CZ36603U1 - A device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device - Google Patents
A device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device Download PDFInfo
- Publication number
- CZ36603U1 CZ36603U1 CZ2022-40380U CZ202240380U CZ36603U1 CZ 36603 U1 CZ36603 U1 CZ 36603U1 CZ 202240380 U CZ202240380 U CZ 202240380U CZ 36603 U1 CZ36603 U1 CZ 36603U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- combustion engine
- intake
- biofuel
- air
- internal combustion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. No. 478/1992 Coll.
Zařízení pro přívod biopaliva do spalovacího motoru a sestava spalovacího motoru s tímto zařízenímA device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device
Oblast technikyField of technology
Technické řešení se týká zařízení pro provoz spalovacího motoru na kapalná biopaliva, zejména alkoholy, například metanol či etanol, a je určeno zejména pro malé vznětové spalovací motory generátorů o výkonu do 15 kW.The technical solution refers to equipment for the operation of an internal combustion engine on liquid biofuels, especially alcohols, for example methanol or ethanol, and is intended especially for small diesel internal combustion engines of generators with an output of up to 15 kW.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Malé spalovací motory používané v elektrocentrálách do výkonu 15 kW jsou obvykle poháněny motorovým benzínem nebo motorovou naftou. Provoz na biopaliva není doporučován, protože jsou použity materiály, které neumožňují použití těchto paliv.Small internal combustion engines used in power plants up to 15 kW are usually powered by motor gasoline or diesel fuel. Operation on biofuels is not recommended, as materials are used that do not allow the use of these fuels.
V případě zážehových motorů jsou používány významné díly palivové soustavy karburátoru (CZ 291429, CZ 137634), které jsou vyrobeny z materiálů, které nejsou použití biopaliv, například etanolu, butanolu, metanolu, dlouhodobě odolné.In the case of gasoline engines, significant parts of the carburetor fuel system (CZ 291429, CZ 137634) are used, which are made of long-lasting materials that do not use biofuels, for example ethanol, butanol, methanol.
U vznětových motorů je situace obdobná s tím rozdílem, že jsou používány motory s přímým vstřikováním motorové nafty do válců a při použití biopaliv, například alkoholických paliv (EP 2940103, CZ 306084), rostlinných olejů, dochází k rychlému poškození těsnicích prvků a zanášení vstřikovačů (PUV 2000-11207, CZ 279368, CZ 218279) karbonovými úsadami.With diesel engines, the situation is similar, with the difference that engines with direct diesel injection into the cylinders are used, and when using biofuels, for example alcoholic fuels (EP 2940103, CZ 306084), vegetable oils, there is rapid damage to sealing elements and clogging of injectors ( PUV 2000-11207, CZ 279368, CZ 218279) by carbon deposits.
U velkých motorů osobních nebo nákladních vozidel se používají těsnicí prvky (EP 2661466), které jsou biopalivům odolné. Cena běžného těsnicího kroužku se pohybuje kolem 5 Kč za kroužek, ale v případě biopalivům odolných těsnicích prvků roste i k ceně 500 Kč za kroužek.For large car or truck engines, sealing elements (EP 2661466) are used which are resistant to biofuels. The price of a regular sealing ring is around CZK 5 per ring, but in the case of biofuel-resistant sealing elements, it rises to the price of CZK 500 per ring.
Použití biopaliv u zážehových motorů je doplněno o systém, který upravuje směšovací poměr, aby bylo dosaženo optimální hodnoty součinitele přebytku vzduchu. K této úpravě dochází přímo v řídicí jednotce motoru, v omezeném rozsahu, nebo na základě přídavných zařízení, která jsou pro toto speciálně určená. Současně bývá třeba upravit množství paliva přicházejícího do spalovacího motoru, aby bylo dosaženo stejných nebo podobných hodnot výkonových parametrů při provozu na biopaliva, či na směsná paliva biopaliv s benzínem, jako při použití motorového benzínu podle normy EN 228.The use of biofuels in gasoline engines is complemented by a system that adjusts the mixing ratio in order to achieve the optimal value of the excess air coefficient. This modification occurs directly in the engine control unit, to a limited extent, or on the basis of additional devices that are specially designed for this. At the same time, it is necessary to adjust the amount of fuel entering the internal combustion engine in order to achieve the same or similar values of performance parameters when operating on biofuels or mixed fuels of biofuels with gasoline, as when using motor gasoline according to the EN 228 standard.
V případě vznětových spalovacích motorů vozidel jsou dnes využívány především palivové systémy s přímým vstřikem paliva a vstřikováním systémem Common Rail (EP 1651863, EP 1794432, EP 2628942), kde vstřikovací tlaky rostou až k hodnotám 250 MPa. To klade zvýšené nároky na čistotu paliva a směřuje to k dokonalé těsnosti. Při použití nekvalitního paliva dochází k poškození palivové soustavy a výrazným škodám. Aby bylo možné použití méně kvalitního paliva, je nutné motory vybavovat kvalitnějšími filtračními systémy, předehřevem paliv na bází olejů, změnou kompresních poměrů při použití paliv na bázi alkoholu, přestavbou vznětového motoru na použití principu zapalovacích svíček atd. Nejmodernější vozidla pak umožňují kompletní přestavbu, která vozidlo vybaví druhou palivovou soustavou, která vstřikuje druhé palivo do spalovacího prostoru přímo přes speciální duální vstřikovač nebo novým vstřikovačem umístěným místo žhavicí svíčky, případně do sání (EP 2487353). Velmi náročné je pak sladit použití těchto dvou paliv přes řídicí mechanismy, aby motor byl provozován v souladu s předpisy (EP 2634401, EP 2604842).In the case of diesel combustion engines of vehicles, fuel systems with direct fuel injection and Common Rail injection (EP 1651863, EP 1794432, EP 2628942) are used today, where injection pressures rise up to values of 250 MPa. This places increased demands on the purity of the fuel and leads to perfect tightness. The use of low-quality fuel causes damage to the fuel system and significant damage. In order to be able to use lower quality fuel, it is necessary to equip the engines with higher quality filter systems, preheating oil-based fuels, changing compression ratios when using alcohol-based fuels, rebuilding the diesel engine to use the principle of spark plugs, etc. The most modern vehicles then allow a complete rebuild, which equip the vehicle with a second fuel system that injects the second fuel into the combustion chamber directly via a special dual injector or a new injector placed instead of the glow plug, or into the intake (EP 2487353). It is then very challenging to coordinate the use of these two fuels through the control mechanisms so that the engine is operated in accordance with the regulations (EP 2634401, EP 2604842).
Použití těchto sofistikovaných systémů by bylo možné i u malých spalovacích motorů, ale není to využíváno z cenového důvodu, kdy výrobní náklady takového zařízení by zákazníci nebyli ochotníThe use of these sophisticated systems would also be possible with small internal combustion engines, but it is not used for price reasons, where the production costs of such a device would make customers unwilling
- 1 CZ 36603 U1 akceptovat. Současně s tím nejsou v případě malých spalovacích motorů předpisy tak přísné a umožňují použití i méně kvalitních zařízení.- 1 CZ 36603 U1 accept. At the same time, in the case of small combustion engines, the regulations are not so strict and allow the use of even lower quality equipment.
Použití metanolu přímo jako paliva pro vznětové motory není možné z důvodu významně odlišných fyzikálně chemických parametrů. Použití metanolu ve směsi (CZ 289953, EP 2982734, CZ 223981) s motorovou naftou také není možné, je třeba přidávat do směsného paliva stabilizátory (dodekanol, isobutanol) (EP 2566830, EP 255007), aby směs motorové nafty s metanolem zůstala stabilní. Množství metanolu v motorové naftě je i tak omezeno. Při vlastním provozu na stabilní směsné palivo motorové nafty a metanolu pak dochází při vyšších zatíženích k zahřátí motoru a jeho částí, což se přenáší i na palivovou soustavu a dochází k odpařování metanolu, což pak způsobuje nepravidelný chod motoru.The use of methanol directly as a fuel for diesel engines is not possible due to significantly different physical and chemical parameters. The use of methanol in a mixture (CZ 289953, EP 2982734, CZ 223981) with diesel is also not possible, stabilizers (dodecanol, isobutanol) (EP 2566830, EP 255007) must be added to the mixed fuel so that the mixture of diesel with methanol remains stable. The amount of methanol in diesel is still limited. During actual operation on a stable mixed fuel of diesel and methanol, the engine and its parts heat up at higher loads, which is also transferred to the fuel system and the methanol evaporates, which then causes the engine to run erratically.
Cílem technického řešení je poskytnout zařízení, které umožní malým vznětovým spalovacím motorům použít jako palivo metanol.The aim of the technical solution is to provide a device that will allow small diesel combustion engines to use methanol as fuel.
Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution
Předkládané technické řešení se týká zařízení, jehož umístěním do sání vznětového spalovacího motoru, je umožněno spalovat jako dodatečné palivo kapalné biopalivo, zejména metanol, bez zásadních technických úprav spalovacího motoru. Použitelné je s výhodou pro malé vznětové spalovací motory do 15 kW, které jsou určené pro pohon elektrických generátorů nebo komunální techniky.The presented technical solution relates to a device which, by placing it in the intake of a diesel combustion engine, makes it possible to burn liquid biofuel, especially methanol, as an additional fuel, without major technical modifications to the combustion engine. It can be used with advantage for small diesel combustion engines up to 15 kW, which are intended for driving electric generators or municipal equipment.
Předmětem předkládaného technického řešení je zařízení pro přívod kapalného biopaliva do spalovacího motoru, které obsahuje nádrž pro kapalné biopalivo, připojenou potrubím ke směšovači biopaliva a vzduchu, ke kterému je rovněž připojen přívod vzduchu sacím potrubím skrze sací filtr a škrticí ventil pro regulaci přívodu vzduchu do směšovače biopaliva a vzduchu, přičemž směšovač biopaliva a vzduchu je uzpůsobený pro připojení k válci spalovacího motoru, a přičemž uvedené zařízení dále obsahuje sací filtr spalovacího motoru uzpůsobený pro přívod vzduchu sacím potrubím do válce spalovacího motoru. Tato část zajišťuje nasávání vzduchu, který je potřebný pro spalování motorové nafty a zajišťuje tak standardní provoz spalovacího motoru. Uvedené zařízení, umístěné na sání vznětového spalovacího motoru, umožňuje rozdělení sání do dvou částí a vznětový spalovací motor tak může sát ze dvou rozdílných míst.The subject of the presented technical solution is a device for the supply of liquid biofuel to an internal combustion engine, which contains a tank for liquid biofuel, connected by a pipe to a mixer of biofuel and air, to which is also connected an air supply through a suction pipe through a suction filter and a throttle valve for regulating the air supply to the mixer biofuel and air, wherein the biofuel and air mixer is adapted to be connected to the cylinder of the internal combustion engine, and wherein said device further comprises an intake filter of the internal combustion engine adapted to supply air through the intake pipe to the cylinder of the internal combustion engine. This part ensures the intake of air, which is necessary for the combustion of diesel fuel and thus ensures the standard operation of the combustion engine. The mentioned device, located on the intake of the diesel combustion engine, enables the intake to be divided into two parts and the diesel engine can thus suck from two different places.
Předkládané zařízení zajišťuje dodatečné a regulované přisávání vzduchu určeného k použití kapalného biopaliva (s výhodou metanolu) a obsahuje vše potřebné pro jeho přípravu na spalování. Při použití samostatného sacího filtru pro přívod vzduchu do směšovače biopaliva a vzduchu a samostatného sacího filtru pro přívod vzduchu do válce spalovacího motoru je třeba pravidelně kontrolovat nastavení zařízení. Důvodem je to, že pro správný provoz zařízení je nutný stálý poměr sání mezi dvěma větvemi sání. Tak jak se nestejnoměrně zanáší sací filtr vlivem rozdílného množství nasávaného vzduchu, mění si podíl jednotlivých větvích sání na chod spalovacího motoru a je třeba jej pravidelně kontrolovat a seřizovat.The presented device ensures additional and regulated intake of air intended for the use of liquid biofuel (preferably methanol) and contains everything necessary for its preparation for combustion. When using a separate suction filter for the air supply to the biofuel-air mixer and a separate suction filter for the air supply to the combustion engine cylinder, the device settings must be checked regularly. The reason is that a constant suction ratio between the two suction branches is necessary for the correct operation of the device. Just as the intake filter becomes unevenly clogged due to the different amount of intake air, the proportion of the individual intake branches to the operation of the combustion engine changes and needs to be checked and adjusted regularly.
Ve výhodném provedení obsahuje uvedené zařízení společný sací filtr pro obě větve sání, tedy paralelně připojený sacím potrubím ke škrticímu ventilu pro regulaci přívodu vzduchu do směšovače biopaliva a vzduchu; a uzpůsobený pro připojení k sacímu potrubí pro přívod vzduchu do válce spalovacího motoru.In an advantageous embodiment, the said device contains a common intake filter for both intake branches, i.e. connected in parallel via the intake pipe to the throttle valve for regulating the air supply to the biofuel and air mixer; and adapted to be connected to the intake manifold for supplying air to the cylinder of the internal combustion engine.
Společný sací filtr se zde také zanáší, dochází ke snížení množství nasávaného vzduchu a zvýšení odporu na sací větvi, ale ta se rovnoměrně přenáší na obě sací větve (fosilní palivo a biopalivo, např. motorová nafta a metanol) a není třeba tak častá kontrola a seřízení poměru sání mezi vzduchem pro fosilní palivo a vzduchem s přídavkem kapalného biopaliva.The common intake filter also gets clogged here, the amount of intake air is reduced and the resistance on the intake branch increases, but this is equally transferred to both intake branches (fossil fuel and biofuel, e.g. diesel and methanol) and there is no need for such frequent checks and adjustment of the intake ratio between air for fossil fuel and air with the addition of liquid biofuel.
- 2 CZ 36603 U1- 2 CZ 36603 U1
Pro řízené rozdělení sacího vzduchu na dvě části je třeba zařízení vybavit alespoň jedním škrticím ventilem, který tento poměr stanovuje a podílí se na základním nastavení podílu energie, která je do vznětového spalovacího motoru přiváděna prostřednictvím fosilního paliva a která prostřednictvím kapalného biopaliva. Škrticí ventil je osazen na část určenou k nasávání vzduchu pro použití ke kapalnému biopalivu. S výhodou může být také využit na obě části sání, pro preciznější nastavení směšovacího poměru.For the controlled division of the intake air into two parts, the device must be equipped with at least one throttle valve, which determines this ratio and participates in the basic setting of the proportion of energy that is supplied to the diesel combustion engine via fossil fuel and which via liquid biofuel. The throttle valve is fitted to the part intended for air intake for use with liquid biofuel. Advantageously, it can also be used on both parts of the intake, for a more precise setting of the mixing ratio.
V tomto provedení tedy uvedené zařízení obsahuje dále škrticí ventil pro regulaci přívodu vzduchu ze sacího filtru spalovacího motoru do válce spalovacího motoru. S výhodou obsahuje společný sací filtr, paralelně připojený sacím potrubím ke škrticímu ventilu pro regulaci přívodu vzduchu do směšovače biopaliva a vzduchu; a k uvedenému škrticímu ventilu pro regulaci přívodu vzduchu do válce spalovacího motoru.In this embodiment, the said device also includes a throttle valve for regulating the air supply from the intake filter of the combustion engine to the cylinder of the combustion engine. Advantageously, it includes a common intake filter, connected in parallel through the intake pipe to the throttle valve for regulating the air supply to the biofuel and air mixer; and to the indicated throttle valve for regulating the air supply to the combustion engine cylinder.
V jednom provedení je škrticím ventilem trojcestný ventil a společný sací filtr je připojený k uvedenému trojcestnému ventilu, uzpůsobenému pro regulaci přívodu vzduchu sacím potrubím mezi směšovačem biopaliva a vzduchu a mezi přívodem vzduchu do válce spalovacího motoru.In one embodiment, the throttle valve is a three-way valve and a common intake filter is connected to said three-way valve, adapted to regulate the air supply through the intake manifold between the biofuel and air mixer and between the air supply to the combustion engine cylinder.
Ve výhodném provedení jsou škrticí ventil a/nebo trojcestný ventil uzpůsobené pro termické ovládání, jsou tedy uzpůsobené pro otevření přívodu vzduchu až po zahřátí spalovacího motoru na teplotu alespoň 30 °C.In an advantageous embodiment, the throttle valve and/or the three-way valve are adapted for thermal control, i.e. they are adapted to open the air supply only after the combustion engine has warmed up to a temperature of at least 30 °C.
Ve výhodném provedení je směšovačem kapalného biopaliva a vzduchu dýza a tryska. Výhodněji je tryska vyměnitelná.In an advantageous embodiment, the mixer of liquid biofuel and air is a nozzle and a nozzle. More preferably, the nozzle is replaceable.
Další popis konstrukce zařízení se již omezuje pouze na část určenou k nasávání kapalného biopaliva jako paliva pro vznětový spalovací motor. Tato část obsahuje nádrž určenou pro použití metanolu nebo jiného kapalného biopaliva, s výhodou alkoholického paliva s vysokou odpařitelností, palivové vedení, dýzu a trysku. Při proudění vzduchu dochází k vytváření podtlaku v dýze a vlivem tohoto k přisávání kapalného biopaliva přes palivovou trysku. Její velikost určuje množství metanolu, které je přisáváno do sacího vzduchu.Further description of the design of the device is already limited to the part intended for sucking in liquid biofuel as fuel for a diesel combustion engine. This part contains a tank intended for the use of methanol or other liquid biofuel, preferably an alcoholic fuel with high volatility, a fuel line, a nozzle and a nozzle. When the air flows, a negative pressure is created in the nozzle and, due to this, the liquid biofuel is sucked in through the fuel nozzle. Its size determines the amount of methanol that is sucked into the intake air.
Použití by bylo možné i na jedno sací vedení, které je určeno k nasávání motorové nafty, ale jedinou možností, jak upravovat poměr směsi motorové nafty a metanolu, je pouze na použité trysce. Seřízení motoru tak představuje především kontrolu stavu trysky bez možné změny, která může být vyvolána použitím jiného alkoholického paliva. V takovém případě by se změnou alkoholického paliva byla nutná i výměna trysky. Navržené řešení obsahuje škrticí ventil, který umožní dodatečné seřízení směšovacího poměru při použití různých druhů alkoholických paliv nebo při postupném opotřebení sací trysky, která by si jinak vyžádala její okamžitou výměnu.It could also be used on one intake line, which is intended for the intake of diesel, but the only way to adjust the ratio of the mixture of diesel and methanol is only on the nozzle used. The engine adjustment thus primarily represents a check of the condition of the nozzle without a possible change that can be caused by the use of a different alcoholic fuel. In such a case, changing the alcohol fuel would also require changing the nozzle. The proposed solution includes a throttle valve that will allow additional adjustment of the mixing ratio when using different types of alcoholic fuels or when the intake nozzle gradually wears out, which would otherwise require its immediate replacement.
Vzhledem k tomu, že použití je určené pro malé vznětové spalovací motory, není součástí žádná řídicí jednotka, která by upravovala množství nasávaného vzduchu nebo množství nasávaného kapalného biopaliva. O zajištění množství paliva proudícího do motoru se i nadále stará výkonový regulátor, který je standardní součástí spalovacích motorů generátorů a který upravuje množství vstřikovaného základního paliva, kterým je fosilní palivo, například motorová nafta. Uvnitř spalovacího motoru tak je současně spalována směs kapalného biopaliva (např. metanolu) a nasávaného vzduchu ve směsi se vstříknutou motorovou naftou. Množství energie je tak pro pohon malého vznětového motoru rozděleno mezi palivo ropného původu (motorovou naftu) a mezi palivo alternativní vyrobené na biologickém základě (například metanol a jiná alkoholická paliva).Since the use is intended for small diesel combustion engines, there is no control unit included to adjust the amount of air intake or the amount of liquid biofuel intake. Ensuring the amount of fuel flowing into the engine continues to be ensured by the power regulator, which is a standard part of generator combustion engines and which adjusts the amount of injected base fuel, which is a fossil fuel such as diesel. Inside the internal combustion engine, a mixture of liquid biofuel (e.g. methanol) and intake air mixed with injected diesel fuel is simultaneously burned. The amount of energy to drive a small diesel engine is thus divided between fuel of petroleum origin (diesel) and alternative fuel produced on a biological basis (for example methanol and other alcoholic fuels).
Předmětem předkládaného technického řešení je dále sestava spalovacího motoru pro spalování příměsí biopaliv, která obsahuje výše popsané zařízení a jednotku spalovacího motoru pro fosilní paliva, přičemž jednotka spalovacího motoru obsahuje nádrž pro fosilní paliva, připojenou k vstřikovacímu čerpadlu, které je skrze palivové vedení připojené k válci spalovacího motoru, připojenému ke generátoru elektrické energie;The subject of the presented technical solution is also an assembly of a combustion engine for burning biofuel admixtures, which includes the above-described device and a combustion engine unit for fossil fuels, while the combustion engine unit contains a tank for fossil fuels, connected to an injection pump, which is connected to the cylinder through a fuel line an internal combustion engine connected to an electric power generator;
- 3 CZ 36603 U1 a přičemž uvedené zařízení dle předkládaného technického řešení je k jednotce spalovacího motoru pro fosilní paliva připojené skrze směšovač biopaliva a vzduchu, který je připojený k válci spalovacího motoru sacím potrubím pro vedení směsi biopaliva a vzduchu, a současně sací filtr je připojený sacím potrubím, popřípadě skrze škrticí nebo trojcestný ventil, k válci spalovacího motoru.- 3 CZ 36603 U1 and whereas the said device according to the presented technical solution is connected to the combustion engine unit for fossil fuels through the biofuel and air mixer, which is connected to the cylinder of the combustion engine through the intake pipe for conducting the mixture of biofuel and air, and at the same time the intake filter is connected through the intake pipe, possibly through the throttle or three-way valve, to the cylinder of the combustion engine.
V jednom provedení uvedené sestavy je spalovacím motorem vznětový spalovací motor o výkonu do 15 kW.In one embodiment of the mentioned assembly, the internal combustion engine is a diesel internal combustion engine with an output of up to 15 kW.
V jednom provedení uvedené sestavy je škrticí ventil uzpůsobený pro otevření přívodu vzduchu pro směs s biopalivem až po zahřátí spalovacího motoru na teplotu alespoň 30 °C.In one embodiment of the mentioned assembly, the throttle valve is adapted to open the air supply for the mixture with biofuel only after heating the combustion engine to a temperature of at least 30 °C.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Obr. 1: Sestava spalovacího motoru a zařízení pro přívod biopaliva se škrticím ventilem a tryskou pro současné spalování metanolu a motorové nafty se samostatným sacím filtrem.Giant. 1: Combustion engine assembly and biofuel supply device with throttle valve and nozzle for simultaneous combustion of methanol and diesel fuel with a separate suction filter.
Obr. 2: Sestava spalovacího motoru a zařízení pro přívod biopaliva se škrticím ventilem a tryskou pro současné spalování metanolu a škrticím ventilem pro regulaci vzduchu pro spalování motorové nafty se samostatným sacím filtrem.Giant. 2: Combustion engine assembly and biofuel feed device with throttle valve and nozzle for simultaneous methanol combustion and air control throttle valve for diesel combustion with a separate intake filter.
Obr. 3: Sestava spalovacího motoru a zařízení pro přívod biopaliva se škrticím ventilem a tryskou pro současné spalování metanolu a škrticím ventilem pro regulaci vzduchu pro spalování motorové nafty se společným sacím filtrem.Giant. 3: Combustion engine assembly and biofuel supply device with throttle valve and nozzle for simultaneous combustion of methanol and air control throttle valve for diesel combustion with a common intake filter.
Obr. 4: Sestava spalovacího motoru a zařízení pro přívod biopaliva se škrticím ventilem a tryskou pro současné spalování metanolu a motorové nafty se společným sacím filtrem.Giant. 4: Combustion engine assembly and biofuel supply device with throttle valve and nozzle for simultaneous combustion of methanol and diesel fuel with a common intake filter.
Obr. 5: Sestava spalovacího motoru a zařízení pro přívod biopaliva s kombinovaným škrticím ventilem pro regulaci nasávaného vzduchu pro metanol a motorovou naftu a tryskou pro současné spalování metanolu a motorové nafty se společným sacím filtrem.Giant. 5: Combustion engine assembly and biofuel supply device with a combined throttle valve for regulating the intake air for methanol and diesel fuel and a nozzle for the simultaneous combustion of methanol and diesel fuel with a common intake filter.
Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution
Příklad 1Example 1
Zařízení pro přívod kapalného biopaliva do spalovacího motoru a jeho použitíEquipment for supplying liquid biofuel to an internal combustion engine and its use
Základem použití zařízení pro přívod kapalného biopaliva do spalovacího motoru je umožnit spalovacím motorům provozně spalovat současně dva druhy paliva. Navržené řešení je koncipováno tak, aby energie pro pohon spalovacího motoru byla v regulovatelném poměru rozdělena mezi tyto dva druhy paliva. Použití alkoholických paliv ve vznětových motorech není z principiálního hlediska možné, protože se alkoholická paliva výrazně liší od normy EN 590 nebo normy EN 14214, které upravuji paliva na bázi motorové nafty a olejů. Zejména cetanové číslo se značně liší od cetanového čísla motorové nafty (požadováno je normou EN 590 a EN 14214 cetanové číslo minimálně 51). Methanol má cetanové číslo kolem 3.The basis of using a device for supplying liquid biofuel to an internal combustion engine is to allow internal combustion engines to burn two types of fuel simultaneously. The proposed solution is designed so that the energy for driving the combustion engine is divided between these two types of fuel in an adjustable ratio. The use of alcoholic fuels in diesel engines is not possible in principle, because alcoholic fuels differ significantly from the EN 590 standard or the EN 14214 standard, which regulate diesel and oil-based fuels. In particular, the cetane number differs considerably from the cetane number of diesel fuel (a cetane number of at least 51 is required by EN 590 and EN 14214). Methanol has a cetane number of around 3.
Při využití dvou zdrojů energie se vychází z výhřevnosti motorové nafty 42 MJ/kg a výhřevnosti metanolu 20 MJ/kg. Stechiometrický poměr motorové nafty je 14,5 : 1 a stechiometrický poměr metanolu je 6,4 : 1. Aby byly zachovány výkonové parametry spalovacího motoru při současném použití obou paliv, je třeba hmotností množství motorové nafty nahradit dvojnásobným množstvím metanolu. Pro použití metanolu je třeba poloviční množství čistého vzduchu, což nepřináší žádné požadavky na konstrukci sání.When using two energy sources, the calorific value of diesel is 42 MJ/kg and the calorific value of methanol is 20 MJ/kg. The stoichiometric ratio of diesel fuel is 14.5 : 1 and the stoichiometric ratio of methanol is 6.4 : 1. In order to maintain the performance parameters of the internal combustion engine when both fuels are used simultaneously, the amount of diesel fuel must be replaced by twice the amount of methanol. For the use of methanol, half the amount of clean air is needed, which does not entail any requirements for the intake design.
- 4 CZ 36603 U1- 4 CZ 36603 U1
Zařízení 120 může být použito s výhodou na spalovací motor 101 propojený s elektrickým generátorem 102, do jehož spalovacího prostoru válce 103 je standardně vstřikována motorová nafta z nádrže 105 prostřednictvím vstřikovacího čerpadla 104 a palivového vedení 111. Vzduch pro dosažení stechiometrického poměru je nasáván přes druhé sací potrubí 114b a druhý vzduchový sací filtr 106, viz Obr. 1.The device 120 can be used with advantage on an internal combustion engine 101 connected to an electric generator 102, into the combustion chamber of the cylinder 103 diesel fuel is injected as standard from the tank 105 via the injection pump 104 and the fuel line 111. Air to achieve the stoichiometric ratio is drawn in through the second intake pipe 114b and second air intake filter 106, see Fig. 1.
Zařízení 120 je využitelné v základních pěti provedeních. První provedení zařízení (Obr. 1) umožňuje nasávání kapalného biopaliva - metanolu - z nádrže 107 prostřednictvím palivového vedení 112 do sání motoru prostřednictvím podtlaku, který vzniká v dýze a přisává metanol z trysky, která spolu s dýzou tvoří směšovač biopaliva a vzduchu 109. Aby bylo možné regulovat množství nasávaného vzduchu, je do prvního sacího potrubí 114a pro nasávání vzduchu umístěn regulační první škrticí ventil 110, kterým se nastavuje základní směšovací poměr pro použití motorové nafty a metanolu ve spalovacím motoru 101. Po smíchání metanolu s nasávaným vzduchem vstupuje tento aerosol do spalovacího prostoru válce motoru 103 prostřednictvím sacího potrubí 113. K sání vzduchu pro zachování stechiometrického poměru metanolu dochází prostřednictvím prvního sacího filtru 108. Tak jak jsou postupně zanášeny druhý sací filtr 106 a první sací filtr 108 v závislosti na množství procházejícího vzduchu, koncepce filtrů a nastavení regulačního prvního škrticího ventilu 110, dochází k jejich zanášení a změně základního poměru motorové nafty a metanolu ve válci 103 spalovacího motoru 101, což vyžaduje pravidelnou kontrolu a seřizování.The device 120 can be used in five basic versions. The first embodiment of the device (Fig. 1) allows liquid biofuel - methanol - to be sucked from the tank 107 through the fuel line 112 into the engine intake through the vacuum created in the nozzle and sucks methanol from the nozzle, which together with the nozzle forms the biofuel and air mixer 109. In order it was possible to regulate the amount of intake air, a control first throttle valve 110 is placed in the first intake manifold 114a for air intake, which sets the basic mixing ratio for the use of diesel fuel and methanol in the internal combustion engine 101. After methanol is mixed with the intake air, this aerosol enters the of the combustion chamber of the engine cylinder 103 through the intake pipe 113. Air intake to maintain the stoichiometric ratio of methanol occurs through the first intake filter 108. As the second intake filter 106 and the first intake filter 108 are gradually clogged depending on the amount of passing air, the concept of the filters and settings of the control first throttle valve 110, do there is their clogging and a change in the basic ratio of diesel fuel and methanol in the cylinder 103 of the combustion engine 101, which requires regular inspection and adjustment.
Druhé provedení zařízení 120 (Obr. 2) umožňuje nasávání kapalného biopaliva - metanolu z nádrže 107 prostřednictvím palivového vedení 112 do sání motoru prostřednictvím podtlaku, který vzniká v dýze a přisává metanol z trysky, která spolu s dýzou tvoří směšovač biopaliva a vzduchu 109. Aby bylo možné regulovat množství nasávaného vzduchu je do prvního sacího potrubí 114a pro nasávání vzduchu umístěn regulační první škrticí ventil 110, kterým se nastavuje základní směšovací poměr pro použití motorové nafty a metanolu ve spalovacím motoru 101. Pro jemnější a přesnější regulaci je systém vybaven druhým regulačním škrticím ventilem 119 pro množství vzduchu určeného k motorové naftě. Po smíchání metanolu s nasávaným vzduchem vstupuje tento aerosol do spalovacího prostoru válce 103 motoru prostřednictvím sacího potrubí 113. K sání vzduchu pro zachování stechiometrického poměru metanolu dochází prostřednictvím prvního sacího filtru 108. Tak jak jsou postupně zanášeny druhý sací filtr 106 a první sací filtr 108 v závislosti na množství procházejícího vzduchu, koncepce filtrů a nastavení regulačního prvního škrticího ventilu 110, dochází k jejich zanášení a změně základního poměru motorové nafty a metanolu ve válci 103 spalovacího motoru 101, což vyžaduje pravidelnou kontrolu a seřizování. Aby bylo možné jemněji a přesněji regulovat, lze využít nejen regulační první škrticí ventil 110 pro regulaci množství nasávaného vzduchu pro metanol, ale též regulačního druhého škrticího ventilu 119 pro regulaci nasávaného vzduchu pro motorovou naftu.The second embodiment of the device 120 (Fig. 2) allows the liquid biofuel - methanol to be sucked from the tank 107 through the fuel line 112 into the engine intake by means of the vacuum that is created in the nozzle and sucks methanol from the nozzle, which together with the nozzle forms the biofuel and air mixer 109. In order it was possible to regulate the amount of air taken in, a regulating first throttle valve 110 is placed in the first intake pipe 114a for air intake, which sets the basic mixing ratio for the use of diesel fuel and methanol in the combustion engine 101. For finer and more accurate regulation, the system is equipped with a second regulating throttle valve 119 for the amount of air intended for diesel fuel. After mixing the methanol with the intake air, this aerosol enters the combustion chamber of the cylinder 103 of the engine through the intake pipe 113. Air intake to maintain the stoichiometric ratio of methanol occurs through the first intake filter 108. As the second intake filter 106 and the first intake filter 108 are gradually clogged in depending on the amount of air passing through, the design of the filters and the setting of the regulating first throttle valve 110, they clog and change the basic ratio of diesel fuel and methanol in the cylinder 103 of the combustion engine 101, which requires regular inspection and adjustment. In order to be able to regulate more finely and accurately, not only the regulating first throttle valve 110 can be used to regulate the amount of intake air for methanol, but also the regulating second throttle valve 119 for regulating the intake air for diesel fuel.
Třetí provedení zařízení 120 (Obr. 3) je koncepčně podobné provedení druhému s tím rozdílem, že nejsou použity samostatné první a druhé sací filtry 106 a 108 pro sání vzduchu k motorové naftě a metanolu, ale je použit společný sací filtr 118. Tím je eliminován požadavek na časté a pravidelné seřizování poměru motorové nafty a metanolu ve válci 103 spalovacího motoru 101.The third embodiment of the device 120 (Fig. 3) is conceptually similar to the second embodiment except that separate first and second intake filters 106 and 108 are not used for air intake to diesel and methanol, but a common intake filter 118 is used. This eliminates requirement for frequent and regular adjustment of the ratio of diesel fuel and methanol in cylinder 103 of combustion engine 101.
Čtvrté provedení zařízení 120 (Obr. 4) je kombinací prvního a třetího provedení. Vzduch je nasáván přes společný sací filtr 118 pro oba druhy paliv, tím dochází ke zmírnění potřeby pravidelného a přesného seřizování, a proto již není využit regulační druhý škrticí ventil 119 na vedení sacího vzduchu pro motorovou naftu. Tato modifikace tak obsahuje nejmenší počet dílů a je nejsnadněji udržovatelná.The fourth embodiment of the device 120 (Fig. 4) is a combination of the first and third embodiments. The air is drawn in through a common intake filter 118 for both types of fuel, thereby reducing the need for regular and precise adjustment, and therefore the regulating second throttle valve 119 is no longer used to guide intake air for diesel fuel. This modification thus contains the smallest number of parts and is the easiest to maintain.
Páté provedení zařízení 120 (Obr. 5) vychází z předchozích řešení, ale vzduch je v tomto případu nasáván přes společný trojcestný škrticí ventil 117, který jej rozděluje v nastaveném poměru mezi vzduch určený ke spalování motorové nafty a pro metanol.The fifth embodiment of the device 120 (Fig. 5) is based on the previous solutions, but in this case the air is sucked in through a common three-way throttle valve 117, which divides it in a set ratio between the air intended for diesel combustion and for methanol.
- 5 CZ 36603 U1- 5 CZ 36603 U1
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Předložená sestava spalovacího motoru a zařízení pro přívod biopaliva je určena pro malé vznětové spalovací motory do 15 kW, které jsou určené pro pohon elektrických generátorů nebo komunální 5 techniky. Jejím použitím je umožněno v těchto motorech spalovat jako příměs pohonných hmot metanol nebo jiné palivo na bázi etanolu, které má vysokou odpařitelnost a nízké cetanové číslo.The presented assembly of the combustion engine and the device for supplying biofuel is intended for small diesel combustion engines up to 15 kW, which are intended to drive electric generators or municipal 5 technology. Its use makes it possible to burn methanol or other ethanol-based fuel in these engines as a propellant additive, which has a high volatility and a low cetane number.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2022-40380U CZ36603U1 (en) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | A device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2022-40380U CZ36603U1 (en) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | A device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ36603U1 true CZ36603U1 (en) | 2022-11-22 |
Family
ID=84192914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2022-40380U CZ36603U1 (en) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | A device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ36603U1 (en) |
-
2022
- 2022-10-21 CZ CZ2022-40380U patent/CZ36603U1/en active IP Right Grant
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4548187A (en) | Internal combustion engine for alternative fuels | |
CN101270695B (en) | Fuel feeding control device of double-fuel vehicle | |
CA2193670A1 (en) | Auxiliary injector | |
US9695759B2 (en) | Injection device and internal combustion engine having a heating device | |
CN203978644U (en) | Automatically controlled servo pressure-regulating formula natural gas engine auxiliary fuel supply-system | |
US9309845B2 (en) | Injection device for two fuels containing ethanol, an internal combustion engine, and a method for operating an injection device | |
EP3036427B1 (en) | Fuel injection system and method for operating a multi-fuel piston engine | |
RU2538470C1 (en) | Power system of motor-and-tractor diesel engine | |
EP2917546A1 (en) | Combined fueling strategy for gaseous fuel | |
KR101902750B1 (en) | Injection device, internal combustion engine and method for operating an injection device for gasoline and cng | |
RU152117U1 (en) | TWO FUEL TRACTOR DIESEL SYSTEM WITH MULTI-STAGE HEATING | |
US20120174898A1 (en) | Method of fueling an internal combustion engine using pressurized and heated fuel | |
US20130013171A1 (en) | Automotive fuel system | |
US10598131B2 (en) | Method and device for the open-loop or closed-loop control of the amount of a fuel mixture | |
CN101356362A (en) | Petroleum fuel supply method and circuit | |
CZ36603U1 (en) | A device for supplying biofuel to an internal combustion engine and an assembly of an internal combustion engine with this device | |
Godina et al. | Development dual-fuel diesel injection system for tractors class 14 kN automatic adjustment of the mixed fuel | |
CN102374044A (en) | Fuel supply system for diesel and butanol low temperature combustion dual-fuel engine | |
CN202300664U (en) | Fuel feed system of diesel oil/butanol low-temperature combustion dual-fuel engine | |
WO2019081956A1 (en) | Structural arrangement of a compression ignition engine with variable geometry pre-combustion chamber to moderate the volume of hazardous emissions | |
EP3036426B1 (en) | Fuel injection circuit and method for operating a multi-fuel piston engine | |
ITBO20010273A1 (en) | DEVICE TO FEED AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH LIQUID EMULSIONS AND COMBUSTIBLE GAS | |
RU2292476C1 (en) | Method of feed of main and additional fuel to diesel engine and diesel engine fuel-feed system (versions) | |
RU2695549C1 (en) | Multifuel power supply system for automotive and diesel engines | |
US20140251236A1 (en) | Hydrogenation system for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20221122 |