система подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель

Формула изобретения

Система подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель, содержащая топливный насос высокого давления, двухканальную форсунку, источники дизельного топлива и сжиженного газа с линиями подвода, отличающаяся тем, что на линиях между двухканальной форсункой, топливным насосом высокого давления и источником сжиженного газа установлен дозатор дизельного и газообразного топлива в жидкой фазе, включающий основной плунжер с упором и дополнительный, образующие три полости, притом канал, соединяющий топливный насос высокого давления с верхней полостью дозатора, снабжен нагнетательным клапаном двойного действия, а каналы, соединяющие среднюю и нижнюю полости дозатора с двухканальной форсункой, снабжены обратными клапанами объемного действия, при этом средняя и нижняя полости соединены соответственно с линиями подвода сжиженного газа и дизельного топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к системам подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, работающие на сжиженном газообразном топливе с подачей запальной дозы жидкого (дизельного) топлива.

Известны системы подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель, содержащие односекционный топливный насос, вводящий 5...10% дизельного топлива или моторного масла в смеситель линии низкого давления системы топливоподачи сжиженного газа, охладитель газа с регулирующим клапаном, установленным на трубопровод низкого давления непосредственно перед топливным насосом высокого давления (ТНВД) [В.А.Макаров, С.И.Козлов. "Топлива и топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей". - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - с.268-269].

Недостатком этих систем подачи топлива и газа является наличие дополнительного односекционного насоса с форсункой, а также ее повышенная пожароопасность, обусловленная утечками сжиженного газа через зазоры плунжерных пар, и их испарение в линии низкого давления..

Также известна система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием, содержащая топливный насос высокого давления с нагнетательным клапаном, трубопровод высокого давления, форсунку закрытого типа с надыгольной и подыгольной полостями, источники дизельного топлива и нефтяного сжиженного газа, линии подвода и отсечки подачи дизельного топлива, трубопровод подачи нефтяного сжиженного газа и обратный клапан, причем с подыгольной полостью форсунки связан топливный насос высокого давления и трубопроводом подачи нефтяного сжиженного газа через обратный клапан - источник нефтяного сжиженного газа, система снабжена устройством для регулирования давления, источник нефтяного сжиженного газа трубопроводом подачи газа связан с подыгольной полостью форсунки через ее надыгольную полость, выполненную герметически замкнутой и содержащую вход трубопровода подачи нефтяного сжиженного газа и его выход к обратному клапану [Пат. 2126908 РФ, МПК F02М 43/00. Опубл. 27.02.1999, прототип].

Недостатком системы является отсутствие регулирования состава смеси и последовательности ввода разных топлив в камеру сгорания газодизеля.

Технический результат изобретения - повышение эффективности системы питания газодизеля за счет обеспечения строгой последовательности ввода жидкого и газообразного топлива с использованием штатного ТНВД с регулятором частоты вращения.

Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от прототипа, система подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель содержит топливный насос высокого давления, двухканальную форсунку, источники дизельного топлива и сжиженного газа с линиями подвода, притом на линиях между двухканальной форсункой, топливным насосом высокого давления и источником сжиженного газа установлен дозатор дизельного и газообразного топлива в жидкой фазе, включающий основной плунжер с упором и дополнительный, образующие три полости, притом канал, соединяющий топливный насос высокого давления с верхней полостью дозатора, снабжен нагнетательным клапаном двойного действия, при этом каналы, соединяющие среднюю и нижнюю полости дозатора с двухканальной форсункой, снабжены обратными клапанами объемного действия, а средняя и нижняя полости соединены соответственно с линиями подвода сжиженного газа и дизельного топлива.

На фиг.1 представлена система подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель. На фиг.2 показано положение плунжеров дозатора при работе газодизеля с мощностью меньше 30...35% от номинальной. На фиг.3 показано положение плунжеров дозатора при работе газодизеля с мощностью больше 30...35% от номинальной.

Двигатель внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе с воспламенением от впрыска запальной дозы жидкого топлива, - газодизель. Система питания газодизеля содержит (фиг.1) линию низкого давления, топливный бак 1 жидкого (дизельного) топлива, подкачивающий насос 2, фильтр 3, вентиль 23 и секцию топливного насоса высокого давления (ТНВД) 5 с плунжером 4. На выходе из секции ТНВД 5 установлен нагнетательный клапан двойного действия 6 с клапанами 8 и 10, прижатыми друг к другу пружинами 7 и 9. Баллон со сжиженным газом 24 соединен трубопроводом с воздушным баллоном 25 высокого давления через вентиль 26, либо вместо баллона 25 возможно использование подкачивающего насоса 21, обеспечивающего давление, превышающее давление насыщенных паров сжиженного газа, что исключает возможность образования паровоздушных пробок, нарушающих нормальную работу системы питания. Баллон 24 соединен газопроводом через вентиль 22, насос 21 и фильтр 20 с дозатором 12. На линиях между двухканальной форсункой 27 с полостью 28, секцией ТНВД 5 и источником сжиженного газа установлен дозатор 12 дизельного и газообразного топлива в жидкой фазе. Дозатор 12 включает основной плунжер с упором 14 и дополнительный 13. Плунжеры 13 и 14 удерживаются в верхнем положении пружиной 15. Корпус дозатора с плунжерами образуют три полости А, В и С, канал 11, соединяющий топливный насос высокого давления с верхней полостью А дозатора, снабжен нагнетательным клапаном двойного действия 6, каналы, соединяющие среднюю В и нижнюю С полости дозатора 12 с двухканальной форсункой 27, снабжены обратными клапанами объемного действия 17 и 18, средняя В и нижняя С полости соединены соответственно с линиями подвода сжиженного газа 19 и дизельного топлива 16.

Система работает следующим образом.

При работе на газообразном топливе в режиме газодизеля, закрывают вентиль 23 и открывают газовый вентиль 20. Газ под давлением заполняет полость В дозатора.

При работе газодизеля на холостом ходу и с мощностью меньше 30...35% от номинальной подкачивающий насос 2 нагнетает топливо в секцию ТНВД 5 и в полость С дозатора 12. Плунжер 4 подает порцию дизельного топлива через нагнетательный клапан 6 двойного действия, при этом оба клапана 8 и 10, прижатые друг к другу пружинами 7 и 9, поднимаются и пропускают топливо в полость А дозатора. Под давлением плунжеры 13 и 14 дозатора 12 перемещаются вниз (фиг.2), сжимая пружину 15, газообразное топливо из полости В перепускается в канал 19, а дизельное топливо из полости С под давлением поступает в полость 28 двухканальной форсунки 27, отрывает иглу от седла распылителя и впрыскивается в камеру сгорания.

После отсечки и посадки клапанов 17 и 10 на седла, обратный клапан 8 под давлением топлива в полости А открывается и перепускает часть топлива в надплунжерную полость D. Это обеспечивает устранение возможных подвпрыскиваний и заданное остаточное давление в полости А и линии высокого давления. При этом плунжеры 13 и 14 под действием пружины 15 поднимаются вверх.

При работе газодизеля с мощностью, большей 30...35% от номинальной, впрыскивается сначала запальная доза дизельного топлива, а затем порция газообразного топлива. Это достигается тем, что давление, развиваемое секцией ТНВД 5, воздействует на плунжеры 13 и 14, перемещая их вниз (фиг.3), при этом когда плунжер 14 опустится до упора, плунжер 13 перекроет канал 19 и газообразное топливо из полости В под давлением поступит в полость 28 двухканальной форсунки 27 и впрыскивается в камеру сгорания. Величина и продолжительность впрыска зависят от порции топлива поданной секцией ТНВД в полость А.

При работе только на жидком (дизельном) топливе закрывают газовый вентиль 22 и открывают вентиль 23. Топливо заполняет полость В смесителя, и двигатель работает только на жидком топливе.

Таким образом, описанный вариант системы питания позволяет обеспечить работу на жидком и газообразном топливе, обеспечивает благоприятную последовательность ввода разных топлив в камеру сгорания при работе в режиме газодизеля, автоматически согласовывает количество подаваемого топлива с режимом работы газодизеля за счет штатного регулятора частоты вращения, повышает равномерность распределения газообразного топлива по цилиндрам. В результате чего повышается эффективность работы системы питания газодизеля.

Система подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель служит для снижения эксплуатационных расходов и может быть легко реализована в двигателестроении.