Система и способ, позволяющие работать на эмульсионном топливе
Предложены система и способ, способствующие образованию эмульгированного топлива дизельного двигателя. Система включает в себя: бак (30) вязкой смеси масла и воды; устройство (18) для смешения эмульгированного топлива, предназначенное для смешения вязкой смеси масла и воды с дизельным топливом для получения эмульгированного топлива; двухтопливное устройство (19), способствующее эмульгированию возвратного топлива, соединяющее бак (31) дизельного топлива, устройство (18) для смешения эмульгированного топлива и магистраль возвратного топлива и основную топливную магистраль двигателя соответственно; теплообменное устройство (21) для нагревания эмульгированного топлива из двухтопливного устройства (19), способствующего эмульгированию возвратного топлива, посредством охлаждающей воды двигателя; первую очистную магистраль и вторую очистную магистраль для очистки главной магистрали топлива; и устройство управления двумя топливами, предназначенное для переключения между подачей дизельного топлива и подачей эмульгированного топлива в соответствии с температурой охлаждающей воды, а также для управления дизельным топливом для очистки от эмульгированного топлива, находящегося в двигателе, а также в основной топливной магистрали и ее устройствах после замыкания переключателя зажигания двигателя. За счет использования предлагаемой системы содержание воды в эмульгированном топливе можно увеличить до 33% и поддерживать мощность дизельного двигателя, по существу, неизменной, легко запускать двигатель и делать его работу устойчивой. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к эксплуатации дизельных двигателей. Оно позволяет работать дизельному двигателю либо на дизельном топливе, либо на водно-дизельном эмульсионном топливе (ВДЭТ). Это изобретение применимо к дизельным двигателям, а также к котлам, работающим на дизельном топливе.
Уровень техники
ВДЭТ - это энергосберегающее и сокращающее выбросы топливо, не оказывающее отрицательного воздействия на окружающую среду, т.е. оно способствует экономии топлива, а также сокращает выбросы CO2. В продаже существует широкий ассортимент топлив, представляющих собой ВДЭТ. ВДЭТ имеет многочисленные недостатки, которые надо устранить.
1. ВДЭТ по сути своей неустойчиво, ведь эмульсия, по определению, представляет собой дисперсию одной жидкости (дисперсной фазы) в другой жидкости (непрерывной фазе), например, ВДЭТ состоит из крошечных капелек воды (дисперсной фазы), диспергированных в дизельном топливе (непрерывной фазе). Поскольку вода обладает большей плотностью, чем дизельное топливо, сила тяжести будет заставлять капельки опускаться. Это происходит не только в топливном баке, это происходит по всей системе подачи топлива - от топливного бака до топливных форсунок. Это явление ухудшает нормальные эксплуатационные характеристики топлива и двигателя.
2. При работе на ВДЭТ происходят потери мощности. Все ведущие поставщики ВДЭТ говорят о потерях мощности двигателя, соразмерных содержанию воды в топливе.
3. Вязкость ВДЭТ при критической температуре растворения (КТР), составляющей примерно 40 градусов, значительно выше, чем вязкость чистого дизельного топлива. Это окажет негативное влияние на интенсивность нагнетания топлива. Другими словами, интенсивность нагнетания топлива в двигатель резко снизится, если не модифицировать топливную систему, которая предназначена для дизельного топлива.
4. При работе на ВДЭТ имеет место неустойчивость двигателя на низких скоростях.
5. Перед тем как транспортное средство, работающее на ВДЭТ, сможет возобновить работу на обычном дизельном топливе, всю топливную систему нужно очистить от ВДЭТ. Например, в патенте №032278160 на «Оборудование, работающее на эмульсии дизельного топлива» («Diesel emulsion equipment»), сказано, что двигатель, оснащенный в соответствии с этим изобретением, может работать только на ВДЭТ.
6. Отсутствие средств дозаправки. ВДЭТ от разных поставщиков несовместимы друг с другом. В настоящее время поставщики ВДЭТ применяют множество технологий эмульгирования. Составы для эмульгирования подобны прикладному программному обеспечению компьютеров. Каждый запатентованный состав является уникальным и несовместимым с другим.
7. Современные потребители эмульсионных топлив ограничиваются городскими автобусами, котлами, океанскими судами и электростанциями.
8. Современные поставщики двухтопливного оборудования - для ВДЭТ и дизельного топлива - предлагают несовершенные решения, которые неработоспособны. Например, в патенте №2008200895219 на «Эмульсионное топливо для дизельных двигателей и двухтопливное оборудование для подачи дизельного топлива» (Diesel engine emulsion-fuel and diesel-fuel dual-fuel supply equipment) не решают проблему возвратного топлива двигателей. Возвратное топливо может содержать пузырьки воздуха, эмульсионное топливо и дизельное топливо или совокупность всех трех составляющих. Эту проблему надо решать, поскольку она обуславливает ухудшение качества топлива, в какой бы топливный бак оно ни возвращалось. Упомянутое изобретение, в сущности, неработоспособно. Введение третьего бака для возвратного топлива столкнется с принципом «сообщающихся сосудов», т.е. уровни жидкости всех сообщающихся сосудов будут одинаковыми.
9. Известные решения, касающиеся подачи готовой смеси ВДЭТ, сталкиваются с такими проблемами, как стоимость продукции, которая будет высокой; флуктуация цены дизельного топлива, которая выходит за пределы возможностей контроля производителя ВДЭТ и затруднит предотвращение потерь; производство ВДЭТ, которое будет нуждаться в санкционировании государственными органами власти.
10. Трудность запуска двигателей, работающих на ВДЭТ.
Раскрытие изобретения
Это изобретение - «Система и способ, позволяющие работать на эмульсионном топливе» - позволяет без каких-либо проблем переключать дизельный двигатель с дизельного топлива на ВДЭТ и, наоборот, без модификации двигателя и без вышеуказанных проблем применения ВДЭТ.
Настоящее изобретение содержит следующие компоненты.
Предусмотрен бак предварительно перемешанной воды, где вмещается предварительно перемешанная вода (вода, предварительно подготовленная для связывания с дизельным топливом для образования ВДЭТ).
Предусмотрен модуль смешения ВДЭТ, который соединен с баком предварительно перемешанной воды и баком дизельного топлива. Он смешивает предварительно перемешанную воду и дизельное топливо в пропорции 2 части дизельного топлива на 1 часть предварительно перемешанной воды для приготовления ВДЭТ.
Предусмотрен двухтопливный модуль возвратного топлива, который соединен с баком дизельного топлива, модулем смешения ВДЭТ, магистралью возвратного топлива двигателя и основной магистралью подачи топлива.
Предусмотрен теплообменный модуль, который соединен с основной магистралью подачи топлива и «двухтопливным модулем возвратного топлива». Охлаждающая жидкость двигателя обеспечивает подвод тепла к теплообменному модулю для подогрева ВДЭТ.
Предусмотрены первая очистная магистраль и вторая очистная магистраль. «Первая очистная магистраль» соединена с баком дизельного топлива и впуском основной магистрали подачи топлива. «Вторая очистная магистраль» соединена с выпуском основной магистрали подачи топлива и «двухтопливным модулем возвратного топлива».
Предусмотрен модуль управления двумя топливами, который соединен с модулем смешения ВДЭТ, «двухтопливным модулем возвратного топлива» и теплообменным модулем посредством проводов для передачи электроэнергии и проводов для передачи сигналов. Модуль управления выбирает тип топлива для подачи в двигатель в соответствии с температурой охлаждающего вещества двигателя. Он будет начинать цикл очистки, когда выключатель зажигания выключен, т.е. двигатель будет продолжать работать в течение некоторого дополнительного периода времени до окончательного прекращения работы. Это нужно для очистки ВДЭТ из основной магистрали подачи топлива. Первый маршрут очистки предусматривает использование дизельного топлива из вспомогательной магистрали топлива для очистки внутренней топливной системы двигателя. Второй маршрут очистки начинается с первой очистной магистрали, основной магистрали топлива, второй очистной магистрали и двухтопливного бака возвратного топлива. Это нужно для очистки ВДЭТ из основной магистрали, включая компоненты, предназначенные для основной магистрали топлива.
Кроме того, бак предварительно перемешанной воды и бак дизельного топлива соединены с модулем смешения ВДЭТ посредством статического смесителя.
Кроме того, модуль смешения ВДЭТ состоит из смесительного бака, блока-распылителя тумана и датчика уровня текучей среды. Внутри смесительного бака находится сопло блока-распылителя тумана. Датчик уровня текучей среды также находится внутри смесительного бака для ВДЭТ. И блок-распылитель тумана, и датчики уровня текучей среды связаны с модулем управления.
Кроме того, двухтопливный модуль возврата топлива состоит из двухтопливного бака подачи возвратного топлива, клапана возвратного топлива и клапана подачи топлива. Клапан возвратного топлива должен располагаться выше клапана подачи топлива.
Предлагаемый способ, позволяющий двигателю работать на ВДЭТ, включает в себя следующие этапы, на которых:
когда переключатель зажигания двигателя включен, подают дизельное топливо из бака дизельного топлива через вспомогательную магистраль топлива; когда двигатель начнет работать, модуль управления двумя топливами начнет рециркуляцию остаточного ВДЭТ внутри смесительного бака для ВДЭТ;
по истечении заранее определенного периода времени после запуска двигателя модуль управления закроет клапан вспомогательной магистрали топлива и откроет клапан основной магистрали топлива, а топливо будет подаваться через основную магистраль топлива;
осуществляют оперативный контроль температуры охлаждающего вещества двигателя посредством модуля управления; он выбирает тип топлива для подачи в двигатель в соответствии с температурой охлаждающего вещества двигателя; если охлаждающее вещество нагреется до заданной температуры, модуль управления двумя топливами начнет подачу ВДЭТ; если температура охлаждающего вещества упадет ниже заданной температуры, модуль управления снова переключится на дизельное топливо, если уже происходит работа на ВДЭТ;
пропускают ВДЭТ через теплообменный модуль, где оно подогревается охлаждающим веществом двигателя перед подачей в двигатель;
когда переключатель зажигания двигателя выключится, модуль управления продолжит работу двигателя в течение заранее определенного периода до прекращения работы двигателя, закроет клапан основной магистрали топлива и откроет клапан вспомогательной магистрали топлива, причем подача дизельного топлива в двигатель будет происходить через вспомогательную магистраль топлива, и это нужно для очистки внутренней системы подачи топлива двигателя, а результатом будет одновременная очистка основной магистрали, топливного фильтра, теплообменного модуля и клапанов.
Кроме того, предварительно перемешанная вода и дизельное топливо будут проходить через статический смеситель, в котором две текучие среды смешиваются перед поступлением в модуль смешения ВДЭТ.
Кроме того, модуль смешения ВДЭТ вырабатывает ВДЭТ по потребности, т.е. выработка ВДЭТ будет соответствовать скорости впуска топлива двигателя.
Кроме того, выработка ВДЭТ по потребности включает в себя упоминаемые ниже этапы, на которых:
модуль управления двумя топливами управляет пропорциональной скоростью подачи дизельного топлива и предварительно перемешанной воды в статический смеситель, где две составляющие смешиваются до впрыска в смесительный бак для ВДЭТ;
модуль-распылитель тумана осуществляет рециркуляцию содержимого бака через распылительное туманообразующее сопло;
измерительный преобразователь-датчик уровня, находящийся внутри смесительного бака для ВДЭТ, измеряет уровень жидкости внутри этого бака и передает эту информацию в модуль управления; если уровень ВДЭТ достигнет заданного высокого уровня, модуль управления двумя топливами остановит дальнейшую подачу дизельного топлива и предварительно перемешанной воды в смесительный бак; блок-распылитель тумана продолжит рециркуляцию содержимого смесительного бака в течение заданного периода перед остановом; если уровень жидкости, представляющей собой ВДЭТ, достигнет заданного низкого уровня, модуль управления двумя топливами начнет подачу дизельного топлива и предварительно перемешанной воды в смесительный бак.
Кроме того, «двухтопливный модуль возвратного топлива» состоит из клапана возвратного топлива и клапана подачи топлива. Клапан возвратного топлива расположен выше клапана подачи топлива. Клапан подачи топлива автоматически открывается, когда уровень топлива является низким. Он закроется, когда уровень топлива окажется высоким. Пополняющее топливо будет течь в бак, когда клапан откроется, и прекратит течь, когда клапан закроется. Пополняющее топливо может быть дизельным топливом или ВДЭТ.
Кроме того, модуль управления двумя топливами будет автоматически подавать дизельное топливо в двигатель, когда обнаружит следующее:
1) модуль смешения ВДЭТ вырабатывает сигнал отказа;
2) температура охлаждающего вещества двигателя падает ниже заданной температуры;
3) уровень в баке предварительно перемешанной воды падает ниже заданного низкого уровня;
4) уровень в баке дизельного топлива падает ниже заданного низкого уровня.
По сравнению с известными техническими решениями это изобретение имеет следующие достоинства: высокое содержание воды; отсутствие потерь мощности; простой запуск двигателя; устойчивость двигателя на низких скоростях; отсутствие проблемы несовместимости топлив, т.е. потребители смогут осуществлять пополнение топливом любой марки, имеющейся в продаже; все это откроет путь к массовому применению ВДЭТ и к грандиозным коммерческим возможностям.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана принципиальная схема системы, дающей возможность работы на ВДЭТ, и соответствующей методологии;
на фиг. 2 показана принципиальная схема модуля смешения ВДЭТ;
на фиг. 3 показана принципиальная схема двухтопливного модуля возвратного топлива;
на фиг. 4 показана принципиальная схема теплообменного модуля;
на фиг. 5 показана принципиальная схема очистной магистрали;
на фиг. 6 показана принципиальная схема модуля управления двумя топливами.
Подробное описание различных вариантов осуществления изобретения
Далее будет приведено подробное описание изобретения в соответствии с оптимизированными вариантами осуществления, показанными на чертежах.
Модуль смешения ВДЭТ смешивает дизельное топливо с предварительно перемешанной водой для приготовления ВДЭТ. Предварительно перемешанная вода состоит из поверхностно-активного вещества и воды в соотношении 1:(40-90) соответственно. Предварительно перемешанная вода сокращает время смешения и дает возможность уменьшить габариты оборудования. Масляно-водяной связующий агент представляет собой тип поверхностно-активного вещества аналогичного такому веществу, как лубризол (Lubrizol) американского производства или гекам (Gecam) итальянского производства. На фиг. 2-6 показан запуск дизельного двигателя. После того как двигатель начнет работать, модуль управления двумя топливами начнет рециркуляцию содержимого ВДЭТ внутри смесительного бака, открывая клапан 8 и включая насос 24. Это приведет к рециркуляции содержимого ВДЭТ внутри смесительного бака через впуск 40 и туманообразующий насос 24 и через туманообразующее сопло 36 внутри смесительного бака; содержимое ВДЭТ внутри смесительного бака также будет рециркулироваться через клапан 8, туманообразующий насос 24 и туманообразующее сопло в смесительный бак. По истечении заданного периода туманообразующий насос 24 останавливается, а клапан 8 закрывается. Целью рециркуляции является гарантия консистенции ВДЭТ.
Во время запуска двигателя и в течение заданного периода времени клапан 7 закрыт. Когда температура охлаждающего вещества двигателя достигает заданной температуры, определяемой измерительным преобразователем 49, клапан 1 открывается, срабатывает автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос 25, клапан 3 закрывается и начинается подача ВДЭТ. ВДЭТ подается из смесительного бака 18 через клапан 1 и автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос 25 в двухтопливный модуль. Измерительный преобразователь 34 уровня оперативно контролирует уровень ВДЭТ внутри смесительного бака 18. Этап 1: когда уровень жидкости достигает низкого уровня, модуль управления двумя топливами пропорционально смешивает дизельное топливо с предварительно перемешанной водой для приготовления ВДЭТ. Соотношение объемов предварительно перемешанной воды и дизельного топлива в смеси составляет 1:(1,5-3) в объемном отношении. Предварительно перемешанная вода подается из бака 30 предварительно перемешанной воды через фильтр 11, расходомер 28, клапан 37 ручного управления потоком, электромагнитный клапан 9, дозирующий насос 22 и обратный клапан 50; дизельное топливо подается из бака 31 дизельного топлива через фильтр 12, клапан 37 ручного управления потоком, расходомер 29, клапан 39 электрического управления потоком, электромагнитный клапан 10, дозирующий насос 23 и обратный клапан 51. И предварительно перемешанная вода, и дизельное топливо попадают в статический смеситель 20, где они смешиваются и проходят в смесительный бак через сопло 35.
Этап 2: процесс туманообразования дает меньшие и более одинаковые капельки воды. При запуске туманообразующего насоса 24 ВДЭТ попадает во впуск 40 через туманообразующий насос 24 и проходит через туманообразующее сопло 36 перед тем, как попадает в смесительный бак 18. Когда измерительный преобразователь уровня жидкости достигнет высокого уровня, он прекратит смешение топлива. По истечении второго заданного периода времени туманообразующий насос 2 4 останавливается. Низкий уровень жидкости в баке для смешения ВДЭТ задан составляющим одну треть высоты бака от дна бака. Рециркуляционное выпускное отверстие для ВДЭТ должно находиться ниже низкого уровня, определяемого измерительным преобразователем уровня жидкости. Верхушка бака имеет воздуховыпускной клапан 41.
Модуль смешения ВДЭТ обладает следующими достоинствами: 1) процесс получения предварительно перемешанной воды прост, гарантирует простое управление качеством и может стать изделием массового производства с разветвленной сетью продаж; 2) сокращается процесс производства ВДЭТ; 3) смесительный бак разделен на верхнюю часть, где получается новое ВДЭТ, и нижнюю часть, где временно хранится ВДЭТ, готовое к употреблению. Этот способ устраняет потребность в дополнительном баке для содержания готового к употреблению ВДЭТ, что обеспечивает уменьшение габаритов оборудования.
На фиг. 3-6 показан двухтопливный модуль возвратного топлива, в котором возвратное топливо двигателя направляется в двухтопливный бак подачи возвратного топлива. Два поплавковых клапана или электромагнитных клапана действуют как изоляторы для исключения явления «сообщающихся сосудов» при соединении бака дизельного топлива, бака предварительно перемешанной воды и двухтопливного бака подачи возвратного топлива. Он также делает возможным выпуск пузырьков воздуха из возвратного топлива. На фиг. 3 показаны магистраль 46 возвратного топлива, клапан 43 возвратного топлива и двухтопливный бак 19 подачи возвратного топлива. Воздух, присутствующий внутри возвратного топлива, выпускается через воздуховыпускной клапан 42. Топливо, не содержащее выпущенный воздух, затем направляется обратно в основную магистраль топлива. Клапан 44 подачи топлива управляет подачей пополняющего топлива. Клапан 43 возвратного топлива управляет возвратным топливом двигателя. Клапан возвратного топлива должен находиться на более высоком уровне, чем клапан подачи топлива. Возвратное топливо всегда используется первым. Когда уровень топлива внутри двухтопливного бака возвратного топлива окажется низким, клапан 44 подачи топлива откроется, и автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос начнет подачу пополняющего топлива. Когда уровень жидкости высок, клапан 44 закрыт.При перекрытии клапана 44 уровень жидкости внутри двухтопливного бака подачи возвратного топлива не сможет достичь клапана 43, что предотвращает возникновение явления «сообщающихся сосудов». Использование этого двухтопливного модуля возвратного топлива обладает следующими достоинствами: 1) предотвращает попадание возвратного топлива в бак дизельного топлива или бак смешения ВДЭТ; 2) исключает явление «сообщающихся сосудов»; 3) обеспечивает выпуск пузырьков воздуха, присутствующих в возвратном топливе; 4) автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос допускает простую установку системы на транспортном средстве без ограничений, обуславливаемых подачей самотеком.
Предусмотрен теплообменный модуль. Отходящее тепло двигателя, поглощаемое охлаждающим веществом двигателя, передается топливу, представляющему собой ВДЭТ, посредством теплообмена. Нагревание ВДЭТ перед подачей его в двигатель делает возможным увеличение содержания воды без негативного влияния на рабочие характеристики двигателя. Нагревание ВДЭТ также понизит его вязкость, приводя к повышению качества распыления топлива, что, в свою очередь, улучшает сгорание топлива. Отходящее тепло двигателя отводится охлаждающим веществом двигателя и высвобождается через радиатор в атмосферу. Рабочая температура двигателя автоматически поддерживается его системой охлаждения на уровне примерно 80 градусов по Цельсию. Использование охлаждающего вещества двигателя для подогрева ВДЭТ и безопасно, и безвредно для окружающей среды. На фиг. 4 показан запуск двигателя. Когда клапан 7 закрывается, а клапан 2 открывается, топливо подается через вспомогательную магистраль 45 топлива. По истечении заданного периода времени клапан 2 закрывается, а клапан 7 открывается. Тогда топливо подается через главную магистраль 47 топлива. ВДЭТ подается, когда температура охлаждающего вещества достигает заданной температуры. ВДЭТ подогревается охлаждающим веществом двигателя посредством теплообменного модуля 21, а затем подается в двигатель через основную магистраль 47 топлива, фильтр 13, электромагнитный клапан 7, вспомогательный насос 26 топлива и насос 27 подаваемого в двигатель топлива. Использование теплообменного модуля обладает следующими достоинствами: 1) понижает вязкость ВДЭТ, повышает качество распыления топлива и дает более полное сгорание; 2) увеличивает содержание воды в ВДЭТ; 3) повышает скорость подачи ВДЭТ; 4) увеличивает отдаваемую мощность двигателя при работе на ВДЭТ; 5) придает двигателю стабильность на низких скоростях, когда он работает на ВДЭТ.
Предусмотрен маршрут очистки. Перед отключением магистраль подачи топлива и внутреннюю топливную систему двигателя очищают от ВДЭТ. Предусмотрена очистка топливных форсунок от ВДЭТ, чтобы предотвратить выкипание водного содержимого ВДЭТ из эмульсионного топлива из-за горячих сопел. Очистка магистрали подачи топлива позволяет холодному двигателю работать на чистом дизельном топливе. На фиг. 5 показаны местонахождения очистных магистралей 1 и 2. Когда выключатель зажигания выключен, модуль управления двумя топливами будет задерживать остановку двигателя на заданный период времени, чтобы обеспечить очистку магистралей топлива. Первый маршрут очистки получают следующим образом. Открывают клапан 2 и закрывают клапан 7, чтобы обеспечить подачу дизельного топлива из вспомогательной магистрали топлива в двигатель. Это приведет к очистке внутренней топливной системы двигателя от ВДЭТ. Второй маршрут очистки получают следующим образом. Открывают клапаны 3, 4, 5 и закрывают клапаны 1 и 6, чтобы обеспечить подачу дизельного топлива из клапана 3 в насос 25, который затем будет перекачивать дизельное топливо через клапан 4, основную магистраль 47, теплообменный модуль 21, клапан 5 и очистную магистраль 2 в бак 19. Это приведет к очистке главной магистрали и соединенных с нею компонентов от ВДЭТ. Обратный клапан 17 предотвращает течение дизельного топлива непосредственно в бак 19. Очистка обладает следующими достоинствами: 1) предотвращает возможное повреждение двигателя, причиняемое водой; 2) делает запуск двигателя простым при работе на дизельном топливе; 3) главная магистраль топлива, содержащая дизельное топливо, обеспечивает работу холодного двигателя во время прогрева.
Предусмотрен модуль управления двумя топливами, используемый для управления системой, позволяющей работать на дизельном топливе и обеспечивающей работу двигателя. Это обеспечивает осуществляемое без каких-либо проблем переключение режима между работой на дизельном топливе и работой на топливе, представляющем собой ВДЭТ, удовлетворяющее условиям работы и на дизельном топливе, и на топливе, представляющем собой ВДЭТ. На фиг. 1 и 6 показана эксплуатация двигателя от запуска до нормальной работы и останова. Модуль управления двумя топливами управляет подачей дизельного топлива через вспомогательную магистраль топлива. Когда двигатель заработает нормально, запустится система, позволяющая работать на эмульсионном топливе. При этом открывается клапан 8, запускается туманообразующий насос 24, ВДЭТ потечет во впуск 40 туманообразующего насоса, в сам туманообразующий насос 24, попадает в туманообразующее сопло 36 и возвращается в смесительный бак 18. Одновременно с этим ВДЭТ потечет по мистрали подачи ВДЭТ, через клапан 8 в туманообразующий насос 24 и через туманообразующее сопло 36 в смесительный бак 18. По истечении заданного периода времени туманообразующий насос 24 остановится, и клапан 8 закроется. По истечении заданного периода времени основная магистраль подачи топлива откроется, а вспомогательная магистраль подачи топлива окажется закрытой. Модуль управления двумя топливами начнет подачу ВДЭТ, когда температура охлаждающего вещества двигателя достигнет заданной температуры. Модуль управления двумя топливами начнет подачу дизельного топлива, когда температура охлаждающего вещества двигателя упадет ниже заданной температуры. Модуль управления двумя топливами будет управлять клапанами управления потоком модуля смешения ВДЭТ, расходомерами и дозирующими насосами, допуская пропорциональное смешение дизельного топлива и предварительно перемешанной воды. Модуль управления двумя топливами разрешит непрерывную работу двигателя в течение заданного периода времени после выключения выключателя зажигания двигателя. Это нужно для очистки основной магистрали топлива от ВДЭТ. Модуль управления двумя топливами будет автоматически подавать дизельное топливо в двигатель, когда обнаружит следующее:
1) модуль смешения ВДЭТ вырабатывает сигнал отказа;
2) температура охлаждающего вещества двигателя падает ниже заданной температуры;
3) уровень в баке предварительно перемешанной воды падает ниже заданного уровня;
4) уровень в баке дизельного топлива падает ниже заданного низкого уровня.
Модуль управления двумя топливами обладает следующими достоинствами:
1) он управляет системой, позволяющей работать на эмульсионном топливе;
2) он управляет переключением топлива между дизельным топливом и ВДЭТ; он подает дизельное топливо при запуске двигателя, осуществляет переключение на ВДЭТ, когда охлаждающее вещество нагревается до заданной температуры, и очищает магистраль подачи топлива от ВДЭТ при останове двигателя;
3) он будет подавать дизельное топливо, если система, позволяющая работать на эмульсионном топливе, вырабатывает сигнал отказа.
Данное изобретение было испытано на шестицилиндровом дизеле-генераторе мощностью 400 лошадиных сил, поставляемом фирмой Cummins, который подводит мощность для сварочных работ на судостроительной верфи. Он подает дизельное топливо через вспомогательную магистраль подачи топлива во время запуска двигателя. Клапан 2 открыт, клапан 7 закрыт, а дизельное топливо течет через вспомогательную магистраль подачи топлива, фильтр и насос двигателя, предназначенный для подачи топлива, в двигатель. Система, позволяющая работать на эмульсионном топливе, запустится, когда двигатель будет работать нормально. Модуль управления двумя топливами открывает клапан 8 и запускает туманообразующий насос 24. Топливо, представляющее собой ВДЭТ и находящееся внутри смесительного бака, попадет во впуск 40 смесительного насоса, в туманообразующий насос 24 и пойдет через туманообразующее сопло 36 в смесительный бак 18. Одновременно с этим ВДЭТ потечет через магистраль подачи ВДЭТ и через клапан 8 в туманообразующий насос 24, а также через туманообразующее сопло 36 в смесительный бак 18. Через 2 минуты после запуска туманообразующий насос остановится, и клапан 8 закроется. Через одну минуту после запуска двигателя вспомогательная магистраль подачи топлива окажется закрытой, а основная магистраль подачи топлива откроется. Клапаны 3, 6, 7 открыты; клапаны 1, 2, 4 и 5 закрыты. Дизельное топливо течет через фильтр, автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос, основную магистраль подачи топлива, двухтопливный бак подачи, теплообменный модуль, вспомогательный топливный насос, топливный насос двигателя и далее в двигатель. Модуль управления двумя топливами начнет подачу ВДЭТ, когда температура охлаждающего вещества двигателя достигнет 60 градусов по Цельсию. Клапан 1 откроется, запустится насос 25, клапан 3 закроется, и начнется подача ВДЭТ. ВДЭТ потечет через клапан 1, автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос 25, поплавковый клапан 44 и далее в двухтопливный бак 19 подачи.
Модуль управления двумя топливами начнет смешивать топливо, когда измерительный преобразователь 34 уровня жидкости измерит уровень жидкости внутри смесительного бака 18 как низкий. ВДЭТ смешивается в пропорции 1 часть предварительно перемешанной воды на 2 части дизельного топлива. Предварительно перемешанная вода течет из бака 30 предварительно перемешанной воды через фильтр 11, клапан 28 управления потоком, клапан 37 ручного управления потоком, электромагнитный клапан 9, дозирующий насос 22 и обратный клапан 50. Дизельное топливо течет из бака 31 дизельного топлива через фильтр 12, клапан ручного управления потоком, расходомер 29, клапан 39 электрического управления потоком, электромагнитный клапан 10, дозирующий насос 23 и обратный клапан 51. Предварительно перемешанная вода вместе с дизельным топливом потекут в статический смеситель 20 и через сопло 35 - в смесительный бак 18. Одновременно с этим включается насос 24. ВДЭТ попадает во впуск 40 туманообразующего насоса 24, проходя через туманообразующий насос 2 4 и туманообразующее сопло 36 в смесительный бак 18. Смешение топлива прекращается, когда измерительный преобразователь 34 уровня жидкости обнаруживает, что уровень жидкости является высоким уровнем. двумя минутами позже клапан 8 закрывается, а туманообразующий насос 24 останавливается.
Возвратное топливо упомянутого генератора течет из магистрали 46 возвратного топлива через поплавковый клапан 43 возвратного топлива в двухтопливный бак 19 подачи возвратного топлива. Воздух, содержащийся в возвратном топливе, выпускается через воздуховыпускной клапан 42. Возвратное топливо, не содержащее воздух, возвращается в основную магистраль подачи топлива двигателя. Поплавковый клапан 44 подачи топлива управляет подачей топлива. Поплавковый клапан открывается, когда уровень жидкости оказывается низким. Модуль управления двумя топливами дает двигателю возможность непрерывно работать в течение одной минуты после выключения выключателя зажигания. Маршрут 1 очистки получают следующим образом. Открывают клапан 2 и закрывают клапан 7, чтобы дизельное топливо потекло из бака дизельного топлива во вспомогательную магистраль 45 подачи топлива и далее через фильтр 14, насос 27 подачи топлива двигателя и далее в двигатель. Это приведет к очистке внутренней топливной системы двигателя от ВДЭТ. Маршрут 2 очистки получают следующим образом. Открывают клапаны 3, 4, 5 и закрывают клапаны 1 и 6. Дизельное топливо течет из бака 31 дизельного топлива через фильтр 15, клапан 3, автоматически включающийся и выключающийся нагнетательный насос 25, очистную магистраль 48, клапан 4, теплообменный модуль 21, фильтр 13, клапан 5 и далее в двухтопливный бак подачи возвратного топлива. Через одну минуту останавливаются двигатель и система, позволяющая работать на эмульсионном топливе. Обратный клапан 17 предотвращает течение дизельного топлива в двухтопливный бак 19 подачи возвратного топлива. Повторный запуск двигателя произойдет с помощью дизельного топлива. При этом будет применяться вышеупомянутая процедура.
Целям экономии топлива и снижения выбросов удовлетворяет ВДЭТ, содержащее 33 процента воды. Система, позволяющая работать на эмульсионном топливе, устраняет все известные недостатки ВДЭТ. Это проложит путь к массовому применению ВДЭТ.
1. Система, позволяющая работать на эмульсионном топливе, содержащая:
бак предварительно перемешанной воды для вмещения предварительно перемешанной воды, которая состоит из воды и поверхностно-активного вещества;
модуль смешения ВДЭТ, который соединен с баком предварительно перемешанной воды и баком дизельного топлива и смешивает предварительно перемешанную воду и дизельное топливо для приготовления ВДЭТ;
двухтопливный модуль возвратного топлива, который соединен с баком дизельного топлива, модулем смешения ВДЭТ, магистралью возвратного топлива двигателя и основной магистралью подачи топлива;
теплообменный модуль, который соединен с основной магистралью подачи топлива и двухтопливным модулем возвратного топлива, причем охлаждающая жидкость двигателя подводит тепло к теплообменному модулю для подогрева ВДЭТ;
первую очистную магистраль и вторую очистную магистраль, причем первая очистная магистраль соединена с баком дизельного топлива и впуском основной магистрали подачи топлива, а вторая очистная магистраль соединена с выпуском основной магистрали подачи топлива и двухтопливным модулем возвратного топлива;
модуль управления двумя топливами, который соединен с модулем смешения ВДЭТ, двухтопливным модулем возвратного топлива и теплообменным модулем посредством проводов для передачи электроэнергии и проводов для передачи сигналов, выбирает тип топлива для подачи в двигатель в соответствии с температурой охлаждающего вещества двигателя и будет начинать цикл очистки, когда выключатель зажигания выключен, причем первый маршрут очистки предусматривает использование дизельного топлива из вспомогательной магистрали топлива для очистки внутренней топливной системы двигателя, второй маршрут очистки начинается с первой очистной магистрали, основной магистрали топлива, второй очистной магистрали и двухтопливного бака возвратного топлива для очистки главной магистрали и компонентов, предназначенных для главной магистрали топлива, от ВДЭТ.
2. Система по п. 1, в которой бак предварительно перемешанной воды и бак дизельного топлива соединены с баком смешения ВДЭТ посредством статического смесителя.
3. Система по п. 1, в которой модуль смешения ВДЭТ содержит смесительный бак, блок-распылитель тумана и датчик уровня текучей среды, причем внутри смесительного бака находится сопло блока-распылителя тумана, при этом датчик уровня текучей среды также находится внутри смесительного бака, причем и блок-распылитель тумана, и датчики уровня текучей среды связаны с модулем управления.
4. Система по п. 1, в которой двухтопливный модуль возвратного топлива содержит двухтопливный бак возвратного топлива, клапан возвратного топлива и клапан подачи топлива, причем клапан возвратного топлива должен располагаться выше клапана подачи топлива.
5. Способ, позволяющий работать на эмульсионном топливе, включающий в себя следующие этапы, на которых:
1) когда переключатель зажигания двигателя включен, подают дизельное топливо из бака дизельного топлива через вспомогательную магистраль топлива, и когда двигатель начнет работать, модуль управления двумя топливами начнет рециркуляцию остаточного ВДЭТ внутри смесительного бака для ВДЭТ;
2) по истечении заранее определенного периода времени после запуска двигателя модуль управления закроет клапан вспомогательной магистрали топлива и откроет клапан основной магистрали топлива, а топливо будет подаваться через основную магистраль топлива;
3) осуществляют оперативный контроль температуры охлаждающего вещества двигателя посредством модуля управления, причем модуль управления выбирает тип топлива для подачи в двигатель в соответствии с температурой охлаждающего вещества двигателя, при этом, если охлаждающее вещество нагреется до заданной температуры, модуль управления начнет подачу ВДЭТ, а если температура охлаждающего вещества упадет ниже заданной температуры, модуль управления снова переключится на подачу дизельного топлива в двигатель;
4) пропускают ВДЭТ через теплообменный модуль, где оно подогревается охлаждающим веществом двигателя перед подачей в двигатель;
5) когда переключатель зажигания двигателя выключится, модуль управления продолжит работу двигателя в течение заранее определенного периода до прекращения работы двигателя, закроет клапан основной магистрали топлива и откроет клапан вспомогательной магистрали топлива, причем подача дизельного топлива в двигатель будет происходить через вспомогательную магистраль топлива для очистки внутренней системы подачи топлива двигателя от ВДЭТ и очистки главной магистрали и компонентов, предназначенных для главной магистрали топлива, от ВДЭТ.
6. Способ по п. 5, в котором предварительно перемешанная вода и дизельное топливо будут проходить через статический смеситель, в котором две текучие среды смешиваются перед поступлением в модуль смешения ВДЭТ.
7. Способ по п. 5, в котором модуль смешения ВДЭТ вырабатывает ВДЭТ по потребности, т.е. выработка ВДЭТ будет соответствовать скорости впуска топлива двигателя.
8. Способ по п. 7, в котором выработка ВДЭТ по потребности включает в себя указанные ниже этапы, на которых:
1) модуль управления двумя топливами управляет подачей дизельного топлива и предварительно перемешанной воды в статический смеситель, где две составляющие смешиваются до впрыска в смесительный бак для ВДЭТ;
2) модуль-распылитель тумана осуществляет рециркуляцию содержимого бака через распылительное туманообразующее сопло;
3) измерительный преобразователь-датчик уровня, находящийся внутри смесительного бака для ВДЭТ, измеряет уровень жидкости внутри этого бака и передает эту информацию в модуль управления, причем, если уровень ВДЭТ достигнет заданного высокого уровня, модуль управления двумя топливами остановит дальнейшую подачу дизельного топлива и предварительно перемешанной воды в смесительный бак для ВДЭТ, блок-распылитель тумана продолжит рециркуляцию содержимого смесительного бака в течение заданного периода перед остановом, а если уровень жидкости, представляющей собой ВДЭТ, достигнет заданного низкого уровня, модуль управления начнет подачу дизельного топлива и предварительно перемешанной воды в смесительный бак.
9. Способ по п. 5, в котором используют двухтопливный модуль возвратного топлива, содержащий клапан возвратного топлива и клапан подачи топлива, при этом клапан возвратного топлива расположен выше клапана подачи топлива, а клапан подачи топлива автоматически открывается, когда уровень топлива является низким, при этом клапан подачи топлива закроется, когда уровень топлива окажется высоким, а пополняющее топливо будет течь в бак, когда клапан откроется, и прекратит течь, когда клапан закроется, причем пополняющее топливо может быть дизельным топливом или ВДЭТ.
10. Способ по п. 6, в котором при наступлении события отказа системы, такого как одно или более из нижеперечисленных обстоятельств, модуль управления будет автоматически подавать дизельное топливо в двигатель, когда определит следующее:
1) модуль смешения ВДЭТ вырабатывает сигнал отказа;
2) температура охлаждающего вещества двигателя падает ниже заданной температуры;
3) уровень в баке предварительно перемешанной воды падает ниже заданного низкого уровня;
4) уровень в баке дизельного топлива падает ниже заданного низкого уровня.
