением элементов. Затем открывают электроуправляемые клапаны 20, 21 отключают насос 28, закрывают электроуправляемые клапаны 17,
18, 19, Топливная система приводится в исходное состояние, дизель работает на дизельном топливе.
Изменение режимов работы системы обеспечивается автоматической системой управления с помощью электроуправляемых клапанов.
Предложенная система позволяет использовать сжиженный газ совместно с дизельным топливом, причем предварительное смешивание до поступления в цилиндры дизеля позволяет улучшить процесс воспламенения, что приводит к устойчивой работе двигателя, повышению его КПД и мощности.
Предложенная система подачи топлива позволяет повысить экономичность за счет снижения расходов на топливо 20-30%,. одновременно снижаются выбросы вредных веществ в окружающую среду.
Топливоподающая система дизеля с внутренним смесеобразованием, содержащая топливный насос высокого давления с трубопроводом высокого давления, линию низкого давления дизельного топлива с фильтром грубой и тонкой очистки, соединенную с топливным коллектором, топливоподкачивающий насос с параллельно подключенным к нему редукционным клапаном, источник дизельного топлива и источник нефтяного сжиженного газа, на выходе которого установлен фильтр грубой очистки и подкачивающий насос, параллельно которому подключен редукционный клапан, отличающаяся тем, что дополнительно введен циркуляционный контур, который образован с выхода топливного коллектора на его вход, на линии выхода из коллектора в циркуляционном контуре установлен первый нормально закрытый электромагнитный клапан и насос циркуляции, а второй нормально закрытый электромагнитный клапан установлен на входе в коллектор, причем за линией входа циркуляционного контура в коллектор после фильтра тонкой очистки установлен третий нормально открытый электромагнитный клапан, в циркуляционном контуре после циркуляционного насоса подключен смеситель, на вход которого подведены трубопровод подпитки дизельным топливом, соединяющий вход смесителя через расходомер, четвертый нормально закрытый электромагнитный клапан и линию низкого давления дизельного топлива и трубопровод нефтяного сжиженного газа, на котором установлены фильтр тонкой очистки и дозатор, причем трубопровод сжиженного газа соединен с выходом подкачивающего насоса сжиженного газа, кроме того к выходу топливного коллектора через пятый нормально открытый электромагнитный клапан подсоединен сливной трубопровод в бак дизельного топлива с первым перепускным вентилем, подпорным клапаном и нагревателем дизельного топлива, а параллельно первому перепускному вентилю и нагревателю топлива установлен второй перепускной вентиль.
