СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЯ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использована в качестве системы питания двигателя внутреннего сгорания, а именно, дизеля.
Известна система питания дизеля, использующая в качестве присадки воду, содержащая резервуар с углеводородным топливом, источник присадки в виде бака с водой, диспергатор, связанный трубопроводами с резервуаром и баком, емкость с эмульсией топлива и присадки, соединенную с диспергатором, топливный насос, связанный с емкостью. [Лерман Е. Ю., Гладков О.А. Высококонцентрированные водо-топливные эмульсии - эффективное средство улучшения экологических показателей легких быстроходных дизелей // «Двигателестроение» №10, 1986г. стр.41-42].
Основными недостатками описанной системы являются невозможность достижения высокой топливной экономичности и токсичности двигателя в широком диапазоне режимов его работы вследствие отсутствия возможности оперативного управления количеством присадки, составом водо-топливной эмульсии, а также расслоения водо-топливной эмульсии на воду и топливо, необходимости использования дорогостоящих эмульгаторов для предотвращения расслоения эмульсии, невысокая долговечность системы, обусловленная коррозией ее элементов под действием воды.
Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, выбранная в качестве прототипа, содержащая резервуар с углеводородным топливом, источник присадки, топливный насос высокого давления, снабженный управляющим органом и сообщенный с резервуаром, регулятор, соединенный с источником присадки и кинематически связанный с управляющим органом, по меньшей мере, одну форсунку, в корпусе которой выполнены канал подачи углеводородного топлива к распылителю, связанный при помощи трубопровода высокого давления с топливным
3
насосом, и канал подачи присадки к распылителю, содержащий смесительно-аккумулирующую камеру, снабженную обратным клапаном, соединенный при помощи магистрали подачи присадки с регулятором. В смесительно-аккумулирующей камере установлена вставка с косой винтовой нарезкой. В качестве присадки использован газ, например, водород [авторское свидетельство СССР №1087681, МПК F 02 М 25/10].
Недостатками данной системы являются пониженная топливная экономичность и повышенная токсичность двигателя при использовании жидкой присадки, в том числе воды, так как при подаче жидкой присадки не обеспечивается образование равномерной, тонко диспергированной эмульсии - струя топлива, выходя из своего канала, достигает сопловых отверстий и впрыскивается, не перемешиваясь с содержимым смесительной камеры, причем это зависит от режима работы двигателя и проявляется в виде цикловой нестабильности. Кроме того, недостатком системы является ее пониженная долговечность ввиду сложности и ненадежности регулятора, например, механического, непосредственно управляющего расходом присадки воды, проявляющаяся в его быстром выходе из строя из-за коррозии.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения топливной экономичности и снижения токсичности двигателя путем обеспечения возможности образования равномерной, тонко диспергированной эмульсии при одновременном оперативном управлении расходом присадки и составом впрыскиваемой в цилиндры двигателя эмульсии в соответствии с режимом его работы, повышения долговечности системы питания путем увеличения надежности и коррозионной стойкости регулятора, управляющего расходом присадки, исключением контакта его деталей непосредственно с присадкой.
Для достижения указанного технического результата система питания дизеля, содержащая резервуар с углеводородным топливом, источник присадки, топливный насос высокого давления, снабженный управляющим органом и сообщенный с резервуаром, регулятор, кинематически связанный
с управляющим органом, и, по меньшей мере, одну форсунку, в корпусе которой выполнены канал подачи углеводородного топлива к распылителю, связанный при помощи трубопровода высокого давления с топливным насосом, канал подачи присадки к распылителю со смесительной камерой, снабженной обратным клапаном, соединенный с магистралью подачи присадки, снабжена воздушным баллоном высокого давления, соединенным через регулятор с топливным насосом и емкостью для подачи присадки, связанной с источником присадки и через магистраль с форсунками, причем в качестве присадки использована вода, а смесительная камера одновременно является эмульгирующей.
Кроме того, емкость для подачи присадки снабжена мембраной или подвижным поршнем, герметично разделяющими воздушную полость и полость присадки.
Кроме того, в канале подачи углеводородного топлива к распылителю и в смесительной камере выполнены противоположно направленные спиральные нарезки.
Кроме того, система питания дополнительно содержит электроподкачивающий насос, соединенный с источником присадки и через обратный клапан с емкостью для подачи присадки.
На фиг.1 изображена схема предлагаемой системы питания дизеля; на фиг.2 - разрез форсунки.
Топливный насос 1 высокого давления (фиг.1), снабженный управляющим органом 2 подключен к резервуару с углеводородным топливом (не показан) и сообщен при помощи трубопроводов 3-6 высокого давления с форсунками 7-10. Источник 11 присадки, в качестве которой использована вода, выполненный в виде бака, соединен через электроподкачивающий насос 12 и обратный клапан 13 с емкостью 14 для подачи присадки. Емкость 14 соединена через регулятор 15 с воздушным баллоном 16 высокого давления, топливным насосом 1 и через магистраль 17 подачи присадки с форсунками 7-10. Емкость 14 снабжена мембраной 18 или
подвижным поршнем (на чертеже не показан), герметично разделяющими воздушную полость и полость присадки, размещенные в емкости 14. Регулятор 15 кинематически связан с управляющим органом 2 топливного насоса 1 при помощи рычага 19 и тяги 20.
Форсунки 7-10 имеют одинаковую конструкцию, и каждая из них снабжена корпусом 21 (фиг.2), в котором выполнен канал 22 подачи углеводородного топлива к распылителю 23. Участок канала 22, представляющий собой канал 24, расположенный в распылителе 23, снабжен спиральной нарезкой для турбулизации и завихрения углеводородного топлива. Канал 25 подачи присадки содержит смесительную камеру 26, одновременно являющуюся эмульгирующей, в которой установлен обратный клапан 27, соединенный с магистралью 17 подачи присадки и запирающий канал 25 подачи присадки в момент подачи топлива. В смесительной камере 26 размещена вставка 28 со спиральной нарезкой, направленной противоположно направлению нарезки в канале 24 в распылителе 23, имеющая шаг, равный Id, где d - диаметр смесительной камеры 26. В распылителе 23 выполнена подигольная полость 29 и распыливающие отверстия 30 и 31, отделенные от полости 29 при помощи иглы 32. Трубопровод высокого давления 3-6 (фиг.1) подключен к штуцеру 33 и соединяет канал 22 подачи углеводородного топлива с топливным насосом 1 (фиг.1). Магистраль 17 соединена со штуцером 34 (фиг.2) и сообщает канал 25 подачи присадки с емкостью 14 (фиг.1).
Предлагаемая система питания дизеля работает следующим образом. Воздух из воздушного баллона 16 высокого давления через регулятор 15 поступает в верхнюю полость емкости 14, в нижнюю часть которой помещена присадка. Воздух и присадка разделены мембраной 18 или герметично установленным поршнем. Регулятор 15 кинематически связан с управляющим органом 2 топливного насоса 1 при помощи рычага 19 и тяги 20. Таким образом, в верхней полости емкости 14 создается давление, зависящее от режима работы двигателя: на холостом ходу - низкое, а на
номинальном режиме - высокое. При снижении давления воздуха на холостом ходу присадка из источника 11 присадки нагнетается электроподкачивающим насосом 12 через обратный клапан 13 в емкость 14. Таким образом, происходит периодическое пополнение емкости 14 присадкой. Топливный насос 1 нагнетает через канал 22 жидкое топливо в подигольную полость 29 (фиг.2). Под воздействием давления топлива игла 32 перемещается, и завихренное спиральной формой канала 24 топливо, перемешиваясь с содержимым подигольной полости 29, через отверстия 30 и 31 впрыскивается в цилиндр двигателя. По завершении впрыска в процессе разгрузки давление в подигольной полости 29 падает, и через обратный клапан 27 в смесительную камеру 26 и в подигольную полость 29 поступает присадка, завихренная в направлении, противоположном направлению движения, созданного спиральной формой канала 24. Это способствует качественному диспергированию эмульсии топлива с присадкой. Количество поступившей присадки зависит от давления в емкости 14, управляемого регулятором 15. После запирания форсунки иглой 32 давление в подигольной полости 29 выравнивается с давлением в емкости 14, присадка перемешивается с топливом, образуя топливную эмульсию. Такое регулирование давления в емкости 14 посредством управления давлением воздуха позволяет очень точно дозировать расход присадки и контролировать состав топливной эмульсии. При следующем впрыске через отверстия 30 и 31 происходит истечение образованной топливной эмульсии и цикл повторяется.
В
Т
Т
Т
В
Т
Экспериментальные исследования показали, что на номинальном режиме работы двигателя при использовании в качестве присадки воды по отношению к топливу в количестве G/G=0,2 повышается топливная экономичность на 7-10 г/(кВтч), снижается содержание окислов азота в отработавших газах в 2-3 раза, а дымность уменьшается в 1 -2 раза, здесь G -часовой расход дизельного топлива; G - часовой расход присадки воды. При росте нагрузки необходимо увеличение доли присадки воды до G/G =0,3, а
при снижении нагрузки - уменьшение вплоть до полного прекращения подачи присадки воды на холостом ходу.
Таким образом, применение предлагаемой системы питания дизеля позволяет повысить топливную экономичность, снизить токсичность двигателя посредством оперативного управления расходом присадки воды и соответственно составом образуемой водо-топливной эмульсии в соответствии с режимом работы двигателя, а также повысить долговечность этой системы.