Дизельный двигатель, работающий на газообразном топливе

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Технический результат направлен на обеспечение работы дизельного двигателя как на дизельном, так и отдельно на газообразном топливе и снижение концентрации токсичных веществ в отработавших газах двигателя. Дизельный двигатель включает системы питания дизельным топливом, газом с регуляторами их количества и систему питания воздухом. Система питания воздухом состоит из воздушного фильтра, воздухопроводов и впускного тракта. После воздушного фильтра в воздухопровод установлена смесительная камера с тремя входами и одним выходом. Один из входов смесительной камеры содержит скруббер Вентури и сообщен с воздушным фильтром. Два других входа соединены с источниками газообразного топлива с низким цетановым числом и с высоким цетановым числом соответственно и содержат устройства для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру. Выходной конец скруббера Вентури расположен за двумя входами, предназначенными для подачи газообразного топлива в смесительную камеру. Выход смесительной камеры сообщен с впускным трактом двигателя. 1 ил.

 

Изобретение относятся к машиностроительной отрасли, в частности к области двигателестроения.

Известен дизельный двигатель с воспламенением от сжатия, включающий систему питания дизельным топливом и систему питания воздухом, состоящую из воздушного фильтра, воздухопроводов и впускного тракта (см., напр., Мамедова М.Д., Васильев Ю.Н. Транспортные двигатели на газе. - М.: Машиностроение, 1994. - 224 с.).

Известный дизельный двигатель работает по газодизельному циклу, когда газ с низким цетановым числом, не способный к самостоятельному воспламенению, подается вместе с запальной дозой дизельного топлива. На нагруженных режимах запальная доза может уменьшаться до 10%.

Недостатком известной конструкции является необходимость иметь постоянно на борту транспортного средства два вида топлива: жидкое и газообразное. При этом если закончится жидкое топливо, на одном газообразном топливе двигатель работать не может. К недостаткам конструкции следует также отнести сложность конструкции топливной системы и сложность алгоритмов управления (на разных режимах работы необходимы разные соотношения жидкость/газ) и наличие больших концентраций токсичных веществ в отработавших газах двигателя.

В основу изобретения поставлена задача обеспечить работу дизельного двигателя как на дизельном, так и отдельно на газообразном топливе и снизить концентрацию токсичных веществ в отработавших газах двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в дизельном двигателе, включающем системы питания дизельным топливом, газом с регуляторами их количества и систему питания воздухом, состоящую из воздушного фильтра, воздухопроводов и впускного тракта, после воздушного фильтра в воздухопровод установлена смесительная камера с тремя входами и одним выходом, один из входов смесительной камеры содержит скруббер Вентури и сообщен с воздушным фильтром, а два других соединены с источниками газообразного топлива с низким цетановым числом и с высоким цетановым числом соответственно и содержат устройства для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру, причем выходной конец скруббера Вентури расположен за двумя входами, предназначенными для подачи газообразного топлива в смесительную камеру, при этом выход смесительной камеры сообщен с впускным трактом двигателя.

Поскольку в дизельном двигателе после воздушного фильтра в воздухопровод установлена смесительная камера с тремя входами и одним выходом, один из входов смесительной камеры содержит скруббер Вентури и сообщен с воздушным фильтром, а два других соединены с источниками газообразного топлива с низким цетановым числом и с высоким цетановым числом соответственно и содержат устройства для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру, причем выходной конец скруббера Вентури расположен за двумя входами, предназначенными для подачи газообразного топлива в смесительную камеру, при этом выход смесительной камеры сообщен с впускным трактом двигателя, обеспечивается работа дизельного двигателя как на дизельном, так и отдельно на газообразном топливе и снижение концентрации токсичных веществ в отработавших газах двигателя.

На чертеже изображена часть системы питания дизельного двигателя, работающего на газообразном топливе.

Дизельный двигатель, работающий на газообразном топливе, включает в себя воздушный фильтр 1, соединенный со смесительной камерой 7 через воздухопровод 9. На входе в смесительную камеру 7 соосно ей расположен скруббер Вентури 3. Также в смесительной камере 7 имеются два входа для впуска, через устройства 2, например регулируемый дроссель, клапан, вентиль, для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру 7, горючих газов из баллона 4 газа с высоким цетановым числом не более 100, например диметилэфира, и из баллона 5 газа с низким цетановым числом не менее 15, например метана, причем общее цетановое число смеси газов не превышает 80. Смесительная камера 7 своим выходом соединена с впускным трактом 8, дизельного двигателя 6, через воздухопровод 9.

Двигатель работает следующим образом.

Открывается устройство 2 для регулировки количества газообразного топлива, подаваемого в смесительную камеру 7, газа из баллона 4 с высоким цетановым числом, например диметилэфира, и включается стартер, происходит пуск двигателя и его работа на холостом ходу. Для перехода на нагрузочные режимы работы двигателя открывается устройство 2 для регулировки количества газообразного топлива, подаваемого в смесительную камеру 7, газа из баллона 5 с низким цетановым числом, например метана, и достигается оптимальное цетановое число смеси газов, при этом воздух, поступающий из воздухоочистителя 1, через воздухопровод 9, попадает в смесительную камеру 7, через скруббер Вентури 3, что обеспечивает турбулизацию и хорошее перемешивание газов с воздухом в смесительной камере 7 на всех режимах работы дизельного двигателя 6. Двумя устройствами 2 для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру 7, устанавливается необходимое количество каждого из газов на различных режимах работы дизельного двигателя 6.

В этом случае двигатель может работать без использования штатной топливной системы. При отсутствии газа и наличии жидкого топлива двигатель будет обычным способом работать на дизельном топливе. Таким образом, достигается реальная двухтопливность дизельного двигателя. К преимуществам предлагаемой конструкции следует отнести также ее высокую экологичность, т.к. при работе на газовой смеси резко снижается эмиссия оксидов азота и почти полностью исключается эмиссия твердых частиц.

В материалах заявки не показана система питания дизельным топливом, поскольку она является штатной и не требовала никаких конструктивных изменений.

Дизельный двигатель, включающий системы питания дизельным топливом, газом с регуляторами их количества и систему питания воздухом, состоящую из воздушного фильтра, воздухопроводов и впускного тракта, отличающийся тем, что после воздушного фильтра в воздухопровод установлена смесительная камера с тремя входами и одним выходом, один из входов смесительной камеры содержит скруббер Вентури и сообщен с воздушным фильтром, а два других соединены с источниками газообразного топлива с низким цетановым числом и с высоким цетановым числом соответственно и содержат устройства для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру, причем выходной конец скруббера Вентури расположен за двумя входами, предназначенными для подачи газообразного топлива в смесительную камеру, при этом выход смесительной камеры сообщен с впускным трактом двигателя.