Устройство подачи воды в газодизельный двигатель



Устройство подачи воды в газодизельный двигатель
Устройство подачи воды в газодизельный двигатель

Владельцы патента RU 2699871:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложенное устройство подачи воды в газодизель содержит емкость с водой 1, трубопроводы подачи воды 2 и распылители 3 воды инжекторного типа. Устройство снабжено охладителем-смесителем 4, в который установлены распылители 3. Охладитель-смеситель имеет контур охлаждения 5, в котором циркулирует охлаждающая жидкость и контур рециркулируемых отработавших газов 6, который обеспечивает охлаждение перепускаемых из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя отработавших газов. Впрыск воды осуществляется в поток горячих (более 120°С) отработавших газов в конверсивной камере 7, где вода переходит из жидкого фазного состояния в парообразное, далее пар смешивается с отработавшими газами в каналах охладителя-смесителя 8, образуя парогазовую смесь, при этом вода дополнительно охлаждает отработавшие газы. Управление подачей воды и регулирование подачи парогазовой смеси осуществляется дозирующим устройством 9 по сигналам блока управления 10. Регулирование осуществляется по сигналам от датчиков двигателя в зависимости от скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя. Устройство служит для улучшения топливной экономичности, обеспечения бездетонационной работы, снижения токсичности газодизельного двигателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно к системам выпуска отработавших газов, системам питания дизелей жидким и газообразным топливом, в частности сжиженным углеводородным газом и может использоваться в системах питания двигателей внутреннего сгорания работающих на газомоторных топливах, таких как сжиженные углеводородные топлива, природный газ и другие.

Известна система автоматического управления подачей активатора в дизель, содержащая устройство для подачи активатора и распылитель. Распылитель размещен во впускном трубопроводе дизеля и управляется электромагнитом, связанным с источником питания. Система содержит также электронный блок управления и датчики температуры охлаждающей жидкости и допустимого снижения напряжения, электрически соединенные с источником питания, а также датчик частоты вращения коленчатого вала и датчик положения рейки топливного насоса высокого давления. Информативные сигналы от датчиков поступают через электронный блок управления в электромагнит распылителя с периодичностью и продолжительностью, зависящими от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. Устройство для подачи активатора выполнено в виде электрического насоса, соединенного с электронным блоком управления. Распылитель и электромагнит объединены в один узел и представляют собой электромагнитную форсунку. Подключение электронного блока управления и электрического насоса к источнику питания происходит автоматически по сигналам датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика допустимого снижения напряжения соответственно при температуре 50+5°С и напряжении 9-14 В, а отключение - при температуре 95+5°С и напряжении ниже 9 В (патент РФ 2273750, МПК F 02 D 19/12, F 02 M 43/00, 2006).

Известная система не обеспечивает фазного перехода активатора - воды из жидкого состояния в парообразное, что не позволяет использовать в качестве активатора воду, при этом использование воды в качестве активатора, позволяет исключить детонацию на всех режимах работы газодизельных двигателей и снижает выбросы вредных веществ с отработавшими газами.

Известно устройство для подачи воды в двигатель внутреннего сгорания содержащее емкость с водой, поплавковую камеру, трубопроводы подачи воды и распылители воды, присоединенные к карбюратору. Распылители воды инжекторного типа содержат сопло Лаваля с боковыми воздушными отверстиями и подключены по одному к горловинам диффузоров первичной и вторичной смесительных камер и два распылителя за дроссельной заслонкой первичной смесительной камеры карбюратора, трубопроводы которых содержат электромагнитные клапаны воды. Один из клапанов электрически связан с топливным электромагнитным клапаном холостого хода, а другой - с концевым выключателем, приводимым в действие рычагом привода топливного ускорительного насоса карбюратора (патент РФ 2260144, МПК F 02 M 25/022, 2017).

Недостатком известного устройства является его применимость только в карбюраторных двигателях, отсутствие возможности фазного перехода состояния воды. Поступление водного раствора в карбюратор непосредственно через патрубок не производит качественного распыла и приводит к неустойчивой работе двигателя. Отсутствие автоматического регулирования соотношения воды в топливе.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ снижения содержания вредных ингредиентов в отработавших газах дизельного двигателя заключающийся в предварительном приготовлении жидкого активатора, подающегося через наконечник-дозатор во впускной трубопровод дизельного двигателя, при этом оптимизируется состав аэрозольной смеси активатора с воздухом. В качестве активатора используют следующий состав:

- перекись водорода - 23-53%

- алифатические спирты - 5-10%

- антикоррозионная присадка -0,1-0,3%

- стабилизирующее вещество - 0,1-0,2%

- остальное - дистиллированная вода.

При этом указанный активатор обрабатывают в устройстве в виде аэрозольного генератора, работающего в трех режимах: распылительном, комбинированном и барботажном, в зависимости от литража дизеля. В аэрозольном генераторе размещен картридж-поплавок, обеспечивающий оптимальный состав аэрозоли в зависимости режимов работы ДВС за счет постоянного уровня активатора в картридже. Генератор связан гибким трубопроводом с наконечником-дозатором, имеющим насадку-рассекатель, размещенную с зазором в сужающемся в направлении потока воздуха кожухе, закрепленном во впускном воздуховоде. Изменение характеристик турбулирования активатора осуществляется регулированием подачи воздуха через барботажную трубку и электромагнитный клапан и изменением пропускной способности нижнего патрубка трехходового крана. Используя варианты формы насадки-рассекателя, повышают дисперсность аэрозоли в зависимости от типа ДВС. (патент РФ 2510469, МПК F02M43/00,F02M25/00,F02D19/12. 2014)

Недостатком известного способа является сложность подготовки и высокая стоимость активатора, необходимость установки устройства обработки активатора, отсутствие возможности фазного перехода состояния активатора.

Технической задачей изобретения является улучшение топливной экономичности, исключение явления детонации на всех режимах работы двигателя в газодизельном режиме, упрощение конструкции, повышение надежности, снижение токсичности отработавших газов двигателя.

Поставленная техническая задача достигается тем, что устройство подачи воды в газодизель содержащее емкость с водой, трубопроводы подачи воды и распылители воды инжекторного типа, согласно изобретению, снабжено охладителем-смесителем, с жидкостным контуром охлаждения и контуром рециркулируемых отработавших газов, конверсивной камерой, выпускными впускным коллекторами двигателя, дозирующим устройством регулирования подачи парогазовой смеси и блоком управления.

Изобретение объясняется чертежом, на котором представлено устройство подачи воды в газодизель.

Устройство подачи воды в газодизель содержит емкость 1 с водой, трубопроводы 2 подачи воды и распылители 3 воды инжекторного типа установленные в охладитель-смеситель 4, имеющий контур 5 охлаждения, в котором циркулирует охлаждающая жидкость и контур 6 рециркулируемых отработавших газов, который обеспечивает охлаждение перепускаемых из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя отработавших газов. Впрыск воды осуществляется в поток горячих отработавших газов по ходу движения газов в конверсивной камере 7, где вода переходит из жидкого фазного состояния в парообразное. Далее пар смешивается с отработавшими газами в каналах 8 охладителя-смесителя 4,образуя паро-газовую смесь, при этом вода дополнительно охлаждает отработавшие газы, а управление подачей воды для достижения необходимой концентрации парогазовой смеси (2-7% содержания пара) и регулирование подачи парогазовой смеси дозирующим устройством 9 во впускной коллектор двигателя (до 50% воздуха), обеспечивается блоком управления 10,который может быть выполнен в качестве отдельного устройства или интегрирован в блок управления двигателем. Регулирование осуществляется по сигналам от датчиков двигателя в зависимости от скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя.

Устройство позволяет улучшить топливную экономичность, обеспечивает бездетонационную работу газодизельного двигателя, повысить надежность системы на всех скоростных и нагрузочных режимах работы тепловых поршневых двигателях работающих на газе.

Устройство подачи воды в газодизель работает следующим образом.

Добавление паров воды в рабочую смесь в количестве 2...7% на данных режимах снижает теплонапряженность цилиндро-поршневой группы и скорость распространения пламени, что позволяет исключить детонацию на режимах от 82% до номинальной мощности, а так же на корректорной ветви. Система подачи воды интегрирована в систему рециркуляции, вода впрыскивается в струю горячих отработавших газов, температура которых составляет 200...800оС, где испаряется и далее пар с отработавшими газами поступает во впускной коллектор.

Отбор отработавших газов производится в выпускном трубопроводе, на минимальном расстоянии от выпускного коллектора двигателя, далее отработавшие газы поступают в соответствующий контур охладителя-смесителя 4, где в конверсивную камеру 7 в струю раскаленных газов распылителями 3 впрыскивается 2...7% воды от количества отработавших газов. Количество впрыскиваемой воды определяется блоком управления 10 подачи топлива, пропорционально расходу топлива и величине нагрузки на двигатель увеличивая подачу воды при увеличении нагрузки. В конверсивной камере 7охладителя-смесителя 4 вода испаряется и далее в каналах 8 смесителя-охладителя 4 пар смешивается с отработавшими газами, одновременно охлаждая его. Подготовленная парогазовая смесь через регулируемый блоком управления 10 запорный элемент (не показан) поступает во впускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания. Охладитель-смеситель 4 имеет контур 5 охлаждения, в котором циркулирует охлаждающая жидкость, и который может быть выполнен независимым или включен в систему охлаждения двигателя, обеспечивающую снижение температуры отработавших газов ниже 100 С. Вода поступает в распылители 3 из отдельной емкости для воды оснащенной насосом с регулятором давления по водяным трубопроводам 2. Регулировка количества рециркулируемых газов осуществляется регулируемым запорным элементом под управлением блока управления 10 подачи топлива двигателя.

Сгорание пропан-бутановых смесей в цилиндре двигателя на режимах работы более 50% от максимальной мощности и на корректорной ветви сопровождается детонацией. Использование системы рециркуляции отработавших газов позволяет повысить порог возникновения детонации и обеспечить без детонационное сгорание пропан-бутановой смеси на режимах 50%...82% от максимальной мощности, при запальной дозе 30%. Обеспечение перепуска 40...50% отработавших газов на режимах 82...95% мощности позволяет исключить детонацию при запальной дозе 40%, дальнейшее увеличение мощности до номинальной влечет за собой существенное увеличение запальной дозы до 45..60%. Применение изобретения, с для снижения объема запальной дозы до 30 %, обеспечивает испарение водяного заряда за счет тепловой энергии отработавших газов и перепуск отработавших газов до 50%, с паровым зарядом во впускной коллектор, что обеспечивает без детонационное сгорание пропан-бутановой смеси на всех скоростных и нагрузочных режимах работы двигателя, при запальной дозе 30%.

В лаборатории «Двигателей и применения альтернативных топлив» ФГБНУ ФНАЦ ВИМ изготовлен и испытан опытный образец устройства подачи воды в газодизель.

Результаты испытаний показали, что предложенное устройство подачи воды в газодизель обеспечивает исключение явления детонации на всех режимах работы двигателя в газодизельном режиме, имеет более простую конструкцию, высокую надежность, улучшает топливную экономичность двигателя и снижает токсичность отработавших газов двигателя.

Устройство подачи воды в газодизельный двигатель, содержащее емкость с водой, трубопроводы подачи воды и распылители воды инжекторного типа, отличающееся тем, что устройство снабжено охладителем-смесителем с жидкостным контуром охлаждения и контуром рециркулируемых отработавших газов, конверсивной камерой, выпускным и впускным коллекторами двигателя, дозирующим устройством регулирования подачи парогазовой смеси и блоком управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен гомогенизатор, по меньшей мере, для двух потоков текучих сред, в частности для однородного смешивания газа и воздуха в газовом двигателе, причем к центральной гомогенизирующей камере (2; 12; 23) в качестве зоны смешивания присоединены, по меньшей мере, две направляющие разные потоки текучих сред подающие магистрали (3, 4; 13, 14; 24, 25) и одна направляющая гомогенизированную текучую среду отводящая магистраль (5; 15; 26).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. При управлении двигателем (10) направляют отработавшие газы от первого крайнего (31) и первого центрального (33) из четырех цилиндров к первой спирали (71) двухспирального турбонагнетателя (290).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя, в котором подают сжатый воздух через дроссель в двигатель от компрессора, приводимого в движение турбиной.

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему по меньшей мере одну головку цилиндров по меньшей мере с одним цилиндром (1а), по меньшей мере один блок (1) цилиндров, соединенный по меньшей мере с одной головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках (2) коленчатого вала, по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках, масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника (2), и устройство рециркуляции отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ДВС с впускным трактом (25), посредством которого к блоку (11) сгорания, в частности к блоку цилиндр-поршень двигателя (1) внутреннего сгорания, может подводиться газ, в частности газовая смесь горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и с рециркуляцией (2) отработавшего газа, посредством которой к газу, подводимому к блоку (11) сгорания в зоне (18) подмешивания отработавшего газа, может подводиться отработавший газ блока (11) сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с разветвленной выпускной системой, содержащих систему рециркуляции отработавших газов. Способ для двигателя заключается в том, что если электрический компрессор (60), расположенный выше по потоку от компрессора (162) турбонагнетателя в заборном канале (28), приводят в действие посредством электромотора, то регулируют положение клапана (54) в магистрали (50) рециркуляции отработавших газов (РОГ) в зависимости от давления в первом выпускном коллекторе (80).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система (124) двигателя содержит трубопровод (126) теплообменника (137) отработавших газов, содержащий клапан (142) теплообменника отработавших газов, узел (145) привода клапана и реверсивный клапан (158).

Изобретение относится к двигателестроению. Система рециркуляции газодизельного двигателя содержит перепускной трубопровод (1) с регулируемым запорным элементом (2).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложенное устройство сжигания топлива для двигателя внутреннего сгорания, работающего на газообразном топливе, содержит камеру сгорания 200, образованную полостью цилиндра, головкой цилиндра и поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение внутри полости цилиндра.

Изобретение относится к двигателестроению. Способ для двигателя (10) включает обеспечение протекания отработавших газов от специализированного цилиндра (4) рециркуляции отработавших газов (РОГ), к каталитическому нейтрализатору (72) по перепускному каналу (56) и к впуску двигателя по каналу (50) РОГ.

Изобретение относится к области двигателестроения. Предлагаются способы и системы выбора места впрыска воды в двигатель в зависимости от условий работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Представлены способы и системы для обработки тестового набора данных, полученных во время бортовой диагностики (БД) и передачи в удаленный пункт параметров кривой для подгонки к этим данным, для последующей обработки данных.

Изобретение относится к системам и способам улучшения продувки канистры улавливания топливных паров. Обеспечиваются системы и способы улучшения продувки канистры (122) улавливания топливных паров через продувочный клапан (164) канистры в двигателе (102) с устройством наддува.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Изобретение предлагает способ и эмульгирующее устройство для эксплуатации дизельного двигателя на эмульсии вода-дизтопливо, в которой фракция воды изменяется в зависимости от режима работы двигателя, и/или эмульгирующего устройства, и/или участков инжекционной линии, которые промываются чистым дизельным топливом при остановке двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. Предложены способы и система для оценки качества воды в системе впрыска воды в двигатель с помощью имеющихся датчиков двигателя.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для получения стойких тонкодисперсных водомазутных эмульсий топлива и подачи его в двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом, снабженных охладителями наддувочного воздуха. Способ управления двигателем заключается в том, что собирают конденсат из охлажденного воздуха, направленного в двигатель (10).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для регулировки количества воды, впрыскиваемой выше по потоку от нескольких групп цилиндров на основе определенного неравномерного распределения воды среди групп цилиндров во время события впрыска воды.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложено устройство обработки паров топлива, содержащее адсорбер 13, выполненный с возможностью адсорбировать испарившееся топливо из топливного бака 3, через канал 14 подачи паров, запорный клапан 15, выполненный с возможностью закрывать и открывать канал 14, причем запорный клапан имеет шаговый электромотор.

Изобретение может быть использовано в гибридных системах привода транспортных средств. Предложены способы и системы для взаимного усиления преимуществ впрыска воды в двигатель в системе гибридного транспортного средства.

Изобретение относится к области двигателестроения. Предлагаются способы и системы выбора места впрыска воды в двигатель в зависимости от условий работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложенное устройство подачи воды в газодизель содержит емкость с водой 1, трубопроводы подачи воды 2 и распылители 3 воды инжекторного типа. Устройство снабжено охладителем-смесителем 4, в который установлены распылители 3. Охладитель-смеситель имеет контур охлаждения 5, в котором циркулирует охлаждающая жидкость и контур рециркулируемых отработавших газов 6, который обеспечивает охлаждение перепускаемых из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя отработавших газов. Впрыск воды осуществляется в поток горячих отработавших газов в конверсивной камере 7, где вода переходит из жидкого фазного состояния в парообразное, далее пар смешивается с отработавшими газами в каналах охладителя-смесителя 8, образуя парогазовую смесь, при этом вода дополнительно охлаждает отработавшие газы. Управление подачей воды и регулирование подачи парогазовой смеси осуществляется дозирующим устройством 9 по сигналам блока управления 10. Регулирование осуществляется по сигналам от датчиков двигателя в зависимости от скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя. Устройство служит для улучшения топливной экономичности, обеспечения бездетонационной работы, снижения токсичности газодизельного двигателя. 1 ил.

Наверх