PL233486B1 - Dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych z zapłonem samoczynnym mieszaniną oleju napędowego i gazu LPG albo CNG - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dwupaliwowy układ zasilania silników z zapłonem samoczynnym mieszaniną oleju napędowego i gazu LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas) albo CNG (ang. Compressed Natural Gas).

Jednym z rozwiązań alternatywnych dla silników spalinowych jest koncepcja tzw. podwójnego paliwa. Zakłada ona wykorzystanie zarówno konwencjonalnego oleju napędowego jak i paliw gazowych, dzięki czemu osiąga się mniejsze zużycie paliwa. Z informacji dostępnych w literaturze wiadomo, że stosowanie palnych dodatków gazowych ma pozytywny wpływ na cały proces spalania zachodzący w silnikach z zapłonem samoczynnym, zasilanych paliwem płynnym. Ten pozytywny wpływ uwidacznia się w szerokim zakresie dodawania komponentów gazowych do procesu spalania w silnikach z zapłonem samoczynnym.

Ponadto, jak wykazują badania, oprócz zmniejszenia zużycia paliwa efektem stosowania dodatków gazowych jest wyraźna redukcja cząstek stałych emitowanych przez silnik.

Zasadnicze znaczenie dodatków gazowych daje się zauważyć w przedziale od 5%, gdzie wyraźnie uwidaczniają się korzystne symptomy aplikacji gazu do procesu spalania aż do ok. 30%, kiedy to stają się zauważalne pierwsze symptomy zakłócenia procesu spalania. Jest to szczególnie istotne w napędach rolniczych, które z reguły nie są wyposażone w urządzenia wychwytujące cząstki stałe. Drugi efekt, to poprawienie ekonomiki spalania, które wynika, po pierwsze, z częściowego zastąpienia paliwa droższego jakim jest olej napędowy, tańszym, jakim jest paliwo gazowe w postaci LPG lub CNG, po drugie, z poprawienia całkowitej sprawności procesów energetycznych zachodzących w komorze spalania, co skutkuje zmniejszeniem całkowitego zużycia materiałów energetycznych przez silnik.

Istnieje cały szereg rozwiązań, które wykorzystują tę koncepcję do poprawienia wyników ekonomicznych silników z samozapłonem samoczynnym. Obecnie stosowane układy instalacji do zasilania silników z samozapłonem samoczynnym paliwem gazowym koncentrują się na zapewnieniu dostawy gazu w najbardziej optymalnym zakresie wynoszącym od 15 do 20% całkowitej objętości użytego paliwa. To powoduje, że instalacje te wymagają użycia skomplikowanych, a co się z tym wiąże drogich elementów wykonawczych dozujących gaz, tak aby zachować wskazane proporcje ON/LPG lub ON/CNG. Wysokie ceny takich instalacji stanowią zasadniczą przyczynę małego rozpowszechnienia instalacji dwupaliwowych w zasilaniu silników z samozapłonem samoczynnym.

Z opisu patentowego według zgłoszenia PL P.398635 znany jest: „Sposób regulacji dawki gazu w układach dodatkowego zasilania gazem silników wysokoprężnych w sytuacji zasilania silnika wysokoprężnego mieszaniną oleju napędowego i gazu LPG/CNG. W ujawnionym tu sposobie regulację dawki prowadzi się w funkcji sprzężenia zwrotnego poziomu wibracji silnika.

Dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych z zapłonem samoczynnym mieszaniną oleju napędowego i gazu według wynalazku umożliwia rozwiązanie tych trudności poprzez utworzenie prostego, niezawodnego układu, który umożliwi uzyskanie korzyści oferowanych przez zasilanie dwupaliwowe silników z zapłonem samoczynnym, przy wydatnie zredukowanych kosztach instalacji.

Istotą dwupaliwowego układu zasilania silników spalinowych z zapłonem samoczynnym mieszaniną oleju napędowego i gazu do zasilania silnika mieszaniną oleju napędowego i gazu LPG albo CNG, zawierającego listwę wtryskiwaczy oleju napędowego, zbiornik gazu połączony przewodem z kolektorem ssącym doprowadzającym mieszankę paliwową do komory spalania silnika, jest to, że na przewodzie doprowadzającym gaz ze zbiornika gazu, przed wejściem do kolektora ssącego układ posiada dyszę, a przed dyszą posiada elektrozawór zamykający i otwierający dopływ gazu LPG albo CNG ze zbiornika gazu, przy czym elektrozawór połączony jest z przekaźnikiem magnetoczułym, który nim steruje, a w strefie czułości przekaźnika magnetoczułego, umieszczony jest magnes stały osadzony na ruchomym elemencie mechanicznego sterowania dawką oleju napędowego.

Korzystnie, położenie magnesu stałego względem przekaźnika magnetoczułego jest regulowane.

Dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych według niniejszego wynalazku przedstawiony został w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym schematycznie jego budowę. W przykładzie wykonania przedstawionym poniżej opisano zasadę działania układu.

Dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych zastosowano w silniku ciągnika rolniczego z zapłonem samoczynnym zasilanym mieszaniną oleju napędowego i gazu LPG. Silniki z zapłonem samoczynnym stosowane w ciągniku rolniczym i maszynach rolniczych są wykorzystywane głównie w okresach prac polowych, gdy występują dodatnie temperatury. W tych warunkach nie jest konieczne stosowanie specjalnego parownika, gdyż gaz LPG paruje łatwo pod wpływem temperatury otoczenia.

PL 233 486 B1

Ograniczenie ilości gazu uzyskuje się przez dławienie przepływu dyszą 1, natomiast włączanie i wyłączanie gazu odbywa się za pomocą elektrozaworu dwustanowego 2. Powietrze zasysane jest do silnika przez wlot powietrza 3, a następnie dostaje się do kolektora ssącego 4. Jednocześnie, do kolektora ssącego 4 doprowadzany jest gaz ze zbiornika gazu 5. Ilość wypływającego gazu jest ograniczana przez dyszę 1, której wielkość jest dobierana w zależności od mocy silnika. Przepływ gazu do dyszy 1 jest blokowany przez elektrozawór 2, który sterowany jest przekaźnikiem magnetoczułym 6. Na ruchomym elemencie 7 mechanicznego sterowania dawką oleju napędowego do komory spalania 8 silnika umieszczony jest magnes stały 9, który w trakcie zwiększania dawki paliwa przez kierującego zbliża się do przekaźnika magnetoczułego 6, pobudzając i w konsekwencji wywołując zmianę stanu jego styków na przeciwny. To z kolei aktywuje elektrozawór 2, który otwiera się lub zamyka w zależności od położenia ruchomego elementu 7 mechanicznego sterowania dawką oleju napędowego przesyłanej przez pompę wtryskową do wtryskiwaczy 10. Odpowiednio lokalizując magnes stały 9 na ruchomym elemencie 7 mechanicznego sterowania dawką oleju napędowego w stosunku do przekaźnika magnetoczułego 6, uzyskuje się punkt początkowy i końcowy dozowania gazu dla wybranej mocy silnika uzyskiwanej z paliwa pierwotnego czyli oleju napędowego. Punkt początkowy i końcowy dozowania gazu wyznaczony jest udziałem dodatku gazu w zakresie od 5 do 30%.

W niniejszym przykładzie regulację wzajemnego położenia magnesu stałego 9 względem przekaźnika magnetoczułego 6 uzyskuje się dzięki zamocowaniu magnesu stałego 9 na ruchomym elemencie 7 mechanicznego sterowania dawką oleju napędowego z zastosowaniem pokrętła 11 regulacji położenia. Pokrętło 11 regulacji położenia magnesu stałego 9 umożliwia jego bliższe lub dalsze usytuowanie względem przekaźnika magnetoczułego 6.

W okresie niskich temperatur lub powstania innych czynników powodujących rezygnację z wykorzystywania systemu, można go odłączyć poprzez wyłączenie zasilania elektrozaworu 2, który pracuje w reżimie stanu normalnie zamkniętego (NC), wyłącznikiem nie uwidocznionym na rysunku.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych z zapłonem samoczynnym mieszaniną oleju napędowego i gazu LPG albo CNG zawierający listwę wtryskiwaczy oleju napędowego, zbiornik gazu połączony przewodem z kolektorem ssącym doprowadzającym mieszankę paliwową do komory spalania silnika, znamienny tym, że na przewodzie, przed wejściem do kolektora ssącego (4), posiada dyszę (1) a przed dyszą (1) posiada elektrozawór (2) zamykający i otwierający dopływ gazu LPG albo CNG ze zbiornika gazu (5), przy czym elektrozawór (2) połączony jest z przekaźnikiem magnetoczułym (6), który nim steruje, a w strefie czułości przekaźnika magnetoczułego (6), umieszczony jest magnes stały (9) osadzony na ruchomym elemencie (7) mechanicznego sterowania dawką oleju napędowego.
2. 2. Dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych według zastrz. 1, znamienny tym, że położenie magnesu stałego (9) względem przekaźnika magnetoczułego (6) jest regulowane.