Система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания и, прежде всего дизелей, использующих различные газовые топлива (метан, водород и др.).
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 №50258. МПК F02M 43/00. Опубл. 27.12.2005. Топливоподающая система газодизеля с внутренним смесеобразованием / Носырев Д.Я., Бочаров А.А., Муратов А.В.].
Недостатком такой системы являются ее сложность, большой расход дизельного топлива и увеличенный выброс вредных веществ, что снижает экономичность и экологичность.
Известна система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием, содержащая топливные насосы высокого давления, топливные форсунки, топливный бак, топливоподкачивающий насос, фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, бак с сжиженным нефтяным газом, фильтр грубой очистки газа, подкачивающий насос газа, редукционные клапаны, линию утечки дизельного топлива, дизель, фильтр тонкой очистки газа, дозатор, смеситель, электромагнитные клапаны, вентили перепуска топлива, заправочный вентиль, топливный подогреватель, топливный коллектор, подпорный клапан, подкачивающий насос смеси, расходомер [патент РФ №57832. МПК: F02B 43/00. Опубл. 13.06.2006. Система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием / Носырев Д.Я., Муратов А.В.].
Недостатками такой системы являются низкая мощность двигателя при высоких расходах дизельного топлива и выбросы вредных веществ, что снижает экономичность и экологичность.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение мощности двигателя при снижении расхода дизельного топлива и выбросов вредных углеводородов.
Технический результат достигается тем, что в системе топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием, содержащей бак дизельного топлива, топливный коллектор, соединенный с топливными насосами высокого давления с трубопроводами высокого давления и топливными форсунками, линию низкого давления дизельного топлива с фильтром грубой очистки топлива, топливоподкачивающим насосом и фильтром тонкой очистки топлива, соединенную с топливным коллектором, циркуляционный контур, образованный с выхода топливного коллектора на его вход, на линии выхода из топливного коллектора в циркуляционном контуре установлен первый нормально закрытый электроуправляемый клапан, циркуляционный насос, второй нормально закрытый электроуправляемый клапан на входе в топливный коллектор, на линии низкого давления после фильтра тонкой очистки установлен третий нормально открытый электроуправляемый клапан перед входом в топливный коллектор, к циркуляционному контуру после циркуляционного насоса подключен выход смесителя контура подпитки, на вход смесителя контура подпитки подведены: трубопровод контура подпитки дизельного топлива, соединенный через расходомер, четвертый нормально закрытый электроуправляемый клапан с линией низкого давления топлива после фильтра тонкой очистки и трубопровод подачи газа из источника газа, выход топливного коллектора через пятый нормально открытый электроуправляемый клапан соединен с трубопроводом для слива в бак дизельного топлива с подпорным клапаном, первым перепускным вентилем и подогревателем дизельного топлива, параллельно первому перепускному вентилю и подогревателю топлива установлен второй перепускной вентиль, отличающаяся тем, что дополнительно установлены блок регистрации и обработки данных и блок управления, редуктор между фильтрами грубой и тонкой очистки на трубопроводе подачи газа, дроссельный расходомер с параллельно установленным датчиком перепада давления установлен после фильтра тонкой очистки на трубопроводе подачи газа, расходомеры на выходе четвертого электроуправляемого клапана и на выходе циркуляционного насоса, источник газа выполнен в виде рампы, которая состоит из не менее трех баллонов со сжатым газом до 300 бар с запорными вентилями на каждом, на выходе рампы установлен регулируемый электроуправляемый клапан, выход которого соединен с трубопроводом подачи газа, смеситель циркуляционного контура, два входа которого соединены с выходом смесителя контура подпитки и выходом расходомера, установленного на выходе циркуляционного насоса, а его вход соединен с выходом первого электроуправляемого клапана, семь пар датчиков температуры и давления, причем первая пара установлена перед редуктором, вторая - после редуктора, третья - после дроссельного расходомера, четвертая - между смесителями контура подпитки и циркуляционного контура, пятая - перед смесителем контура подпитки, шестая - перед смесителем циркуляционного контура, седьмая - после смесителя циркуляционного контура, причем все датчики температуры и давления, дроссельный расходомер и расходомеры соединены с блоком регистрации и обработки данных, а электроуправляемого клапаны и редуктор подключены к блоку управления.
Введение в систему блока регистрации и обработки данных, редуктора, дроссельного расходомера с датчиком перепада давления, источника сжатого газа до 300 бар, регулируемого электроуправляемого клапана, смесителя циркуляционного контура достигает использование двух видов топлива, однородности смешивания дизельного топлива и компримированного газа, повышает мощность, снижает расход топлива. А датчики температуры и давления совместно с блоком регистрации и обработки данных и блоком управления позволяют обеспечить регулирование процесса, улучшая полноту сгорания и снижая выбросы вредных веществ.
На фиг. приведена принципиальная схема дизеля с системой подачи топлив.
Топливная система дизеля содержит топливные насосы высокого давления 1, топливные форсунки 2, бак дизельного топлива 3, топливоподкачивающий насос 4, фильтр грубой очистки 5, фильтр тонкой очистки 6, баллонную рампу, состоящую из не менее трех баллонов 7, фильтр грубой очистки газа 8, редуктор 9, смеситель циркуляционного контура 10, редукционный клапан 11, линия утечки дизельного топлива 12, дизель 13, фильтр тонкой очистки газа 14, электроуправляемый дроссельный расходомер 15, смеситель контура подпитки 16, электроуправляемые клапаны 17, 18, 19, 20, 21, вентили перепуска топлива 22, 23, электроуправляемый клапан рампы 24, топливный подогреватель 25, топливный коллектор 26, подпорный клапан 27, подкачивающий насос смеси 28, расходомер 29, 30, ручные запорные вентили 31, 32, 33, первая пара датчиков температуры и давления 34, 41, вторая пара датчиков температуры и давления 35, 42, третья пара датчиков температуры и давления 36, 43, четвертая пара датчиков температуры и давления 37, 44, пятая пара датчиков температуры и давления 38, 45, шестая пара датчиков температуры и давления 39, 46, седьмая пара датчиков температуры и давления 40, 47, датчик перепада давления 48, блок регистрации и обработки данных 49, блок управления 50.
Система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием работает следующим образом.
При работе системы на дизельном топливе, поступающим из бака дизельного топлива 3 и проходящим через фильтр грубой очистки 5 и топливоподкачивающий насос 4 с редукционным клапаном 11, поступает на фильтр тонкой очистки 6 через нормально открытый электроуправляемый клапан 20, 21, а электроуправляемые клапаны 17, 18, 19 закрыты. Излишки топлива из топливного коллектора 26 возвращаются в топливный бак, 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 дизельное топливо забирается из бака 3 подкачивающим насосом смеси 28, открывают электроуправляемые клапаны 17, 18, 19 и закрывают электроуправляемые клапаны 20, 21. В качестве второго топлива используется компримированный газ из баллонной рампы 7, которая состоит из не менее трех баллонов со сжатым газом до 300 бар с запорными вентилями 31, 32, 33 на каждом баллоне и электроуправляемым клапаном 24 на выходе баллонной рампы, который соединен с блоком управления 50 и регулируется редуктором 9, с установленной первой парой датчиков 34, 41 в блоке регистрации и обработки данных 49, а электроуправляемым дроссельным расходомером 15, перед которым третья пара датчиков 36, 43 фиксирует показатели температуры и давления, передающиеся через блок регистрации и обработки данных 49, а датчиком перепада давления 48 контролируют подачу газа, проходящего по контуру через фильтр грубой 8 и тонкой 14 очистки, в процентах по отношению к расходу дизельного топлива, поступающего в циркуляционный контур через электроуправляемый клапан 17, а вторая пара датчиков 35, 42 фиксирует показатели температуры и давления, передающие показания в блок регистрации и обработки данных 49. Расход дизельного топлива измеряется расходомерами 29, 30. Утечки дизельного топлива из топливных форсунок собираются и через линию утечки дизельного топлива 12 поступают в топливный бак.
Газотопливная смесь из топливного коллектора 26 подается в топливный насос высокого давления 1 через форсунки 2, частично подается в цилиндры дизеля 13, шестая пара датчиков 39, 46 фиксирует показатели температуры и давления, передающиеся в блок регистрации и обработки данных 49. С помощью насоса 28 газотопливная смесь частично возвращается на вход смесителя циркуляционного контура 10, пятой парой датчиков 38, 45 фиксируются показатели температуры и давления, передающиеся в блок регистрации и обработки данных 49, а на выходе смесителя циркуляционного контура подмешивается к газотопливной смеси, поступающей из смесителя контура подпитки 16, на выходе которого установлена четвертая пара датчиков 37, 44, которые фиксируют показатели температуры и давления, передающиеся в блок регистрации и обработки данных 49, и через электроуправляемый клапан поступает на вход коллектора. Далее процесс повторяется. Для очистки топливной системы от газотопливной смеси дизель некоторое время работает с таким положением элементов. Затем открывают электроуправляемые клапаны 20, 21 отключают подкачивающий насос смеси 28, закрывают электроуправляемые клапаны 17, 18, 19, а седьмая пара датчиков 40, 47 фиксирует показатели температуры и давления, передающиеся в блок регистрации и обработки данных 49.
Изменение режимов работы системы обеспечивается электроуправляемыми клапанами 17, 18, 19, 20, 21, 24, блоком регистрации и обработки данных 49 и блоком управления 50.
Предложенная система подачи топлива позволяет улучшить смешивание дизельного топлива и компримированного газа до подачи в цилиндры дизеля, снизить расходы на топливо 30-35% и выбросы вредных веществ в окружающую среду, тем самым повысить экономичность и экологичность, а также сократить трудозатраты.