Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, а также указанный двигатель

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложен способ эксплуатации ДВС с несколькими цилиндрами, в которых воспламеняется и сжигается горючая смесь (4) из газообразного топлива (10) и воздуха (8) для горения. Согласно способу через трубопровод (7) негорючая предварительная смесь (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) транспортируется в направлении цилиндров (1) и выше по потоку от расположенного со стороны впуска газообменного клапана (2) цилиндра (1) смешивается с газообразным топливом (10), которое, посредством газовых клапанов (14), дозируется индивидуально для каждого цилиндра, чтобы преобразовать негорючую предварительную смесь (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) в горючую смесь (4) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10). Соотношение компонентов негорючей предварительной смеси (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) регулируется в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива (10). Изобретение обеспечивает надежную и эффективную работу ДВС. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, а также к указанному двигателю.

В двигателе внутреннего сгорания сжигаются как газообразное топливо в режиме работы на газовом топливе, так и жидкое топливо в режиме работы на жидком топливе. В режиме работы на жидком топливе к цилиндрам посредством топливных инжекторов подаётся жидкое топливо, к примеру, тяжёлое масло, причём жидкое топливо сжигается в присутствии воздуха для горения, который подаётся к цилиндрам посредством расположенных со стороны впуска газообменных клапанов. Возникающий при этом отработавший газ отводится посредством расположенных со стороны выпуска газообменных клапанов. В режиме работы на газовом топливе в цилиндрах газожидкостного двигателя смешанного топлива сжигается газообразное топливо, к примеру, природный газ. При этом к цилиндрам смесь из газообразного топлива и воздуха для горения подаётся посредством расположенных со стороны впуска газообменных клапанов, причём отработавший газ снова отводится посредством расположенных со стороны выпуска газообменных клапанов. Для воспламенения смеси из газообразного топлива и воздуха для горения в режиме работы на газовом топливе у газожидкостных двигателей смешанного топлива служит запальное масло. Под запальным маслом понимается жидкое топливо, которое сжигается в режиме работы на жидком топливе. В зависимости от варианта осуществления топливных инжекторов в режиме работы на газовом топливе служащее в качестве запального масла жидкое топливо может быть подано к цилиндрам посредством тех же топливных инжекторов, посредством которых в режиме работы на жидком топливе к цилиндрам подаётся жидкое топливо. Однако возможно также обеспечить цилиндры отдельными инжекторами запального масла, посредством которых в режиме работы на газовом топливе служащее в качестве запального масла жидкое топливо подаётся к цилиндрам.

В газовом двигателе внутреннего сгорания сжигается лишь газообразное топливо, причём к цилиндрам газового двигателя внутреннего сгорания посредством расположенных со стороны впуска газообменных клапанов подаётся смесь из газообразного топлива и воздуха для горения. Эта смесь из газообразного топлива и воздуха для горения у газового двигателя внутреннего сгорания воспламеняется посредством свечи зажигания.

Как у газового двигателя внутреннего сгорания, так и у эксплуатируемого в режиме работы на газовом топливе газожидкостного двигателя смешанного топлива к цилиндрам двигателя подаётся, соответственно, смесь из газообразного топлива и воздуха для горения, которая в цилиндрах воспламеняется и сжигается. Смесь из газообразного топлива и воздуха для горения для соответствующего цилиндра обеспечивается за счёт того, что к воздуху для горения, который проводится по трубопроводу воздуха для горения в направлении цилиндров, выше по потоку в расположенном со стороны впуска газообменном клапане соответствующего цилиндра добавляется газообразное топливо, и притом посредством предназначенного для соответствующего цилиндра газового клапана индивидуально для каждого цилиндра.

Добавляемое посредством соответствующего газового клапана воздуха для горения количество газообразного топлива зависит при этом от максимальной длительности открытия соответствующего газового клапана. Максимально добавляемое количество газа соотносится при этом с максимальной энергоёмкостью поданной к соответствующему цилиндру смеси из газообразного топлива и воздуха для горения. Если газообразное топливо имеет низкую теплоту сгорания и, соответственно, небольшую энергоёмкость, то при известных условиях возможно, что энергоёмкость сжигаемой в цилиндре смеси из газообразного топлива и воздуха для горения недостаточно высока для стабильного сгорания.

Поэтому необходимо эксплуатировать газовый двигатель внутреннего сгорания или эксплуатируемый в режиме работы на газовом топливе газожидкостной двигатель смешанного топлива в режиме стабильного сгорания.

Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача создания способа нового типа для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Эта задача решается посредством способа, охарактеризованного признаками п.1 формулы изобретения. В соответствии с изобретением предложен способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами, при котором в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания воспламеняется и сжигается горючая смесь из газообразного топлива и воздуха для горения, причём горючая смесь из газообразного топлива и воздуха для горения для соответствующего цилиндра обеспечивается посредством того, что через трубопровод негорючая предварительная смесь из воздуха для горения и газообразного топлива транспортируется в направлении цилиндров, и выше по потоку от расположенного со стороны впуска газообменного клапана соответствующего цилиндра смешивается с газообразным топливом, которое посредством газового клапана, предназначенного для соответствующего цилиндра дозируется индивидуально для каждого цилиндра, чтобы преобразовать негорючую предварительную смесь из воздуха для горения и газообразного топлива в горючую смесь из воздуха для горения и газообразного топлива, при этом соотношение компонентов негорючей предварительной смеси из воздуха для горения и газообразного топлива регулируется в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива.

При способе в соответствии с изобретением по трубопроводу в направлении цилиндров подаётся не чистый воздух для горения, а, напротив, негорючая предварительная смесь из воздуха для горения и газообразного топлива, значение энергоёмкости которой лежит ниже так называемого предела воспламенения для смеси из воздуха для горения и газообразного топлива. К этой одинаковой для цилиндров предварительной смеси из воздуха для горения и газообразного топлива индивидуально для каждого цилиндра выше по потоку в соответствующем расположенном со стороны впуска газообменном клапане посредством назначенного соответствующему цилиндру газового клапана индивидуально для каждого цилиндра добавляется газообразное топливо, чтобы таким образом преобразовать негорючую предварительную смесь из воздуха для горения и газообразного топлива в горючую смесь воздуха для горения и газообразного топлива. Максимальная энергоёмкость сгораемой в одном цилиндре смеси из воздуха для горения и газообразного топлива, соответственно, не ограничивается более максимальной длительностью открытия газового клапана, и, напротив, эта энергоёмкость может быть повышена за счёт того, что по трубопроводу подаётся предварительная смесь из газообразного топлива и воздуха для горения, которая, однако, еще не является горючей, то есть значение соотношения компонентов в ней лежит ниже предела воспламенения смеси из газообразного топлива и воздуха для горения.

В настоящем изобретении возможна надёжная и эффективная работа соответствующего двигателя. Соотношение компонентов проводимой по трубопроводу предварительной смеси из воздуха для горения и газообразного топлива, в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива, регулируется таким образом, что она является негорючей.

Предпочтительным является то, что соотношение компонентов из воздуха для горения и газообразного топлива негорючей предварительной смеси регулируется совместно для всех цилиндров.

Настоящее изобретение относится также к двигателю внутреннего сгорания, с несколькими цилиндрами, которые имеют расположенные со стороны впуска газообменные клапаны и расположенные со стороны выпуска газообменные клапаны,

с трубопроводом, по которому негорючая предварительная смесь из воздуха для горения и газообразного топлива транспортируется в направлении расположенных со стороны впуска газообменных клапанов цилиндров,

с ведущими от трубопровода к расположенным со стороны впуска газообменным клапанам цилиндров ответвлениям,

с газовым трубопроводом и с газовыми клапанами, предназначенными для цилиндров, причём горючая смесь из газообразного топлива и воздуха для горения для соответствующего цилиндра обеспечивается посредством того, что через трубопровод негорючая предварительная смесь из воздуха для горения и газообразного топлива транспортируется в направлении цилиндров, и выше по потоку от расположенного со стороны впуска газообменного клапана соответствующего цилиндра смешивается с газообразным топливом, которое посредством газового клапана, предназначенного для соответствующего цилиндра дозируется индивидуально для каждого цилиндра для преобразования негорючей предварительной смеси из воздуха для горения и газообразного топлива в горючую смесь из воздуха для горения и газообразного топлива, при этом горючая смесь воспламеняется и сжигается в цилиндрах, причем соотношение компонентов негорючей предварительной смеси из воздуха для горения и газообразного топлива регулируется в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива

Предпочтительным является то, что к трубопроводу присоединено дозирующее устройство для газообразного топлива, посредством которого соотношение компонентов из воздуха для горения и газообразного топлива негорючей предварительной смеси регулируется совместно для всех цилиндров.

Примеры осуществления изобретения поясняются более детально, не будучи ограничены только этим, на примере единственной фигуры, на которой представлен схематичный вид двигателя внутреннего сгорания в соответствии с изобретением.

Фиг.1 схематично демонстрирует фрагмент двигателя внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами 1.

Каждый цилиндр 1 имеет, по меньшей мере, один расположенный со стороны впуска газообменный клапан 2 и, по меньшей мере, один расположенный со стороны выпуска газообменный клапан 3. Посредством соответствующего расположенного со стороны впуска газообменного клапана 2 к соответствующему цилиндру 1 может подаваться горючая смесь 4 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения, причём эта смесь 4 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения воспламеняется и сжигается в цилиндрах 1. Возникающий при этом отработавший газ 5 посредством расположенных со стороны выпуска газообменных клапанов 3 может отводиться от цилиндров 1 и по трубопроводу 6 для отработавшего газа подаваться в направлении системы нейтрализации отработавшего газа (не показана).

Под смесью 4 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения, которая подаётся к цилиндрам 1 посредством расположенных со стороны впуска газообменных клапанов 2, понимается горючая смесь 4 из газа и воздуха для горения, которая у газового двигателя внутреннего сгорания воспламеняется при помощи свечи зажигания соответствующего цилиндра 1.

Фиг.1 демонстрирует трубопровод 7, по которому воздух 8 для горения может подаваться в направлении цилиндров 1. При этом по трубопроводу 7 в направлении цилиндров 1 подаётся не чистый воздух 8 для горения, а, напротив, предварительная смесь 9 из воздуха 8 для горения и газообразного топлива 10, которая является негорючей. Значение соотношения компонентов данной предварительной смеси 9 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения лежит, соответственно, ниже так называемого предела воспламенения.

Фиг.1 демонстрирует дозирующее устройство 11, посредством которого воздух 8 для горения может добавляться к газообразному топливу 10 и, притом в общем для всех цилиндров 1, которые по трубопроводу 7 снабжаются воздухом 8 для горения, соотношении компонентов из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения.

Фиг.1 иллюстрирует газопровод 12, по которому газообразное топливо 10 может подаваться в направлении отдельных цилиндров 1, чтобы проведённое по газопроводу 12 в направлении цилиндров 1 газообразное топливо 10 выше по потоку соответствующего, расположенного со стороны впуска газообменного клапана 2 соответствующего цилиндра 1 в зоне отходящего от трубопровода 7 ответвления 13, которое ведёт к соответствующему цилиндру 1, смешать с предварительной смесью 9.

За счёт смешивания предварительной смеси 9 из воздуха 8 для горения и газообразного топлива 10 с проведённым по газопроводу 12 другим газообразным топливом 10 образуется смесь 4 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения, которая является горючей.

На основании фиг.1 можно сделать заключение, что для каждого цилиндра 1 предназначен газовый клапан 14, посредством которого к предварительной смеси 9 из воздуха 8 для горения и газообразного топлива 10 индивидуально для каждого цилиндра может быть добавлено другое газообразное топливо 10, а именно в зоне отходящего от трубопровода 7, ведущего к соответствующему цилиндру 1, ответвления 13 непосредственно выше по потоку в соответствующем расположенном со стороны впуска газообменном клапане 2 соответствующего цилиндра 1.

При помощи настоящего изобретения предлагается, соответственно, проводить по ведущему к цилиндрам 1 трубопроводу 7 не только воздух 8 для горения, но и, напротив, негорючую предварительную смесь 9 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения. Эта предварительная смесь 9 является идентичной для всех цилиндров 1.

Выше по потоку в соответствующем цилиндре 1 к данной предварительной смеси 9 из воздуха 8 для горения и газообразного топлива 10 добавляется следующее газообразное топливо 10, а именно через газовый клапан 14, предназначенный для соответствующего цилиндра 1, причем с помощью газового клапана 14 к соответствующему цилиндру 1 индивидуально для каждого цилиндра непосредственно выше по потоку в соответствующем расположенном со стороны впуска газообменном клапане 2 может быть подано следующее газообразное топливо 10, чтобы преобразовать предварительную смесь 9 в горючую смесь 4 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения.

Соотношение компонентов в предварительной смеси 9 из воздуха 8 для горения и газообразного топлива 10 определяется в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива 10 и, причём таким образом, что предварительная смесь 9 является негорючей, и значение соотношения её компонентов лежит ниже предела воспламенения. За счёт этого двигатель может эксплуатироваться более надёжно и эффективно.

Энергоёмкость сжигаемой в цилиндре 1 смеси 4 из газообразного топлива 10 и воздуха 8 для горения не является более зависимой от максимальной длительности открытия газовых клапанов 14, а, напротив, может быть повышена за счёт соотношения компонентов в предварительной смеси 9. Таким образом, в частности, тогда, когда газообразное топливо должно быть сожжено с небольшой энергоёмкостью, возможен стабильный режим работы двигателя.

1. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами,

при котором в цилиндрах (1) двигателя внутреннего сгорания воспламеняется и сжигается горючая смесь (4) из газообразного топлива (10) и воздуха (8) для горения,

причём горючая смесь (4) из газообразного топлива (10) и воздуха (8) для горения для соответствующего цилиндра обеспечивается посредством того, что через трубопровод (7) негорючая предварительная смесь (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) транспортируется в направлении цилиндров (1), и выше по потоку от расположенного со стороны впуска газообменного клапана (2) соответствующего цилиндра (1) смешивается с газообразным топливом (10), которое посредством газового клапана (14), предназначенного для соответствующего цилиндра (1), дозируется индивидуально для каждого цилиндра, чтобы преобразовать негорючую предварительную смесь (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) в горючую смесь (4) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10), отличающийся тем, что соотношение компонентов негорючей предварительной смеси (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) регулируется в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива (10).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение компонентов из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) негорючей предварительной смеси (9) регулируется совместно для всех цилиндров (1).

3. Двигатель внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами (1), которые имеют расположенные со стороны впуска газообменные клапаны (2) и расположенные со стороны выпуска газообменные клапаны (3),

с трубопроводом (7), по которому негорючая предварительная смесь (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) транспортируется в направлении расположенных со стороны впуска газообменных клапанов (2) цилиндров (1),

с ведущими от трубопровода (7) к расположенным со стороны впуска газообменным клапанам (2) цилиндров (1) ответвлениями (13),

с газовым трубопроводом (12) и с газовыми клапанами (14), предназначенными для цилиндров (1), причём горючая смесь (4) из газообразного топлива (10) и воздуха (8) для горения для соответствующего цилиндра обеспечивается посредством того, что через трубопровод (7) негорючая предварительная смесь (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) транспортируется в направлении цилиндров (1) и выше по потоку от расположенного со стороны впуска газообменного клапана (2) соответствующего цилиндра (1) смешивается с газообразным топливом (10), которое посредством газового клапана (14), предназначенного для соответствующего цилиндра (1), дозируется индивидуально для каждого цилиндра для преобразования негорючей предварительной смеси (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) в горючую смесь (4) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10), при этом горючая смесь (4) воспламеняется и сжигается в цилиндрах (1), отличающийся тем, что соотношение компонентов негорючей предварительной смеси (9) из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) регулируется в зависимости от энергоёмкости газообразного топлива (10).

4. Двигатель внутреннего сгорания по п.3, отличающийся тем, что к трубопроводу (7) присоединено дозирующее устройство (11) для газообразного топлива (10), посредством которого соотношение компонентов из воздуха (8) для горения и газообразного топлива (10) негорючей предварительной смеси (9) регулируется совместно для всех цилиндров (1).