CZ19766U1 - Zařízení k přivádění paliva u dvojpalivového systému spalovacího vznětového motoru - Google Patents

Description

Zařízení k přivádění paliva u dvojpalivového systému spalovacího vznětového motoru

Oblast techniky

Zařízení k přivádění paliva u dvojpalivového spalovacího vznětového motoru využívajícího základní palivo a alternativní palivo, které obsahuje dvě oddělené palivové nádrže, rozváděči pro5 středek, kterým jsou palivové nádrže střídavě připojitelné ke vstupu vstřikovacího čerpadla, řídicí jednotku ovládající prostředky motoru a dále alespoň čidla ke zjišťování stavu částí motoru, přičemž ve vratném potrubí od vstřikovačů paliva je uspořádán rozváděči prostředek, jehož výstupy jsou střídavě připojitelné k vratnému potrubí vedenému do základní palivové nádrže nebo k vratnému potrubí směřujícímu k alternativní palivové nádrži.

ío Dosavadní stav techniky

Vznětové motory jsou, vzhledem ke své časem prověřené konstrukci, vysoké účinnosti, spolehlivosti a příznivým pořizovacím a provozním nákladům, hlavní hnací silou mobilních strojů. Při současných trendech využití a dostupnosti energetických zdrojů lze očekávat, že klasická ropná nafta bude zvyšující se měrou nahrazována alternativními palivy. Jedním z alternativních paliv t5 jsou rostlinné oleje. Mají vysokou výhřevnost, jsou kapalné, a protože nejsou snadno zápalné, netvoří výbušné páry. Dále nejsou toxické, jsou snadno biologicky odbouratelné. Jejich příprava je technicky i energeticky poměrně nenáročná a z mnoha hledisek patří k nej bezpečnějším palivům.

Argumentem proti využití rostlinných olejů jako paliva spalovacích motorů však jsou zejména dlouhodobé nepříznivé vlivy na palivovou soustavu, zanášení motoru a nutnost zařízení pro dodatečnou úpravu výfukových plynů. Dalším nedostatkem tohoto paliva je postupné zvyšování hladin emisí z motorů provozovaných na rostlinné oleje, které je především důsledkem nedokonalého spalování v režimech nízkého zatížení (především při městském provozu) a míšení obou paliv.

Tyto nedostatky byly částečně odstraněny použitím dvojpalivových systémů. V době, kdy teplota vznětového spalovacího motoru nedosahuje požadované provozní hodnoty, spaluje takový dvojpalivový motor základní palivo, kterým je motorová nafta. Teprve po dosažení provozní teploty motoru dojde ke změně paliva a motor přechází na palivo alternativní, tedy například na rostlinný olej. Ten je ovšem během rozběhové fáze chodu motoru nutno předem ohřát obvykle horkou kapalinou z chladicího systému motoru, nebo elektricky.

Takové zařízení je popsáno například v DE 3117374 (1982), podle kterého motor spalující rostlinné nebo živočišné oleje je opatřen před vstřikovacím čerpadlem zařízením k jejich předehřívání na teplotu 60 až 80 °C, při které mají tato paliva požadovanou tekutost.

JP 63085250 (1988) ohřívá rostlinný olej na dvě rozdílné teploty. Palivová nádrž, potrubí a pali35 vový filtr jsou vyhřívány na nižší teplotu, která je dostatečná z hlediska jeho tekutosti pro dopravu potrubím a filtrovatelnost. Vstřikovací soustava je ohřívána na vyšší teplotu, která má zajistit další snížení viskozity oleje s ohledem na potřebnou atomizaci paliva ve spalovacím prostoru motoru.

DE 102005052810 (2007) pak přináší zdokonalení v podobě řízeného vyhřívání palivového filt40 ru, který je doplněn elektrickým ohřívačem. Na tomto principu pracují komerční přestavbové sady.

Využití ohřátého rostlinného oleje ve zmíněných dvojpalivových systémech má však dva zásadní nedostatky. Prvním je nedokonalost spalování rostlinných olejů v typických vznětových motorech za nízkých otáček a zatížení. Důsledkem je neúnosný nárůst emisí pevných částic. Druhým nedostatkem je vzájemná kontaminace paliv v důsledku častého přepínání mezi palivy. To vede k tomu, že zvláště ve vstřikovacím systému zůstává po odstavení motoru nezanedbatelné množství

- 1 CZ 19766 Ul rostlinného oleje, které způsobuje tvorbu usazenin ve vstřikovacím systému a následné problémy startu studeného motoru.

Řešení podle DE 102006037644 (2008) používá dvě oddělené nádrže s palivy, provoz na alternativní palivo je umožněn pouze pri dostatečně vysoké teplotě motoru, přičemž signálem je teplota výfukových plynů nebo plnicí tlak za turbodmychadlem. Výstupy nádrží jsou propojeny ve ventilu, který umožňuje míchání směsi obou paliv v různém poměru, což samo o sobě umožňuje nežádoucí vzájemné míchání obou paliv v přepadu vstřikovacího zařízení.

Přepínání paliv je v případě US 2008163854 (2008) iniciováno teplotními senzory na motoru, v nádrži alternativního paliva a v čističi alternativního paliva, navíc také senzorem otáček motoru.

io Ani teploty výfukových plynů, ani otáčky však samy o sobě nemusí být rozhodujícími. Dále lze očekávat, že v důsledku stanovených kritérií bude docházet k častému přepínání paliv, a tím opět k jejich vzájemné kontaminaci.

Zamezit vzájemné kontaminaci paliv brání řešení popsané ve spisu WO 2008124601 (2008) tím, že ventily přepínající obě paliva pracují s předem daným zpožděním. Objem vstřikovacího sys15 tému motoru je však tak velký, že po přepnutí například prvního ventilu na vstupu do vstřikovacího systému z paliva A na palivo B druhým ventilem na výstupu protéká po určitou dobu směs obou paliv. Navíc interval mezi přepnutím ventilů závisí na průtoku paliva na vstupu do motoru, který dále závisí na otáčkách motoru a na průtoku paliva z přepadu vstřikovacího zařízení, který závisí na aktuálním zatížení motoru.

Další varianty dvoj palivového systému, popisované například v patentových přihláškách CH 696247 (2007), WO 2008102194 a WO 2008102203 (2008), DE 102007020385 (2008), US 2008163854 (2008), CN 101153563 (2008), FR 2890111 (2007), WO 2007109914 (2007) rovněž neřeší nežádoucí míchání obou paliv. Pokud tato otázka vystupuje u některých řešení do popředí, je nežádoucím důsledkem tvrdý přechod především při přepnutí chodu motoru ze zá25 kladního paliva na palivo alternativní.

Cílem technického řešení je odstranit, nebo alespoň podstatně zmírnit nedostatky stavu techniky především s ohledem na důsledné oddělení alternativního a základního paliva a na pokud možno plynulý přechod z režimu, při kterém je spalováno základní palivo, na režim, při kterém je spalováno palivo alternativní.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo zařízením k přiváděni paliva u dvoj palivového spalovacího vznětového motoru využívajícího základní palivo a alternativní palivo, jehož podstatou je to, že ve vratném potrubí od vstřikovačů paliva směřujícím k palivové nádrži alternativního paliva je uspořádán další rozváděči prostředek, jehož výstupy jsou střídavě připojitelné k vratnému potru35 bí vedenému do palivové nádrže alternativního paliva, nebo do výstupního potrubí palivové nádrže alternativního paliva. Tím je umožněno oddělit směs paliv, která je po určitou dobu odváděna vratným potrubím ze vstřikovacího čerpadla, a dočasněji uložit do výstupního potrubí palivové nádrže alternativního paliva.

Zařízení obsahuje alespoň prostředky pro ohřev obsahu palivové nádrže alternativního paliva, prostoru čističe alternativního paliva, prostoru vstupu do vstřikovacího čerpadla, prostoru vysokotlakých potrubí vstřikovacího čerpadla, prostoru vysokotlakého společného zásobníku paliva a/nebo prostoru vstřikovačů. Tímto uspořádáním je možné diferencovat množství tepla přiváděné alternativnímu palivu v různých místech palivového okruhu s ohledem na požadovanou tekutost paliva při zachování optimální tepelné bilance motoru.

Rovněž je výhodné, když v prostoru vysokotlakých potrubí vstřikovacího čerpadla, v prostoru vysokotlakého společného zásobníku paliva a/nebo v prostoru vstřikovačů jsou uspořádány elektrické ohřívače, kterými je možné zvýšit lokální variabilitu ohřevu paliva.

-2 CZ 19766 Ul

Prostředky pro ohřev obsahu palivové nádrže alternativního paliva, prostoru čističe alternativního paliva a prostoru vstupu do vstřikovacího čerpadla obsahují tepelné výměníky připojené do okruhu chladicí kapaliny motoru, přičemž v potrubí za vstupem teplé chladicí kapaliny jsou sériově postupně zapojeny tepelný výměník vstupu do vstřikovacího čerpadla, tepelný výměník pro5 storu čističe alternativního paliva a tepelný výměník prostoru palivové nádrže alternativního paliva. Touto sekvencí výměníků lze dosáhnout teplot alternativního paliva podle požadavků na jeho viskozitu v příslušných místech palivového okruhu.

Přehled obrázků na výkresech

Provedení zařízení podle technického řešení jsou schematicky znázorněna na výkresech, kde io značí obr. 1 palivové okruhy používající řadového vstřikovacího čerpadla a obr, 2 palivové okruhy používající vstřikovacího zařízení Common Rail.

Příklady provedení technického řešení

Dvojpalivový systém podle technického řešení je součástí vznětového pístového spalovacího motoru.

V příkladném provedení znázorněném na obr. 1 je spalovací motor opatřen řadovým vstřikovacím čerpadlem i, k jehož vstupu jsou paralelně připojeny dva palivové okruhy. Palivový okruh 2 základního paliva pracuje se základním palivem, kterým je motorová nafta, palivový okruh 3 alternativního paliva pracuje s alternativním palivem, kterým je rostlinný olej, případně další paliva biologického nebo minerálního původu, například použité jedlé oleje, živočišné tuky, co glycerin, těžké minerální oleje, uhlíkaté emulze a podobně.

Palivový okruh 2 základního paliva obsahuje palivovou nádrž 20 základního paliva, v jejímž výstupním potrubí 21 je uspořádáno dopravní čerpadlo 22 a čistič 23 základního paliva. Dále je potrubí zavedeno do prvního vstupu vstupního troj čestného ventilu 11. V příkladném provedení je na výstupu trojcestného ventilu 11 bezprostředně před vstřikovacím čerpadlem I uspořádáno samostatné podávači čerpadlo 12.

Palivový okruh 3 alternativního paliva obsahuje palivovou nádrž 30 alternativního paliva, v jejímž výstupním potrubí 31 je uspořádáno dopravní čerpadlo 32 alternativního paliva a čistič 33 alternativního paliva. V příkladném provedení je dále zařazeno pomocné podávači čerpadlo 34 alternativního paliva, jehož výstup je zaveden do druhého vstupu vstupního trojcestného ventilu

H. Část výstupního potrubí 31 od výstupu čističe 33 alternativního paliva směrem k dopravnímu čerpadlu 32 alternativního paliva tvoří současně zásobník směsi paliva.

Potrubí za výstupem vstupního trojcestného ventilu lije společné pro oba palivové okruhy 2, 3 a končí vstupem 13 vstřikovacího čerpadla 1.

V případě, že je vstřikovací čerpadlo 1 vybaveno neznázorněným integrovaným podávacím čer35 padlém s dostatečnými sacími parametry, nemusí být čerpadla 12, 22. 32, 34, 38 nebo alespoň některá z nich, zařazena.

Radové vstřikovací čerpadlo Ije opatřeno blíže neznázoménými známými vstřikovacími jednotkami, k jejichž výstupům jsou připojena vysokotlaká potrubí 14 a známé vstrikovače 15 paliva ústící do neznázoměných spalovacích prostorů válců pístového spalovacího motoru. Přepad pali40 va od vstřikovačů 1_5 je sveden vratným potrubím 16 do vstupu přepadového trojcestného ventilu 12 vstřikovacího čerpadla 1. První výstup přepadového trojcestného ventilu 17 je spojen vratným potrubím 24 palivového okruhu 2 základního paliva s palivovou nádrží 20 základního paliva, druhý výstup přepadového trojcestného ventilu 17 je připojen na vstup trojcestného ventilu 35 směsi paliv ve vratné části palivového okruhu 3 alternativního paliva. První výstup trojcestného ventilu 35 alternativního paliva je spojen vratným potrubím 36 palivového okruhu 3 alternativního paliva s palivovou nádrží 30 alternativního paliva. Druhý výstup trojcestného ventilu 35 směsi paliv je směšovacím potrubím 37 připojen před druhý vstup vstupního trojcestného ventilu 11,

- 3 CZ 19766 Ul tedy do prostoru tvořícího zásobník směsi paliva. Ve směšovacím potrubí 37 může být uspořádáno pomocné čerpadlo 38.

Je zřejmé, že v neznázoměném provedení může být použito rotačního vstřikovacího čerpadla, případně vstřikovacího čerpadla s jednotkovými vstřikovací.

Z funkčního hlediska je důležité, aby se v oblasti mezi troj čestnými ventily 11, 17, 35 a mezi výstupem čističe 33 alternativního paliva a vstupem alternativního paliva do vstupního trojcestného ventilu 11 nacházel minimální objem paliva, Z tohoto důvodu je vhodné, aby byly některé z těchto prvků sdruženy do jednoho celku.

Součásti palivového okruhu 3 alternativního paliva a vstřikovacího čerpadla I, které přicházejí do styku s alternativním palivem, jsou opatřeny prostředky systému 5 ohřevu alternativního paliva. Zdrojem teplaje v příkladném provedení chladicí kapalina motoru a/nebo elektrická energie.

V oblasti vstřikovacího zařízení je uspořádán ohřívač 51 vstupu 13 vstřikovacího čerpadla 1, ohřívač 52 vstupů do vysokotlakých potrubí 14 a ohřívač 53 vstřikovačů 15. Tyto ohřívače 51. 52, 53 jsou tvořeny tepelnými výměníky připojenými k systému chlazení motoru. V alternativním provedení jsou vytvořeny jako elektrické ohřívače připojené k elektroinstalaci motoru. V příkladném provedení je s výhodou ohřívač 51 vytvořen jako tepelný výměník připojený k systému chlazení motoru, zatímco ohřívače 52, 53 jsou elektrické. Vysokotlaká potrubí 14 jsou ohřívána neznázoměnými elektrickými topnými kabely vedenými po jejich povrchu.

Oblast palivového okruhu 3 alternativního paliva využívá v příkladném provedení tepla chladicí kapaliny systému chlazení motoru. Chladicí kapalina se přivádí do vstupu potrubí 54, které je připojeno k tepelnému výměníku 51 vstupu 13 vstřikovacího čerpadla 1, potrubí dále pokračuje k teplosměnné ploše 55 čističe 33 alternativního paliva a následně pokračuje podél výstupního potrubí 31 alternativního paliva, čímž vytváří kontinuální tepelný výměník 56, který v palivové nádrži 30 alternativního paliva pokračuje výměníkem 57. Výstupním hrdlem 58 je potrubí 54 připojeno zpět do okruhu chlazení motoru.

Je zřejmé, že v tepelných výměnících lze přímo nebo nepřímo využít i tepla odebíraného výfukovým plynům.

Zařízení podle technického řešení je dále opatřeno elektronickou řídicí jednotkou 6. K jejím vstupům jsou připojeny výstupy čidel sledujících stav jednotlivých částí zařízení. Signály z výstupů řídicí jednotky 6 ovládají funkci příslušných akčních prostředků.

Ve výstupním potrubí 31 palivového okruhu 3 alternativního paliva je mezi vstupem a výstupem čističe 33 alternativního paliva zařazen senzor 61 tlakového spádu čističe 33 alternativního paliva, ve výstupu čističe 33 alternativního paliva před vstupním trojcestným ventilem lije zařazen senzor 62 teploty alternativního paliva, spalovací prostor motoru je opatřen senzorem 63 teploty vnitřního povrchu spalovacího prostoru a výfukové potrubí 4 je opatřeno indikátorem kvality spalování, kterým je v příkladném provedení termočlánkový senzor 64 teploty výfukových plynů.

V současné době je použití termočlánkového senzoru ovlivněno jeho snadnou dostupností. Vhodnějším prvkem by byl snímač koncentrace částic, nebo některé z plynných složek výfukových plynů. Vzhledem k jejich současné ceně jsou takové snímače uvažovány spíš pro další generace motorů. V neznázoměném zjednodušeném provedení je senzor 63 teploty vnitřního povrchu spalovacího prostoru a senzor 64 teploty výfukových plynů nahrazen jediným termočlánkovým senzorem.

Výstupní signály řídicí jednotky 6 jsou zavedeny ke trojcestným ventilům 11. 17 a 35, k čerpadlům 12. 22. 32. 34 a 38, k ohřívačům 51, 52 a 53 vstřikovacího zařízení a k neznázoměnému ovladači přívodu chladicí kapaliny do potrubí 54 ohřevu palivového okruhu 3 alternativního paliva.

Na obr. 2 je znázorněno příkladné provedení zařízení podle technického řešení, ve kterém je vznětový pístový spalovací motor opatřen známým vstřikovacím zařízením 7 Common Rail. Vysokotlaké čerpadlo 71 je spojeno jedním tlakovým potrubím 72 se společným vysokotlakým zá-4 CZ 19766 Ul sobníkem 73. který je spojen krátkými potrubími 74 se vstřikovači 15 paliva jednotlivých válců motoru. Připojení vstřikovacího zařízení 7 k palivovým okruhům 2, 3 základního a alternativního pálívaje stejné, jako v provedení znázorněném na obr. 1.

V oblasti vstřikovacího zařízení 7 je uspořádán tepelný výměník 75 vstupu 13 vysokotlakého čerpadla 71. ohřívač 76 vysokotlakého zásobníku 73 a ohřívač 77 potrubí 74 ke vstrikovačům 15.

Tepelný výměník 75 je připojen k chladicímu okruhu, ohřívače 76, 77 jsou připojeny k elektroinstalaci motoru. Krátká potrubí 74 ke vstrikovačům 15 mohou být ohřívána neznázoměnými elektrickými topnými kabely vedenými po jejich povrchu.

Společným znakem známých dvoj palivových spalovacích motorů je paralelní existence dvou io rozdílných paliv. Základní palivo může být využíváno vždy bez ohledu na stav motoru a podmínky, ve kterých motor pracuje. Jedná se však o palivo dražší a navíc pocházející z vyčerpatelných zdrojů. Alternativní palivo je výhodné spalovat jen v ohřátém stavu a jen při určité teplotě a určitých provozních podmínkách motoru. Alternativní palivo je ovšem obvykle levnější a navíc pochází z obnovitelných zdrojů. Je tedy zřejmé, že režimy provozu motoru budou střídány, při15 čemž režim využívající základního paliva (dále „základní režim“) připravuje podmínky pro přepnutí režimu na režim využívající alternativního paliva (dále „alternativní režim“).

V základním režimu je vstupní trojcestný ventil 11 nastaven v poloze, ve které je jeho první vstup ze základního palivového okruhu 2 otevřen a druhý vstup z palivového okruhu 3 alternativního paliva uzavřen. Současně je přepadový trojcestný ventil 17 nastaven v poloze, ve které je otevřen jeho první výstup do palivového okruhu 2 základního paliva a uzavřen jeho druhý výstup směrem do palivového okruhu 3 alternativního paliva.

Vstup 13 vstřikovacího čerpadla i, resp. vysokotlakého čerpadla 71. je v tomto případě připojen k výstupnímu potrubí 21 z palivové nádrže 20 palivového okruhu 2 základního paliva. Vratné potrubí 16 od vstřikovačů 15 je připojeno k vratnému potrubí 24 vedoucímu do palivové nádrže

20 základního paliva. Dopravní čerpadlo 22 základního paliva a podávači čerpadlo 12 základního paliva jsou v chodu, základní palivový okruh 2 je oddělen od palivového okruhu 3 alternativního paliva, motor pracuje se základním palivem. Tento režim je charakteristický pro běh studeného motoru po startu.

Při chodu motoru v základním režimu jsou současně připravovány podmínky pro alternativní režim. Ve vhodném okamžiku signalizovaném senzorem 63 teploty vnitřního povrchu spalovacího prostoru, tedy obvykle po dosažení provozní teploty motoru, se k systému chlazení motoru připojí potrubí 54 pro ohřev součástí palivového okruhu 3 alternativního paliva. Alternativní palivo v palivové nádrži 30 alternativního paliva, ve výstupním potrubí 31. v čističi 33 alternativního paliva a v příkladném provedení i ve vstupu J_3 vstřikovacího čerpadla 1, 71 je ohříváno vodou z chladicího okruhu motoru. Nejteplejší kapalina ohřátá motorem vstupuje nejdříve do tepelného výměníku 51. 75 vstupu 13 vstřikovacího čerpadla 1, 71 a dále pokračuje k výměníku v prostoru čističe 33 alternativního paliva, výměníkem 56 uspořádaným podél výstupního potrubí 31 alternativního paliva do výměníku 57 uspořádaného v nádrži 30 alternativního paliva. Při tomto uspořádání je nejnižší teploty tl alternativního paliva dosaženo v palivové nádrži 30 alter40 nativního paliva v blízkosti sacího otvoru výstupního potrubí 31 alternativního paliva. Teplota tl zajišťuje viskozitu alternativního paliva nezbytnou pro jeho nasátí do výstupního potrubí 31 alternativního paliva a jeho další dopravu. Vyšší teplotu t2 má alternativní palivo v prostoru čističe 33 alternativního paliva, neboť tato teplota musí zajistit dokonalý průchod alternativního paliva filtračním elementem s minimálními tlakovými ztrátami. Ještě vyšší teplota t3 altemativ45 ního paliva na vstupu 13 vstřikovacího čerpadla 1, 21 je optimální pro dávkování alternativního paliva do jednotlivých vysokotlakých potrubí 14 řadového vstřikovacího čerpadla 1, případně pro dodávku paliva do vysokotlakého potrubí 72 ke společnému zásobníku 73 u vstřikovacího čerpadla 71 systému Common Rail. Elektrické ohřívače 52, 53 u systému s řadovým vstřikovacím čerpadlem 1, případně elektrické ohřívače 76, 77 u vstřikovacího čerpadla 71 systému so Common Rail dále zvyšují teplotu alternativního paliva na hodnotu t4 nutnou pro dokonalou atomizaci paliva dodávaného vstřikovací 15 do spalovacích prostorů motoru.

CZ 19766 Ul

Elektrické ohřívání alternativního paliva ohřívači 52, 53, resp. 76, 77 má konstantní příkon, zvýšení teploty

At = t4 -13 mezi vstupem 13 vstřikovacího čerpadla I, 71 a vstřikovači 15 je tedy nepřímo úměrné aktuálnímu průtoku Q alternativního paliva. Tím je dosaženo vyšší teploty t4 alternativního paliva ve vstřikovacích 15 při nízké spotřebě alternativního paliva, tedy při nízkém výkonu motoru za volnoběhu, kdy by nízká teplota t4 zhoršovala atomizaci alternativního paliva ve spalovacím prostoru motoru. Naopak při vyšší spotřebě alternativního paliva, tedy při vysokém výkonu motoru, by zbytečně vysoká teplota t4 snižovala hmotnostní množství alternativního paliva dopravované do spalovacího prostoru, čím by se snižoval maximální výkon motoru.

Po ohřátí alternativního paliva na určenou teplotu dostane řídicí jednotka 6 signály od senzoru 62 teploty alternativního paliva a/nebo od senzoru 63 teploty vnitřního povrchu spalovacího prostoru a/nebo od senzoru 64 teploty výlukových plynů, na jejichž základě je aktivován režim přechodu ze základního režimu do alternativního režimu (dále „režim přechodu Z-A“). Obvykle je možnost přechodu na alternativní palivo podmíněna předvolbou obsluhujícího. Pokud ovšem uvedené senzory nesignalizují splnění podmínek nezbytných pro provoz motoru s alternativním palivem, řídicí jednotka 6 nedovoluje po dobu trvání tohoto stavu přechod na alternativní režim.

V režimu prvního přechodu Z-A je nejdříve přepnut vstupní troj čestný ventil 11 tak, že se uzavře jeho první vstup z palivového okruhu 2 základního paliva a otevře jeho druhý vstup z palivového okruhu 3 alternativního paliva. Ve vhodném okamžiku je spuštěno dopravní čerpadlo 32 alternativního paliva a odstaveno dopravní čerpadlo 22 základního paliva. Vstřikovací čerpadlo 1 je zásobováno alternativním palivem, jehož přepadové množství je vratným potrubím 1_6 přiváděno k přepadovému trojcestnému ventilu 17. Jsou aktivovány ohřívače 52, 53, resp, 76. 77 prostředků vstřikovacího zařízení.

Ve vhodném časovém odstupu za přepnutím dopravních čerpadel 32, 22, tedy v okamžiku daném první přítomností alternativního paliva ve vratném potrubí 16 před přepadovým trojcestným ventilem 17. se uzavře první výstup přepadového trojcestného ventilu 17 do vratného potrubí 24 a otevře jeho druhý výstup směrem k trojcestnému ventilu 35 směsi paliv. Do vratného potrubí 24 palivového okruhu 2 alternativního paliva se nedostane prakticky žádné alternativní palivo. První výstup trojcestného ventilu 35 směsi paliv spojený s vratným potrubím 36 palivového okruhu 3 alternativního paliva je uzavřen a druhý výstup trojcestného ventilu 35 směsi paliv spojený se směšovacím potrubím 38 je otevřen. Směs základního a alternativního paliva z vratného potrubí 16 proudí směšovacím potrubím 37 do přívodu alternativního paliva z nádrže 30 alternativního paliva ke vstupnímu trojcestnému ventilu 11. Je-li použito pomocné čerpadlo 38. je ve vhodném okamžiku spuštěno. Režim přechodu Z-A končí ve chvíli, kdy trojcestným ventilem 35 směsi paliv protéká prakticky výhradně alternativní palivo.

V alternativním režimu je vstupní trojcestný ventil H nastaven v poloze, ve které je jeho první vstup z palivového okruhu 2 základního paliva uzavřen a druhý vstup z palivového okruhu 3 alternativního paliva otevřen.

Vstup 13 vstřikovacího čerpadla I, resp. vysokotlakého čerpadla 71, je v tomto případě připojen k výstupnímu potrubí 31 z palivové nádrže 30 alternativního paliva. Současně je přepadový trojcestný ventil 17 nastaven v poloze, ve které je uzavřen jeho první výstup do palivového okruhu 2 základního paliva a otevřen jeho druhý výstup do palivového okruhu 3 alternativního paliva. Trojcestný ventil 35 směsi paliv je nastaven v poloze, ve které je uzavřen jeho první výstup do směšovacího potrubí 37 a otevřen jeho druhý výstup do vratného potrubí 36 vedoucího do palivové nádrže 30 alternativního paliva. Vratné potrubí 16 od vstřikovačů 15 je tak připojeno k vratnému potrubí 36 a přepad paliva od vstřikovacího čerpadla 1, 71 je veden do palivové nádrže 30 alternativního paliva.

Dopravní čerpadlo 32 alternativního paliva a podávači čerpadlo 12 jsou v chodu, palivový okruh 3 alternativního paliva je oddělen od palivového okruhu 2 základního paliva, motor pracuje s

-6CZ 19766 Ul alternativním palivem. Tento režim je charakteristický pro běh motoru za provozní teploty, která je příznivá pro dokonalé spalování alternativního paliva.

Potrubí 54 pro ohřev součástí palivového okruhu 3 alternativního paliva je připojeno k systému chlazení motoru. Alternativní palivo v palivové nádrži 30 alternativního paliva, ve výstupním potrubí 31. v prostoru čističe 33 alternativního paliva a ve vstupu 13 do vstřikovacího čerpadla i, 71 je ohříváno vodou z chladicího okruhu motoru. Současně jsou v chodu i elektrické ohřívače 52. 53. resp. 76, 77 součástí vstřikovacího zařízení.

Přechod z alternativního paliva na základní palivo může být vyvolán nesplněním požadavků daných senzorem 62 teploty alternativního paliva, senzorem 63 teploty vnitřního povrchu spalovalo čího prostoru, senzorem 64 teploty výfukových plynů, případně nesplněním požadavků daných kombinací stavů těchto senzorů. Přechod z alternativního paliva na základní palivo může být také vyvolán změnou charakteru provozu motoru, kterou řídicí jednotka 6 vyhodnotí jako očekávané jízdní podmínky nepříznivé pro spalování alternativního paliva. Samozřejmě může být přechod z alternativního paliva na základní palivo iniciován operátorem.

V režimu přechodu z alternativního do základního režimu (dále „režim přechodu A-Z“) je aktivováno dopravní čerpadlo 22 základního paliva. Současně, případně s malým časovým zpožděním nutným pro dosažení požadovaného tlaku základního paliva, je přepnut vstupní trojcestný ventil 1T tak, že se otevře jeho první vstup z palivového okruhu 2 základního paliva a uzavře jeho druhý vstup z palivového okruhu 3 alternativního paliva. Ve vhodném okamžiku se dopravit) ní čerpadlo 32 alternativního paliva nastaví tak, aby umožnilo zpětný průtok alternativního paliva nacházejícího se v prostoru výstupního potrubí 31 alternativního paliva před prvním vstupem trojcestného ventilu 11 směrem do palivové nádrže 30 alternativního paliva. V neznázoměném provedení je funkce příslušného nastavení dopravního čerpadla 32 alternativního paliva nahrazena například elektromagnetickým uzavíracím ventilem, kterým může být na nutnou dobu propo25 jen vstup a výstup tohoto dopravního čerpadla 32 alternativního paliva. Ukončí se funkce ohřívačů 52, 53, resp. 76. 77 součástí vstřikovacího zařízení.

S malým časovým zpožděním, ale dříve než troj čestným ventilem 35 směsi paliv začne protékat základní palivo, se uzavře jeho druhý výstup do vratného potrubí 36 palivového okruhu 3 alternativního paliva a otevře jeho první výstup směrem do směšovacího potrubí 37. Směs altemativ30 ního paliva a základního paliva, v níž se postupně zvyšuje poměrné množství základního paliva, proudí z vratného potrubí 16 přes přepadový trojcestný ventil 17 do trojcestného ventilu 35 směsi paliv a směšovacím potrubím 37 dále do prostoru výstupního potrubí 31 alternativního paliva před uzavřený druhý vstup vstupního trojcestného ventilu JT. Směs obou paliv může postupovat přes čistič 33 alternativního paliva i přes prostor dopravního čerpadla 32 alternativního paliva až do chvíle, kdy přepadovým trojcestným ventilem 17 protéká prakticky výhradně základní palivo. Přepadový trojcestný ventil 17 se přestaví do polohy, ve které je otevřen jeho první výstup do vratného potrubí 24 palivového okruhu 2 základního paliva a uzavřen jeho druhý výstup směrem k trojcestnému ventilu 35 směsi paliv. Směs obou paliv je přitom ve výstupním potrubí 31 umístěna tak, že v blízkosti vstupního trojcestného ventilu 11 má směs paliva největší podíl základního paliva, přičemž ve výstupním potrubí 31 množství základního paliva ve směsi směrem k palivové nádrži 30 alternativního paliva klesá. Objem výstupního potrubí 31 a prvků v něm uspořádaných je dostatečný, aby pojal alespoň jeden litr směsi alternativního paliva a základního paliva. Uvedené složení směsi je výhodné při dalším přechodu na alternativní palivo, který začíná spalováním směsi paliv s velkým procentem základního paliva. Tím je zabezpečen postupný plynulý přechod ze základního paliva na alternativní palivo. Je zřejmé, že z hlediska umístění směsi s proměnným poměrem jejich složek ve výstupním potrubí 31 alternativního paliva se budou další následující režimy přechodu A-Z stejně výhodně lišit od prvního popsaného režimu A-Z. Po ukončení režimu přechodu A-Z může následovat přepnutí příslušných prvků do stavu popsaného v základním režimu,

Zařízení podle technického řešení lze také provozovat v doplňkovém režimu proplaehu. Tento režim je v podstatě prodlouženým režimem přechodu A-Z. Liší se od něj delší dobou jeho průbě- 7 CZ 19766 Ul hu z důvodu času potřebného pro minimalizaci koncentrace alternativního paliva ve vstřikovacím systému. Minimální koncentrace alternativního paliva je obranou proti vzniku nežádoucích pochodů probíhajících v palivu ve vstřikovacím systému během doby, kdy je motor odstaven. Tím se současně minimalizuje přítomnost nežádoucích usazenin a/nebo ztuhlého paliva při studeném startu motoru. Ze stejných důvodů je účelem proplaehu snížení koncentrace alternativního paliva v čističi, čerpadle, výměníku tepla, a dalších komponentech přívodu alternativního paliva.

Protože režimy přechodu A-Z a proplaehu jsou prakticky shodné, mohou být sloučeny do jednoho režimu. Režim proplaehu může být vyvolán uživatelem na základě plánovaného odstavení motoru, nebo automatickým systémem (např. na základě příjezdu do konečné destinace vozidla), ío nebo na základě pokynu operátora. Režim proplaehu může být vyvolán i manuálně nebo automaticky po odstavení motoru.

Zařízení podle technického řešení má ve srovnání se zařízeními podle dosavadního stavu techniky řadu výhod.

Zařazení trojcestného ventilu 35 směsi paliv umožňuje převádět směs alternativního a základního 15 paliva o proměnném vzájemném poměru do výstupu palivového okruhu 3 alternativního paliva.

Naposledy uložená směs paliv má nejvyšší koncentraci základního paliva a při přechodu na alternativní palivo je proto spálena jako první, čímž je zabezpečen plynulý průběh přechodu. Navíc je minimalizována vzájemná kontaminace paliv.

Minimalizace vzájemné kontaminace paliv umožňuje průběžné přepínání mezi palivy během 20 provozu motoru, kdy v režimech nepříznivých pro spalování alternativního paliva je systém automaticky, na základě vyhodnocení sledovaných parametrů, přepínán do režimu provozu na základní palivo.

Ohřívání alternativního paliva je regulováno tak, že teplota paliva dopraveného do spalovacího prostoru je nižší při vyšší spotřebě paliva a vyšší při nižší spotřebě paliva. Pri volnoběhu zajistí vysoká teplota alternativního paliva jeho dokonalou atomizaci, při plném zatížení je naopak teplota jen taková, aby z důvodu vysoké viskozity nedocházelo k nadměrnému namáhání vstřikovacího systému a aby bylo dosaženo kvalitního spalování. Teplota alternativního paliva je za předpokladu splnění těchto podmínek co nejnižší, čímž jsou minimalizovány ztráty a je dosahováno vysoké účinnosti.

Claims (4)

1. 30 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení k přivádění paliva u dvojpalivového spalovacího vznětového motoru využívajícího základní palivo a alternativní palivo, které obsahuje dvě oddělené palivové nádrže (20, 30), rozváděči prostředek, kterým jsou palivové nádrže (20, 30) střídavě připojitelné ke vstupu vstřikovacího čerpadla (1, 7), řídicí jednotku (6) ovládající prostředky motoru a dále alespoň senzory

   35 (61, 62, 63, 64) ke zjišťování stavu částí motoru, přičemž ve vratném potrubí (16) od vstřikovačů (15) paliva je uspořádán rozváděči prostředek, jehož výstupy jsou střídavě připojitelné k vratnému potrubí (24) vedenému do palivové nádrže (20) základního paliva nebo k vratnému potrubí (36) směřujícímu k palivové nádrži (30) alternativního paliva, vyznačující se tím, že ve vratném potrubí (16) od vstřikovačů (15) paliva směřujícím k palivové nádrži (30) altemativ40 ního paliva je uspořádán další rozváděči prostředek, jehož výstupy jsou střídavě připojitelné k vratnému potrubí (36) vedenému do palivové nádrže (30) alternativního paliva, nebo do výstupního potrubí (31) palivové nádrže (30) alternativního paliva.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň prostředky pro ohřev obsahu palivové nádrže (30) alternativního paliva, prostoru čističe (33) alternativního

   45 paliva, prostoru vstupu (51, 75) do vstřikovacího čerpadla (1, 7), prostoru vysokotlakých potrubí

   - 8 CZ 19766 Ul (14, 74) vstřikovacího čerpadla (1,71), prostoru vysokotlakého společného zásobníku (73) paliva a/nebo prostoru vstřikovačů (15).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že v prostoru vysokotlakých potrubí (14, 74) vstřikovacího čerpadla (1, 71), v prostoru vysokotlakého společného zásobníku

   5 (73) paliva a/nebo v prostoru vstřikovačů (15) jsou uspořádány elektrické ohřívače (52, 53, 76,

   77).
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že prostředky pro ohřev obsahu palivové nádrže (30) alternativního paliva, prostoru čističe (33) alternativního paliva a prostoru vstupu (13) do vstřikovacího čerpadla (1, 7) obsahují tepelné výměníky připojené do okruhu io chladicí kapaliny motoru, přičemž v potrubí za vstupem teplé chladicí kapaliny jsou sériově postupně zapojeny tepelný výměník (51, 75) vstupu (13) do vstřikovacího čerpadla (1, 7), tepelný výměník prostoru čističe (33) alternativního paliva a tepelný výměník prostoru palivové nádrže (30) alternativního paliva palivového okruhu (3) alternativního paliva.