CZ308272B6 - Zážehový plynový spalovací motor - Google Patents

Zážehový plynový spalovací motor Download PDF

Info

Publication number
CZ308272B6
CZ308272B6 CZ2017-393A CZ2017393A CZ308272B6 CZ 308272 B6 CZ308272 B6 CZ 308272B6 CZ 2017393 A CZ2017393 A CZ 2017393A CZ 308272 B6 CZ308272 B6 CZ 308272B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
fuel
engine
main
ignition
mixer
Prior art date
Application number
CZ2017-393A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2017393A3 (cs
Inventor
Jiří VÁVRA
Michal Takáts
Jan Macek
Zbyněk Syrovátka
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2017-393A priority Critical patent/CZ308272B6/cs
Priority to EP18181561.4A priority patent/EP3425185B1/en
Publication of CZ2017393A3 publication Critical patent/CZ2017393A3/cs
Publication of CZ308272B6 publication Critical patent/CZ308272B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081—Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/12—Timing of calculation, i.e. specific timing aspects when calculation or updating of engine parameter is performed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Vynález se týká zážehového plynového spalovacího motoru (1), jehož palivový systém obsahuje palivovou nádrž s plynným hlavním palivem a palivovou nádrž s druhým plynným palivem lišícím se od hlavního paliva, přičemž válec (10) motoru obsahuje zapalovací komůrku (18), ve které je uspořádán prostředek k zapálení v ní se nacházejícího plynného paliva. Zapalovací komůrka (18) je propojovacími otvory (20) spojena s hlavním spalovacím prostorem (13), přičemž přívod čistého hlavního paliva je vyústěn do přívodního kanálu (14) před sací ventil (16) válce (10). Spalovací motor je spřažen s řídicí jednotkou motoru ke sledování aktuálního stavu chodu motoru a v závislosti na něm k řízení alespoň palivového systému, systému časování zapalování a výkonu motoru. Palivový systém obsahuje směšovač (6) plynných paliv připojený k přívodu (3) hlavního plynného paliva a k přívodu (4) druhého plynného paliva, přičemž prostředek pro nastavení vzájemného poměru smíšení hlavního paliva a druhého paliva v směšovači (6) je spřažen s řídicí jednotkou motoru. Ze směšovače (6) vystupuje potrubí (61) přívodu vedlejšího paliva do motoru (1), které ústí do spalovací komůrky (18).

Description

Zážehový plynový spalovací motor
Oblast techniky
Zážehový plynový spalovací motor, jehož palivový systém obsahuje palivovou nádrž s plynným hlavním palivem a palivovou nádrž s druhým plynným palivem lišícím se od hlavního paliva, přičemž válec motoru obsahuje zapalovací komůrku, ve které je uspořádán prostředek k zapálení v ní se nacházejícího plynného paliva, přičemž zapalovací komůrka je propojovacími otvory spojena s hlavním spalovacím prostorem, přičemž přívod čistého hlavního paliva je vyústěn do přívodního kanálu před sací ventil válce, kde je smísen se vzduchem, případně s recirkulovanými spalinami, přičemž spalovací motor je spřažen s řídicí jednotkou motoru ke sledování aktuálního stavu chodu motoru a v závislosti na něm k řízení alespoň palivového systému, systému časování zapalování a výkonu motoru.
Dosavadní stav techniky
Zážehový motor se zapalováním jiskrou, jehož jiskřiště je umístěno v neděleném spalovacím prostoru, umožňuje provoz motoru se složením směsi paliva a vzduchu, které je blízké stechiometrickému poměru. Při významném zředění směsi však dochází k podstatnému snížení chemické účinnosti spalování, ke zvýšení obsahu nespálených uhlovodíků ve spalinách, k velké variabilitě pracovních cyklů a posléze až k úplnému zhroucení spalovacího procesu. Tyto okolnosti limitují možnost provozu motoru při extrémně chudé směsi hodnotou součinitele přebytku vzduchu cca 1,65.
Zředění směsi však vede ke snížení teploty v průběhu vysokotlaké části pracovního cyklu s příznivým důsledkem snížení obsahu oxidů dusíku v surových spalinách. Postupné zpřísňování emisních limitů ovšem vyžaduje provádět dodatečné úpravy spalin.
Patentový spis CZ 305218 B6 je cílen na snižování emisí oxidů dusíku, nebo zvyšování výkonu nebo účinnosti motoru při dodržení hranice emisí oxidů dusíku využitím plynných palivových směsí různého složení. Neřeší spalování chudé směsi. Nedělený spalovací prostor efektivní provoz na extrémně chudou směs neumožňuje.
Směsnými palivy se také zabývá US 5787864 A. V popisné části a zdůvodnění jsou odvolávky na legislativní bázi platnou před 20 lety. Po průběžném zpřísňování požadavků environmentální legislativy je navrhované řešení neschopné plnit stávající legislativní požadavky.
V dokumentu CA 2539711 A je popsán vznětový spalovací motor s přímou injektáží vodíku a zemního plynu do neděleného spalovacího prostoru. Předpokládá se využití vysokého kompresního poměru a pro dodávku paliva se vyžaduje extrémně vysoký tlak v palivové trati. Spalování chudé směsi je umožněno zapalováním vstřikem pilotní dávky nafty. Provoz na stechiometrickou směs není prakticky možný.
Dokument US 2011/0166769 AI popisuje uspořádání naftového motoru s dodávkou plynného paliva různého složení do plnicího potrubí. Provoz vyžaduje trvalou dodávku nafty.
WO 2008/150901 AI popisuje možnosti spalování směsi čpavku s katalytickým palivem v neděleném spalovacím prostoru motoru. Cílem zřejmě je minimalizace emise CO2 použitím čpavku jako paliva.
Dokument US 20070236122 AI představuje řešení s nevyplachovanou zapalovací komůrkou, která je propojena s hlavním spalovacím prostorem, přičemž je v ní známým způsobem
- 1 CZ 308272 B6 uspořádáno jiskřiště zapalovací svíčky. Tím se sice snižuje mezioběhový rozptyl cyklů, nemožnost provozu při extrémně zředěné směsi však zůstává.
Výrazné rozšíření mezí zápalnosti a zvýšení účinnosti motoru je umožněno přívodem paliva vyznačujícího se vysokou rychlostí hoření do zapalovací komůrky. Dokument WO 9602742 AI popisuje zapalovací zařízení, u kterého se do zapalovací komůrky přivádí vodík. Vyžaduje exaktní řízení časování dodávky vodíku do předkomůrky, a proto používá aktivně řízený ventil pro časování vefuku vodíku do komůrky. Uzavírací prvek ventilu musí být funkční, i když je vystavován maximálnímu tlaku a maximální lokální teplotě pracovního oběhu pístového spalovacího motoru. Rozměrově má ventil umožnit instalaci včetně přívodu vodíku do vývrtu pro standardní zapalovací svíčku. Splnění uvedených požadavků je patrně na mezi současných technologických možností a cena takové komponenty je extrémně vysoká.
Vynález podle WO 9602742 A je určen pouze pro spalování chudé směsi. To vede buď na významné omezení dosažitelného výkonu, nebo na požadavek extrémně vysokého přeplnění, pravděpodobně vícestupňovou plnicí skupinou.
Vynález podle WO 9602742 A cílí na minimalizaci spotřeby dobře zápalného paliva (vodíku). To je výhoda při předpokládaných problémech se zajištěním dodávky vodíku (skladování na vozidle), respektive u stacionárních zážehových motorů, jejichž součástí je i zařízení pro výrobu vodíku tepelným rozkladem vody anebo reformingem uhlovodíkového paliva v místě instalace motoru, což popisuje dokument WO 2014053167 AI. Současně se ovšem nepňspívá k průběžnému procesu zavádění obnovitelných paliv, neboť skoro celý přívod energie do motoru je kryt fosilním palivem (metanol, benzin). Možnost použití alternativního (obnovitelného) hlavního paliva se nezmiňuje.
Provoz spalovacího motoru v širokém rozmezí přebytku vzduchu a zatížení však výše popsané použití čistého vodíku neumožňuje. Při nízkém zatížení je provoz motoru na chudou směs žádoucí, neboť s ochuzením se snižuje maximální spalovací teplota a následně klesají emise oxidů dusíku. Navíc díky příznivé Poissonově konstantě náplně válce a minimalizaci ztrát chlazením roste tepelná účinnost motoru.
Spalovací motor je však provozován i ve vysokém zatížení. V tomto režimu je vhodné v motoru udržovat stechiometrickou směs především z hlediska součinnosti s třícestným katalyzátorem dodatečně likvidujícím škodliviny ve spalinách. V režimu plného zatížení se stechiometrickým směšovacím poměrem vede vyplachování komůrky samotným vodíkem k předzápalům kvůli vysoké reaktivitě a rychlosti hoření vodíku.
Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň zmírnit nedostatky dosavadního stavu techniky, především z hlediska zvýšení tepelné účinnosti motoru a minimalizace mezioběhové variability pracovních cyklů motoru, při současném dosažení příznivějšího složení surových spalin.
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo zážehovým plynovým spalovacím motorem obsahujícím palivovou nádrž s plynným hlavním palivem a palivovou nádrž s druhým plynným palivem lišícím se od hlavního paliva, přičemž válec motoru obsahuje zapalovací komůrku, přičemž podstatou vynálezu je to, že palivový systém motoru obsahuje směšovač plynných paliv připojený k přívodu hlavního plynného paliva a k přívodu druhého plynného paliva, přičemž prostředek pro nastavení vzájemného poměru smíšení hlavního paliva a druhého paliva ve směšovači je spřažen s řídicí jednotkou motoru, přičemž ze směšovače vystupuje potrubí přívodu vedlejšího paliva do motoru, které ústí do zapalovací komůrky.
-2 CZ 308272 B6
Směšovací poměr hlavního a druhého paliva ve vedlejším plynném palivu je za směšovačem v rozsahu od nuly do 100 % jednoho z plynů.
Směšovací poměr plynů tvořících vedlejší palivo přivedené do zapalovací komůrky je řídicí jednotkou motoru řízen v závislosti na režimu provozu motoru.
Zapalovací komůrka s přívodem vedlejšího paliva tak umožňuje provoz motoru při extrémně zředěné směsi s hodnotou součinitele přebytku vzduchu větším než 2. V případě požadavku chodu motoru při extrémně nízkém zatížení je válec plněn extrémně chudou směsí a pro její požadované zapálení nastaví směšovací poměr vedlejšího paliva přiváděného do zapalovací komůrky na 100 % čistého vodíku. Naopak při režimu plného zatížení se zapalovací komůrka vyplachuje plynným palivem s co možná nejvyšší odolností proti samovznícení, tedy hlavním palivem, kterým je čistý zemní plyn.
V potrubí přívodu vedlejšího paliva do motoru je mezi směšovačem a vstupem do zapalovací komůrky zařazen tlakový regulátor spřažený s řídicí jednotkou motoru.
V zapalovací komůrce je uspořádán zapalovací prostředek, kterým je s výhodou vysokonapěťová zapalovací svíčka nebo laser.
Objasnění výkresů
Řešení podle vynálezu je znázorněno na obr. 1 schématem válce s palivovým systémem zážehového plynového spalovacího motoru.
Příklady uskutečnění vynálezu
Na obr. 1 je schematicky znázorněna jedna válcová jednotka zážehového plynového spalovacího motoru 1, který obsahuje válec 10, v němž je uložen píst 11 a válec JO je zakončen hlavou 12. Mezi pístem a hlavou jev pracovním válci vytvořen hlavní spalovací prostor 13. k němuž je prostřednictvím sacího ventilu 16 připojen přívodní kanál 14 směsi vzduchu a hlavního paliva a případně recirkulovaných výfukových plynů a prostřednictvím výfukového ventilu 17 výfukový kanál 15. V oblasti osy válce 10 je k hlavnímu spalovacímu prostoru 13 připojena zapalovací komůrka 18 sjiskřištěm blíže neznázoměné vysokonapěťové zapalovací svíčky 19. K zapálení směsi může být využito i jiného prostředku, například laserového zapalovacího zařízení. Zapalovací komůrka 18 je s hlavním spalovacím prostorem 13 spojena propojovacími otvory 20.
Spalovací motor 1 je připojen ke dvěma neznázoměným nádržím s různými plynnými palivy. Hlavní palivo je palivem s vysokou odolností proti samovznícení. V příkladném provedení je hlavním palivem zemní plyn s velkým podílem metanu, který požadavek na vysokou odolnost proti samovznícení splňuje z plynných uhlovodíků nejlépe. Hlavní palivo je přiváděno přívodem
3.
Druhým přívodem 4 je spalovací motor připojen k neznázoměné nádrži druhého paliva, kterým je v příkladném provedení vodík vyznačující se vysokou rychlostí hoření.
Na výstupech z obou palivových nádrží jsou v potrubích přívodů 3, 4 zařazeny tlakové regulátory 31, 41.
Potrubí přívodu 3 hlavního paliva vstupuje za tlakovým regulátorem 31 do prvního hrdla trojcestné spojky 32. jejíž druhé hrdlo je připojeno k potrubí 33. které ústí do přívodního kanálu 14 hlavního paliva před sací ventil 16 v příkladném provedení prostřednictvím zařízení pro směšování vzduchu a hlavního paliva tvořeného středotlakým vstřikovačem 34. Třetí hrdlo
-3 CZ 308272 B6 trojcestné spojky 32 je propojovacím potrubím 5 zavedeno do směšovače 6, do kterého ústí i potrubí přívodu 4 druhého paliva. Směšovačem 6 je přívod 3 hlavního paliva propojen s přívodem 4 druhého paliva. Palivo za směšovačem 6 je buď čistým vodíkem, nebo směsí čistého vodíku a hlavního paliva nebo čisté hlavní palivo, a je dále uváděno jako vedlejší palivo. V přívodu 4 druhého pálívaje před směšovačem 6 vložen zpětný ventil 42. Mezi třetím hrdlem trojcestné spojky 32 a směšovačem 6 je vložen zpětný ventil 51 zabraňující vstupu druhého paliva do přívodního kanálu 14 hlavního paliva.
Ve výstupním potrubí 61 vedlejšího paliva ze směšovače 6, které je druhým palivem nebo směsí druhého a hlavního paliva nebo čistým hlavním palivem, je zařazen v sérii tlakový regulátor 62, vyrovnávací komora 63 a zpětný ventil 64. Za zpětným ventilem 64 je potrubí 61 vedlejšího paliva, resp. směsi druhého a hlavního paliva, připojeno k zapalovací komůrce 18. Tlakový regulátor 62 je spřažen s řídicí jednotkou motoru, která jeho prostřednictvím řídí množství vedlejšího paliva přiváděné do zapalovací komůrky 18 podle provozního režimu motoru.
Palivový a zapalovací systém motoru je spřažen s neznázoměnou řídicí jednotkou, která podle požadavků motoru řídí alespoň poměr součástí hlavního a druhého paliva ve vedlejším palivu, odměřování hlavního paliva do přívodního kanálu 14 a vedlejšího paliva do zapalovací komůrky 18. okamžik zažehnutí paliva přivedeného do zapalovací komůrky, jakož i výkon motoru neznázoměným ovládacím prvkem průtoku směsi.
Za chodu motoru během kompresního zdvihu poblíž horní úvrati dochází v zapalovací komůrce 18 k zapálení dobře zápalné směsi a následnému výšlehu náplně komůrky přes propojovací otvory 20 do hlavního spalovacího prostoru 13. Tím dojde v hlavním spalovacím prostoru 13 k vícebodovému intenzivnímu zapálení hlavního paliva energií mnohonásobně převyšující zapalovací energii zapalovací svíčky nebo podobného známého zdroje.
Směšovací poměr hlavního a druhého paliva ve vedlejším plynném palivu je řízen řídicí jednotkou v rozsahu od nuly do 100 % jednoho z plynů.
Zapalovací komůrka 18 s přívodem vedlejšího paliva tak umožňuje provoz motoru při extrémně zředěné směsi s hodnotou součinitele přebytku vzduchu větším než 2. Vysoké zředění směsi vede k nižšímu obsahu oxidů dusíku v surových spalinách. V případě požadavku chodu motoru při extrémně nízkém zatížení je válec plněn extrémně chudou směsí a pro její požadované zapálení nastaví směšovací poměr vedlejšího paliva přiváděného do zapalovací komůrky 18 na 100 % čistého vodíku, tedy druhého paliva. Naopak při režimu plného zatížení je vhodné zapalovací komůrku 18 vyplachovat plynným palivem s co možná nejvyšší odolností proti samovznícení, tedy hlavním palivem, kterým je čistý zemní plyn.
Řešení plynového spalovacího motoru podle vynálezu je využitelné jak pro mobilní, tak pro stacionární aplikace. Přínosem je přitom zvýšení tepelné účinnosti spalovacího motoru, minimalizace mezioběhové variability parametrů motoru a dosažení příznivějšího složení surových spalin ve srovnání s uspořádáním plynových spalovacích motorů podle dosavadního stavu techniky.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Zážehový plynový spalovací motor (1), jehož palivový systém obsahuje palivovou nádrž s plynným hlavním palivem a palivovou nádrž s druhým plynným palivem lišícím se od hlavního paliva, přičemž válec (10) motoru obsahuje zapalovací komůrku (18), ve které je uspořádán prostředek k zapálení v ní se nacházejícího plynného paliva, přičemž zapalovací komůrka (18) je propojovacími otvory (20) spojena s hlavním spalovacím prostorem (13), přičemž přívod čistého hlavního pálívaje vyústěn do přívodního kanálu (14) před sací ventil (16) válce (10), přičemž
    -4 CZ 308272 B6 spalovací motor je spřažen s řídicí jednotkou motoru ke sledování aktuálního stavu chodu motoru a v závislosti na něm k řízení alespoň palivového systému, systému časování zapalování a výkonu motoru, přičemž palivový systém obsahuje směšovač (6) plynných paliv připojený k přívodu (3) hlavního plynného paliva a k přívodu (4) druhého plynného paliva, přičemž prostředek pro nastavení vzájemného poměru smíšení hlavního paliva a druhého paliva v směšovači (6) je spřažen s řídicí jednotkou motoru, přičemž ze směšovače (6) vystupuje potrubí (61) přívodu vedlejšího paliva do motoru (1), které ústí do spalovací komůrky (18), vyznačující se tím, že směšovací poměr hlavního a druhého paliva ve vedlejším plynném palivu je nastavitelný za směšovačem (6) v rozsahu od nuly do 100 % jednoho z plynů.
  2. 2. Zážehový plynový spalovací motor (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že v potrubí (61) přívodu vedlejšího paliva do motoru je mezi směšovačem (6) a vstupem do zapalovací komůrky (18) zařazen tlakový regulátor (62) spřažený s řídicí jednotkou motoru.
  3. 3. Zážehový plynový spalovací motor (1) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v zapalovací komůrce (18) je uspořádán zapalovací prostředek.
  4. 4. Zážehový plynový spalovací motor (1) podle nároku 3, vyznačující se tím, že zapalovacím prostředkem je vysokonapěťová zapalovací svíčka (19).
  5. 5. Zážehový plynový spalovací motor (1) podle nároku 3, vyznačující se tím, že zapalovacím prostředkem je laser.
  6. 6. Zážehový plynový spalovací motor (1) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že s řídicí jednotkou motoru (1) je spřaženo zařízení pro směšování vzduchu a hlavního paliva tvořené středotlakým vstřikovačem (34) hlavního paliva uspořádané v přívodním potrubí (14) směsi do hlavního spalovacího prostoru (13).
  7. 7. Zážehový plynový spalovací motor (1) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že s řídicí jednotkou motoru (1) je spřaženo zařízení pro směšování vzduchu a hlavního paliva tvořené nízkotlakým směšovačem hlavního paliva se vzduchem uspořádané v přívodním potrubí (14) směsi do hlavního spalovacího prostoru (13).
CZ2017-393A 2017-07-04 2017-07-04 Zážehový plynový spalovací motor CZ308272B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-393A CZ308272B6 (cs) 2017-07-04 2017-07-04 Zážehový plynový spalovací motor
EP18181561.4A EP3425185B1 (en) 2017-07-04 2018-07-04 Spark ignition internal combustion gas engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-393A CZ308272B6 (cs) 2017-07-04 2017-07-04 Zážehový plynový spalovací motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2017393A3 CZ2017393A3 (cs) 2019-01-16
CZ308272B6 true CZ308272B6 (cs) 2020-04-08

Family

ID=63014301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-393A CZ308272B6 (cs) 2017-07-04 2017-07-04 Zážehový plynový spalovací motor

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3425185B1 (cs)
CZ (1) CZ308272B6 (cs)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3229638A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 Wolfgang Fimml Internal combustion engine and a method for operating an internal combustion engine
IT202100030989A1 (it) * 2021-12-09 2023-06-09 Fpt Ind Spa Sistema di alimentazione di un motore ad accensione comandata
DE102022107928B4 (de) * 2022-04-04 2023-11-30 Green AP GmbH Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996002742A1 (en) * 1994-07-13 1996-02-01 The University Of Melbourne Internal combustion engine ignition device
US5787864A (en) * 1995-04-25 1998-08-04 University Of Central Florida Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control
CZ290985B6 (cs) * 1993-06-26 2002-11-13 Coventry University Spalovací motor a způsob dodávání paliva do spalovacího prostoru tohoto motoru
CA2539711A1 (en) * 2006-03-31 2006-06-11 Westport Research Inc. Method and apparatus of fuelling an internal combustion engine with hydrogen and methane
WO2008150901A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-11 Hydrogen Engine Center, Inc. Hydrogen and ammonia fueled internal compustion engine
US20110166769A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Jeffrey Douglas Buechler Supplemental Vapor Fuel Injection System for Internal Combustion Engines
CZ305218B6 (cs) * 2012-11-14 2015-06-17 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze, Fakulta strojnĂ­, Centrum kompetence automobilovĂ©ho prĹŻmyslu Josefa BoĹľka Palivový systém motoru a/nebo sací systém motoru a/nebo válec spalovacího motoru

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6739289B2 (en) * 2002-04-26 2004-05-25 Caterpillar Inc Method and apparatus for providing a hydrogen enriched fuel to combustion prechamber
JP2006342772A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Nissan Motor Co Ltd 副室式内燃機関
US20070236122A1 (en) 2006-04-10 2007-10-11 Borror Bruce M Pre-chamber type spark plug
WO2014053167A1 (en) 2012-10-02 2014-04-10 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Hydrogen flushed prechamber
US8925518B1 (en) * 2014-03-17 2015-01-06 Woodward, Inc. Use of prechambers with dual fuel source engines
US9903263B2 (en) * 2016-05-24 2018-02-27 Caterpillar Inc. Fuel reformer system for multiple combustion chambers

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ290985B6 (cs) * 1993-06-26 2002-11-13 Coventry University Spalovací motor a způsob dodávání paliva do spalovacího prostoru tohoto motoru
WO1996002742A1 (en) * 1994-07-13 1996-02-01 The University Of Melbourne Internal combustion engine ignition device
US5787864A (en) * 1995-04-25 1998-08-04 University Of Central Florida Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control
CA2539711A1 (en) * 2006-03-31 2006-06-11 Westport Research Inc. Method and apparatus of fuelling an internal combustion engine with hydrogen and methane
WO2008150901A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-11 Hydrogen Engine Center, Inc. Hydrogen and ammonia fueled internal compustion engine
US20110166769A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Jeffrey Douglas Buechler Supplemental Vapor Fuel Injection System for Internal Combustion Engines
CZ305218B6 (cs) * 2012-11-14 2015-06-17 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze, Fakulta strojnĂ­, Centrum kompetence automobilovĂ©ho prĹŻmyslu Josefa BoĹľka Palivový systém motoru a/nebo sací systém motoru a/nebo válec spalovacího motoru

Also Published As

Publication number Publication date
EP3425185A1 (en) 2019-01-09
CZ2017393A3 (cs) 2019-01-16
EP3425185B1 (en) 2020-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8925518B1 (en) Use of prechambers with dual fuel source engines
US10598079B2 (en) Charge-fed pre-chamber assembly
US6739289B2 (en) Method and apparatus for providing a hydrogen enriched fuel to combustion prechamber
CN109113880B (zh) 一种甲醇/醇氢燃料内燃机的燃烧组织方法及其应用
US20150260131A1 (en) Supplying Oxygen to an Engine
KR101745005B1 (ko) 디젤-가솔린 복합연료엔진
US20190170077A1 (en) Combustion control method and combustion control system with variable excess air coefficient for gasoline engine
EA026829B1 (ru) Способ работы двигателя, использующий несколько видов топлива
JP2012057470A (ja) 内燃機関
US20120031371A1 (en) Method for operating an internal combustion engine having spark ignition
EP3425185B1 (en) Spark ignition internal combustion gas engine
US20240191665A1 (en) Internal combustion engine
JP2012530867A (ja) 内燃エンジンの動作方法
US6866016B2 (en) System and method for controlling ignition in internal combustion engines
US20230167762A1 (en) Internal combustion engine and a method for operating an internal combustion engine
RU2446294C2 (ru) Система питания двигателя внутреннего сгорания и способ ее работы
Poonia et al. Experimental investigations on engine performance and exhaust emissions in an LPG diesel dual fuel engine
JP6913270B2 (ja) 低着火性燃料を用いた内燃機関の燃料噴射装置
KR101239981B1 (ko) 브라운 가스를 이용하는 예혼합 압축착화 엔진 및 예혼합 압축착화 방법
KR20120064214A (ko) 수소-산소 혼합기를 이용한 고효율 청정 엔진
US20230417201A1 (en) Internal combustion engine and a method for operating such an internal combustion
US20200340429A1 (en) Efficiency and emissions improvements for natural gas conversions of emd 2-cycle medium speed engines
EP2930342A1 (en) Combustion engine having a splitted fuel admission and a respective method
EP4382736A1 (en) Method of supplying an internal combustion piston engine with gaseous fuel containing hydrogen and hydrocarbons
CZ31351U1 (cs) Zážehový plynový spalovací motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230704