СПОСОБ ПИТАНИЯ ГАЗОДИЗЕЛЯ
GAS DIESEL ENGINE FEED METHOD

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам и способам питания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве систем питания газодизелей с применением альтернативных видов топлива.
Известны способы питания газодизелей, при которых в качестве основного топлива используют природный газ, а дизельное топливо применяют в качестве запальной дозы, составляющей от 5 до 20% по отношению к общему количеству топлива. Такой способ позволяет уменьшить расход дизельного топлива, но при общемировой тенденции снижения добычи нефти и, как следствие, увеличения ее цены имеет очевидные недостатки [Генкин К.И. Газовые двигатели. - М.: Машиностроение, 1977, 196 с.].
Известны способы питания двигателей внутреннего сгорания, при которых может использоваться любой вид топлива в газовой и паровой форме, а диметиловый эфир подается в специальный смеситель, где, смешиваясь с топливом и окислителем, подается в цилиндр, где выполняет роль инициатора горения. Такой способ питания характерен для двигателей с внешним смесеобразованием с коэффициентом избытка воздуха 0,8…1,1, и диметиловый эфир в этом случае выполняет роль расширителя пределов воспламенения рабочей смеси [патент RU №2207441, МПК F02B 7/02, F02B4 3/04, опубл. 27.06.2003, авторы: Фурман В.В., Коссов Е.Е.].
Недостатком этого способа является сложность топливоподающей аппаратуры.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является сокращение расхода жидких нефтепродуктов и снижение токсичности выхлопных газов.
Технический результат достигается тем, что в способе питания газодизеля в качестве запальной дозы вместо дизельного топлива используют смесь диметилового эфира с природным газом.
Способ реализуется следующим образом:
Способ питания газодизеля, при котором в качестве основного топлива используют природный газ, а в качестве запальной дозы используют диметиловый эфир в конце такта сжатия под давлением 200-300 бар, запальную дозу диметилового эфира смешивают с природным газом и дожимают, а затем охлаждают смесь до образования жидкой фазы и подают ее в конце такта сжатия более одного раза за такт.
В топливной системе газодизеля емкость для хранения дизтоплива заменяют на баллон для хранения диметилового эфира, аналогичный по техническим параметрам баллону для хранения пропанобутановых смесей. Это связано с тем, что в нормальных атмосферных условиях диметиловый эфир находится в газообразной форме.
Запальную дозу диметилового эфира смешивают с природным газом и дожимают, как, например, в компрессоре, куда подают через разные патрубки диметиловый эфир и природный газ. После сжатия смесь подают в теплообменник-охладитель, где оба компонента переходят в жидкое состояние. Смесь подают в конце такта сжатия под давлением 200-300 бар более одного раза за такт.
Подача смеси диметилового эфира и природного газа более одного раза за такт сжатия приводит к ускорению испарения распределенной запальной дозы и улучшению смесеобразования запальной дозы с основным топливом.
Благодаря высокой воспламеняемости и низкой температуре кипения диметилового эфира происходит быстрое испарение смеси и хорошее перемешивание рабочей смеси в цилиндре, надежное воспламенение основного топлива и мягкое нарастание давления в цилиндре.
Остальные элементы системы питания газодизеля остаются практически без изменения. Изменяются только их регулировки, например угол опережения впрыска запальной дозы, количество впрыскиваемого диметилового эфира, давление впрыска и система смазки прецизионных пар. Это является достоинством предлагаемого способа.
Применение предлагаемого способа позволяет отказаться от использования дизельного топлива, что особенно привлекательно вдали от нефтеперерабатывающих заводов, при разработке газовых месторождений, эксплуатации дизельных газокомпрессорных станций и др. Диметиловый эфир можно получить в местных условиях из различного сырья - природного газа, угля, кокса, биомассы и др. Кроме того, применение диметилового эфира в газодизелях позволяет снизить токсичность выхлопных газов, уменьшить жесткость работы и повысить надежность двигателя.
Применение диметилового эфира приводит также к существенному увеличению (примерно в 5,5 раза) объема запальной дозы в связи с уменьшением удельного веса и меньшей теплотворной способности по сравнению с дизельным топливом.
Предлагаемый способ позволяет снизить расход топлива на 5-10%, снизить токсичность выхлопных газов в 1,3-1,5 раза, уменьшить жесткость работы, повысить ресурс двигателя на 15-30%.