Opis patentowy opublikowano: 15.03.1979 100143 CZYTELNIA Urzedu Potegowego Int. Cl.2 F02M 27/02 Twórcawynalazku: Uprawniony z patentu: Siemens Aktiengesellschaft, Monachium (Repu¬ blika Federalna Niemiec) i (Berlin Zachodni) Sposób i urzadzenie do napedu silnika spalinowego zwlaszcza silnika z zaplonem iskrowym i generatorem rozszczepiania paliwa Wynalazek dotyczy sposobu napedu silnika spa¬ linowego, zwlaszcza silnika z zaplonem iskrowym i generatorem rozczepiania paliwa, w którego ko¬ morze przemiany katalizator z rozdrobnionym lub rozpylonym materialem paliwowym zawierajacym weglowodór, po zmieszaniu z powietrzem i/lub z nawracanymi od silnika spalinowego gazami wy¬ dechowym^ przetworzony zostaje i spalony w pod¬ wyzszonej temperaturze z mieszanka paliwowa za¬ mieniona na metan, tlenki wegla i/lub wodór, przy czym ta doprowadzana mieszanka paliwowa mie¬ szana z dodatkowym powietrzem spalona zostaje tv komorach spalania silnika spalinowego. Ponad¬ to wynalazek dotyczy urzadzenia do napedu sil¬ nika spalinowego zwlaszcza silnika z zaplonem is¬ krowym i generatorem rozszczepiania paliwa.Sposób napedu silnika spalinowego, zwlaszcza silnika z zaplonem iskrowym i generatorem roz¬ szczepiania paliwa jest juz znany z niemieckiego wylozenia 2 103 008. W tym sposobie material pa¬ liwowy zawierajacy weglowodory, po zmieszaniu z powietrzem i/lub z zawracanymi od silnika spali¬ nowego gazami wydechowymi, doprowadzany w podwyzszonej temperaturze do komory przemiany generatora rozszczepiania jako katalizator, tj. powy¬ zej temperatury, przy której katalizator, w sensie przetwarzania, rozpoczyna dzialanie a ponizej tem¬ peratury odpowiadajacej granicznemu obciazeniu katalizatora, przetwarza mieszanke paliwowa na metan i" tlenki wegla i w danym przypadku rów¬ niez na wodór, a nastepnie, po zmieszaniu mie¬ szanki paliwowej z dodatkowym powietrzem zo¬ staje ona doprowadzona i spalona w komorach spalania silnika spalinowego.Nosnikami katalizatora w komorze przetwarzania generatora rozczepiania paliwa sa najkorzystniej bardzo porowate materialy spiekane, na przyklad tlenki aluminium, dostosowane do przejscia przez rozmieszczone równolegle, znajdujace sie gesto o- bok siebie, otwory urzadzenia wtryskowego prze¬ tworzonej mieszanki paliwowej. Katalizatorami wprowadzonymi w postaci materialów spiekanych sa, na przyklad we wspomnianym niemieckim wy¬ lozeniu Nr 2.103.008 wymienione, nadajace sie do is tego celu, katalizatory niklowe lub — platynowe, w szczególnosci tlenki katalizatorów, które zostaly zaproponowane w zgloszeniach patentowych za Nr Nr zgloszen P-22.10.365.7, P-22.10.401.4 i P-22.61.222.2.Uzycie, zwlaszcza tego rodzaju materialów spie- 2ó kanych jako nosników katalizatorów, umozliwia tym samym wykorzystanie bardzo zwartych w bu¬ dowie, nadajacych sie do wmontowania w pojez¬ dzie mechanicznym, generatorów rozszczepiania pa¬ liwa.Wytworzona w generatorze rozczepiania paliwa mieszanka paliwowo-gazowa posiada wysoka licz¬ be oktanowa i pozwala sie spalac w komorach spa¬ lania silnika spalinowego z wydzielaniem znacznie mniejszych ilosci szkodliwych dla ochrony srodo- wiska czlowieka spalin, niz spalanie do tej pory 1001433 100 143 4 w komorach spalania silników spalinowych plyn¬ ne paliwa. Plynne materialy paliwowe przeznaczo¬ ne do przetwarzania w gneratorze rozszczepiania pa¬ liwa sa ubogie szczególnie w szkodliwe domieszki, tzn. sa to materialy paliwowe, wolne zwlaszcza od olowiu, nie wytwarzajace zwiazków wodoro¬ tlenków lub zawierajace takie zwiazki wodorotlen¬ ków ale tylko w, ograniczonej procentowo ilosci a prócz tego posiadajace niewielka zawartosc siarki, korzystnie do okolo 10 ppm (Pulsphasen-Modula- tion) lub mniej. Pod pojeciem ograniczonej zawar¬ tosci procentowej zwiazków wodorotlenków nalezy rozumiec zawartosc, która nie wykracza ponad o- kreslona ilosc procentowa w przypadku, przepro¬ wadzonej w prosty sposób, destylacji benzyny. Do¬ mieszki, które podnosza liczbe oktanowa benzyny, sa szczególnie szkodliwe w wydzielinach z gazami wydechowymi i sa niewskazane w uzywanych plynnych materialach paliwowych poniewaz, jak juz wspomniano, wytworzona w generatorze roz¬ szczepiania paliwa mieszanka gazowo-paliwowa juz wykazuje wysoka liczbe oktanowa.W celu lepszego wykorzystania powstalych w generatorze rozczepiania paliwa mozliwosci napedu silnika spalinowego, okazalo sie szczególnie korzyst¬ ne dozowanie doprowadzanych materialów paliwo¬ wych do przetwarzania w generatorze rozszczepia¬ nia a wiec mieszanki paliwowej, powietrza i do¬ prowadzanych z powrotem od silnika gazów wyde¬ chowych.W polskim zgloszeniu patentowym pod Nr 156.710 zostalo zaproponowane odmierzanie takich ilosci doprowadzanych do komory przemiany generatora rozszczepiania paliwa; materialu paliwowego, po¬ wietrza i doprowadzanych z powrotem od silnika gazów wydechowych, zeby byla w komorze prze¬ miany generatora rozszczepiania paliwa utrzymana uprzednio ustalona odpowiednia temperatura robo¬ cza. Przez róznorodne pomiary przypadajacej czesci powietrza i gazów wydechowych, okazalo sie, ze temperatura zmieszanej z powietrzem i gazami wydechowymi mieszanki paliwowej, daje sie od¬ powiednio sterowac w komorze przemiany gene¬ ratora rozszczepiania paliwa, poniewaz przetwarza¬ nie materialu paliwowego z powietrzem przebiega przy znacznej reakcji egzotermicznej a przetwa¬ rzanie materialu paliwowego z gazami wydecho¬ wymi, przebiega przy znacznej reakcji endoter- micznej.Wedlug starej zasady, wykorzystana zostala w tym celu, w szczególnosci temperatura w komorze przetwarzania generatora rozszczepiania paliwa, ja¬ ko wielkosc wyjsciowa do pomiaru doprowadzanych do komory przemiany: ilosci powietrza, materialu paliwowego i gazów wydechowych, podczas kiedy zapotrzebowanie silnika spalinowego na mieszanke paliwowa zalezy wylacznie od ustawienia, za po¬ moca sterowania, urzadzenia dozujacego mieszanke paliwowa, w zaleznosci od polozenia wentyla ob¬ ciazajacego, a wiec od polozenia klapy przepustni- cy powietrza.Zadaniem Wynalazku jest dalsza poprawa spo¬ sobu napedu silnika spalinowego z generatorem rozszczepiania paliwa, który jeszcze bardziej dosto¬ sowany jest do wymagan w zakladach wytwór¬ czych silników spalinowych, zwlaszcza pojazdów mechanicznych i równoczesnie uwzglednia warunki stawiane w zakladzie samemu generatorowi rozsz¬ czepiania paliwa.Sposób powinien ponadto uwzgledniac poprawe Wykorzystania zastosowanego paliwa przy jak naj¬ dalszym zredukowaniu, wydalanych ze spalinami, szkodliwych gazów wydechowych; Rozwiazanie tego zadania polega na tym, ze pali¬ wo w zaleznosci od kazdorazowego zapotrzebowa¬ nia silnika spalinowego albo co najmniej w ilosci proporcjonalnie zblizonej do zapotrzebowania, do¬ prowadzone jest do generatora rozszczepiania pali¬ wa i tam rozpylone albo odparowane, zostaje zmie¬ szane z odpowiednia iloscia zassanego powietrza, przechodzacego przez generator rozszczepiania pali¬ wa i/albo zmieszane z taka iloscia doprowadzonych z powrotem gazów wydechowych, ze przypadajaca czesc powietrza dla mieszanki wynosi minimum 0,05, a maksimum 0,2 wspólczynnika skladu mie¬ szanki potrzebnego do przetworzenia materialu pa¬ liwowego w komorze generatora rozszczepiania pa¬ liwa a przypadajaca czesc gazów wydechowych ekwiwalentna ilosc gazów dla wspólczynnika skla¬ du mieszanki 0,05 nie przekracza ilosci gazów wy¬ dechowych ekwiwalentnej wspólczynnikowi skladu powietrza 0,2 i ze tak wytworzona mieszanka ga¬ zowo-paliwowa, przed doprowadzeniem do komór spalania silnika spalinowego, zostaje .wymieszana z odpowiednia dalsza iloscia zassanego przez silnik spalinowy powietrza -tak, ze wspólczynnik skladu mieszanki do spalania w tych komorach spalania jest co najmniej równy 1.Wspólczynnik skladu mieszanki do przetworze¬ nia w generatorze rozszczepiania paliwa 0,07, wzgled¬ nie ilosc gazów wydechowych do przetwarzania w generatorze rozszczepiania paliwa nie jest nizsza od ilosci gazów wydechowych ekwiwalentnej wspól¬ czynnikowi skladu mieszanki 0,07. Przy wspólczyn¬ niku skladu mieszanki maksimum 0,2, juz w gene¬ ratorze rozszczepiania paliwa, przetworzona zostaje w niepalne gazy przypadajaca czesc doprowadzo¬ nego w nadmiernej ilosci paliwa i wtedy wartosc cieplna mieszanki paliwowo-gazowej a tym samym wykorzystanie otrzymanej energii zostaje znacznie zmniejszone.Doprowadzone powietrze do generatora rozszcze¬ piania paliwa moze byc calkowicie albo czesciowo uzupelnione przez doprowadzanie z powrotem gazy wydechowe, co zostanie jeszcze w szczególach da¬ lej opisane, przy czym czesc gazów wydechowych ekwiwalentna wspólczynnikowi skladu mieszanki 0,07 nie powinna w czasie spalania spasc ponizej tej wartosci, a ilosc gazów wydechowych ekwiwalentna wspólczynnikowi skladu mieszanki 0,2 nie powinna tej wartosci przekroczyc.Mieszanka paliwowo-gazowa wytworzona w ge¬ neratorze rozszczepiania paliwa zostaje w koncu przed wprowadzeniem do poszczególnych komór spalania silnika spalinowego, zmieszana z taka dal¬ sza zassana iloscia powietrza, zeby wspólczynnik skladu mieszanki w komorach spalania silnika spa¬ linowego byl równy co najmniej 1.Przez ten ostatni zabieg zostaje zapewnione mo¬ zliwie calkowite spalenie mieszanki paliwowo-ga- 40 45 50 55 00* 100 143 < zzowej w silniku spalinowym tak, ze w zasadzie nie wystepuja wieksze ilosci nie spalonych, wydala¬ nych gazów wydechowych.Dla dokladnego wyjasnienia, co nalezy rozumiec przez rozne wspólczynniki skladu mieszanki, a w szczególnosci ekwiwalentna wspólczynnikowi skla¬ du mieszanki ilosc gazów wydechowych, przepro¬ wadzona zostala analiza krótko zachodzacej reakcji W generatorze rozszczepiania paliwa i silniku spali¬ nowym. Spalanie mieszanki mozna w uogólnieniu przedstawic nastepujacym wzorem: B*1UL -?A (1) .gdzie B — oznacza czasteczke paliwowa „mol" h — niezbedna ilosc powietrza podczas ste- chiometrycznego spalania paliwa A — ilosc wytworzonych gazów wydechowych przy spalaniu.Podczas stechiometyyozttego spalania Xu jest rów¬ na 1, przy spalaniu ponadstechiometrycznym (u^ bogiej mieszanki) jest wieksza od 1. Tak zwany calkowity wspólczynnik skladu mieszanki ^3 jest wiec stosunkiem rzeczywistej ilosci powietrza zu¬ zytego na mol paliwa do niezbednej ilosci po¬ wietrza przy stechiometrycznym spaleniu mola pa¬ liwa. W przedstawionym sposobie przetwarzania paliwa zostalo przeprowadzone w dwóch etapach.Pierwszy etap: B+ztuL^S...... O) .gdzie S oznacza ilosc wytworzonych gazów wyde¬ chowych z mola paliwa, które przy tym wydalane sa z generatora rozszczepiania pa- liwa, zas drugi etap S+tfu —Xla)L-*A (3) :ze spalaniem gazów wydechowych S w komorach spalania silnika spalinowego.Wspólczynnik skladu mieszanki do przetworze¬ nia paliwa [W mieszanke paliwowo-gazowa w ge¬ neratorze rozszczepiania paliwa jest zatem i12. Ten wspólczynnik Xxz jest równy stosunkowi rzeczy¬ wistej ilosei powietrza zuzytego na mol paliwa wykorzystany do przetworzenia paliwa z dodatko¬ wa iloscia doprowadzonego powietrza do genera- lora rozszczepiania paliwa, niezbedna do stechiome- tryeznege spalania mol' a paliwa. Ten wspólczyn¬ nik skladu mieszkanki Xlv zgodnie z wynalazkiem, powinien byc minimum 0,05 i maksimum 0,3.Z porównania wzorów (2) i (3) mozna wyelimi- nowac wartosc L. W wyniku przeksztalcenia otrzy¬ muje sie nastepujace równanie zachodzacej reakcji przy przetwarzaniu paliwa w generatorze rozszcze¬ piania paliwa razem z gazami wydechowymi:; Mozna zatem do wzoru na mieszanke paliwowo-ga- zowa wstawic wartosc paliwa i gazów wydecho¬ wych zamiast paliwa i powietrza.- G jest wieksze od 1, otrzyma sie w polaczeniu z ga¬ zami wydechowymi troche wiecej mieszanki pali¬ wowej niz w polaczeniu z powietrzem. W zwiazku z- tym, na te sama przetworzona ilosc paliwa ekwi¬ walentna wspólczynnikowi skladu mieszanki kn ilosc gazów wydechowych z przetworzonym na moi paliwem jest równa: gdzie y—jest równe stosunkowi rzeczywistej ilosci 11 gazów wydechowych przeznaczonych do przetworzenia mola paliwa do ilosci ga¬ zów wydechowych wytworzonego mola mieszanki paliwowej przy stechiometrycz¬ nym albo ponad stechiometrycznym spa¬ laniu.Przez „mol mieszanki paliwowej" rozumiec nale¬ zy w danym czasie taka ilosc gramów paliwa, któ- ao ra jest srednia ze wzoru okreslajacego wage mie¬ szanki paliwowej. Jezeli z ta mieszanka paliwowa w generatorze rozszczepiania paliwa zostanie zmie¬ szane zanieczyszczone powietrze lub czyste spali¬ ny, to obowiazuje ograniczenie wagrtosci dla wspól- czynnika skladu mieszanki i odpowiadajacej temu wspólczynnikowi ilosci gazów wydechowych, która w danym czasie jest niezalezna od udzialu po¬ wietrza i gazów wydechowych w mieszance pali- wowo-powietrzno-gazowej.Wspólczynnik skladu mieszanki Xu przy spaleniu mieszanki paliwowo-gazowei w komorach spala¬ nia silnika spalinowego wyraza sie wzorem: S+XmLs -+A (6) gdzie Ls oznacza niezbedna ilosc powietrza do ste~ chiometrycznego spalania odpowiadajacej ilosci mieszanki paliwowo-gazowej S. l& jest wiec sto-- sunkiem rzeczywistej ilosci doprowadzonego no¬ to wietrza do ilosci powietrza doprowadzanego do silnika spalinowego przy stechiometrycznym spa¬ laniu mieszanki paliwowo-gazowej.Poniewafc I^=(l—X.W)L, to miedzy róznymi wiel¬ kosciami wspólczynników skladu mieszanki zacno- 45 dzi zaleznosc: ^^T3" 50 Zgodnie z wynalazkiem, l& powinno sie równac eo najmniej 1. Azeby jeszcze uwypuklic przedsta¬ wione dalsze wzory, nalezy wiedziec, ze na przy¬ klad do stechiometrycznego spalenia jednego mola paliwa o zestawieniu CnH2m, konieczna jest ilosc 55 powietrza L=^(n+— MOfe +iW i ze przy tyra spa¬ leniu wytworzona zostanie ilosc gazów wydecho¬ wych: *° A=n C02+mH2O+4(n + -£- )N2 Korzystne jest, azeby doprowadzane paliwo do generatora rozszczepiania, sposobem wedlug wyna- 95 laiku, bylo zmieszane z taka iloscia powietrza 557 100 143 8 i/lub gazówj- wydechowych, azeby wspólczynnik skladu mieszanki do przetworzenia w generatorze rozszczepiania paliwa, znajdowal sie w granicach miedzy 0,07 i 0,3 wzglednie, zeby gazy wydechowe byly w ilosci nie mniejszej ekwiwalentnej ilosci gazów wydechowych dla wspólczynnika skladu mieszanki 0,07, a dla wspólczynnika skladu mie¬ szanki 0,3 w ilosci nie wiekszej ekwiwalentnej ilosci gazów wydechowych dla tego wspólczynni¬ ka.Praca przy wspólczynniku skladu mieszanki A12 ponizej 0,3 jest wiec szczególnie korzystna, ponie¬ waz ivystepujace straty cieplne wytworzonej mie¬ szanki paliwowej przetworzonej wgeneratorze rozsz¬ czepiania paliwa dla X12=0,3 ponizej tej wartosci sa w przyblizeniu proporcjonalne wspólczynnikowi skladu mieszanki, podczas gdy w dól od tej war¬ tosci, straty sa mniejsze poniewaz ze wzrastajaca masa endotermiczna zachodzi reakcja rozczepiania, przy której czesc powstalego ciepla zostaje znów wykorzystana podczas tworzenia produktów wyz¬ szych wartosci cieplnych.Dlatego jest jeszcze korzystniejsze, kiedy do ge¬ neratora rozszczepiania zostaje doprowadzone pali¬ wo zmieszane z taka iloscia powietrza i/lub gazów wydechowych, przy której wspólczynnik X12 dla przetworzenia w generatorze rozszczepiania paliwa lezy miedzy okolo 0,09 i okolo 0,2, wzglednie gdy doprowadzane z powrotem gazy wydechowe sa w ilosci nie mniejszej od ekwiwalentnej ilosci wspól¬ czynnika skladu mieszanki 0,09 a ilosc gazów wy¬ dechowych ekwiwalentna wspólczynnikowi namia¬ ru powietrza 0,2, nie przekracza tej wielkosci.Z jednej strony, w zakresie tego wspólczynnika skladu mieszanki X12 z pewnoscia bedzie uniknio- ne tworzenie sie sadzy a po drugie, bedzie wytwo¬ rzona mieszanka paliwowo-gazowa o bardzo wyso¬ kiej wartosci cieplnej.Szczególnie korzystna jest praca przy wspólczyn¬ niku skladu mieszanki X12 równym okolo 0,1. * Jak wynika z podanego uprzednio wzoru ozna¬ czonego (7) nalezy przyjac, ze dla wspólczynnika skladu mieszanki X12 równego co najmniej 0,05 i wspólczynnika — ^3 równego co najmniej 1, laczny wspólczynnik skladu mieszanki X13 przetwa¬ rzanej mieszanki paliwowej w generatorze rozszcze¬ piania paliwa do spalania w pojezdzie mechanicz¬ nym, jest zawsze wiekszy od 1. Ten laczny wspól¬ czynnik skladu mieszanki zgodnie ze sposobem we¬ dlug wynalazku, moze byc równiez wiekszy od jednosci ale nie powinien przekraczac wartosci 2, poniewaz przy lacznym wspólczynniku skladu mie¬ szanki, wiekszym od 2, powstajace podczas spa¬ lania gazy wydechowe, zawieraja juz tak duzo po¬ wietrza, ze przetwarzanie paliwa w generatorze z doprowadzonymi z powrotem gazami wydechowymi przebiega egzotermicznie i nie jest mozliwa nie¬ zbedna dodatkowa regulacja temperatury w ko¬ morze przemiany zachodzacej reakcji w generato¬ rze rozszczepiania paliwa. Z tego powodu mieszanka paliwowo-gazowa powinna byc zmieszana przed doprowadzeniem do komór spalania silnika spali¬ nowego z taka iloscia powietrza, zeby laczny wspólczynnik skladu mieszanki A13 do przetworze¬ nia mieszanki w generatorze paliwa i zwiazanego z tym spalania w silniku spalinowym, wynosil co- najwyzej 2.Podczas gdy tak wysokie wspólczynniki skladu mieszanki, szczególnie przewidziane przy napedzie specjalnych silników gazowych napedzanych ga^ zem, moga wywierac korzystny wplyw na naped, to w napedzie silników z zaplonem iskrowym, kto- re maja maly ciezar silnika, przypadajace na jed¬ nostke mocy doprowadzane sa do mieszanki pali- wowo-gazowej przed dojsciem do komór spalania silnika spalinowego, tylko takie dodatkowe ilosci domieszanego powietrza, zeby wspólczynnik skla¬ du mieszanki (^ do spalania mieszanki w komo¬ rach spalania silnika, znajdowal sie miedzy okolo 1,0 i okolo 1,3. Przy wiekszych wspólczynnikach byloby zbyt male napelnienie komór spalania sil¬ nika o zaplonie iskrowym mieszanka paliwowa i moc silnika bardzo b£ spadla.Przy dozowaniu paliwa doprowadzonego do ge- neratora rozszczepiania, szczególnie korzystne jest jezeli plynny material pedny, wtryskiwany jest w odpowiadajacej w danym czasie zapotrzebowaniu silnika spalinowego ilosci, co najmniej zblizonej proporcjonalnie do ilosci wtrysku w komore prze- miany generatora rozszczepiania paliwa dostosowa¬ nego urzadzenia rozpylajacego.Przez takie wlasnie tryskiwanie daje sie szcze¬ gólnie dokladnie odmierzac ilosc mieszanki pali¬ wowej. so Szczególnie korzystne mozliwosci odmierzania plynnego paliwa okazuja sie wtedy, jezeli plynny material pedny w zasadzie wtryskiwany jest do urzadzenia rozpylajacego przez nastawienie pedalu przyspieszacza proporcjonalnie do ilosci obrotów silnika spalinowego i odwrotnie proporcjonalnie od bezwzglednej temperatury powietrza mieszanego i wtryskiwanego razem z mieszanka paliwowo-ga¬ zowa.Zaleznie od temperatury wtrysku nalezy zwracac 40 uwage przy wyzszych temperaturach powietrza zas¬ sanego przez silnik spalinowy, zeby objetosciowe ilosci powietrza zmieszanego z mieszanka paliwowa zawieraly mniejsze ilosci przetworzonych molekór powietrza, niz przy nizszych temperaturach. 45 Przez nastawienie pedalu przyspieszacza nalezjr zawsze rozumiec, w tym przypadku, odchylenie pe¬ dalu gazu od polozenia spoczynkowego. W szcze¬ gólnie prosty sposób mozna uzyskac pomiar ma¬ terialu paliwowego, jezeli liczba wtrysków jest 50 proporcjonalna do ilosci silnika spalinowego, a czas trwania kazdego przebiegu wtrysku proporcjonalny do ustawienia pedalu przyspieszacza a odwrotnie proporcjonalny do absolutnej temperatury powiet¬ rza niezbednej do zmieszania z mieszanka pali- 55 wowo-gazowa.W zakresie duzych ilosci obrotów mozna uniknac przedozowania ilosci wtryskiwanego materialu pa¬ liwowego, korzystnie przez odpowiednie zmniejsze¬ nie stopnia napelniania silnika spalinowego.M Dalsza zaleta jest to, ze przy przekroczeniu o- kreslonego obciazenia silnika spalinowego, przez generator rozszczepiania paliwa, nie przechodzi zwiekszona ilosc zassanego na skok powietrza* ale odpowiednio, przy zwiekszonym obciazeniu dopco- e5 wadzona zostaje do silnika wieksza ilosc plynnego*9 100 143 19 paliwa i przez to wspólczynnik skladu mieszanki XX2 dla przetworzenia * w generatorze rozszczepiania paliwa, maleje a wartosc opalowa wytworzonej mieszanki paliwowo-gazowej wzrasta.Po przekroczeniu pewnego okreslonego obciazenia 5 silnika spalinowego, doprowadzone zostaje paliwo o wyzszej wartosci opalowej i przez to wzrasta moc silnika spalinowego.Podczas, kiedy przy wspomnianym okreslonym nizszym obciazeniu zmieniona zostaje wprawdzie 10 tylko ilosc prowadzonej do silnika spalinowego jnieszanki, to w przypadku przekroczenia okres¬ lonego obciazenia zostaje równiez zmienione zesta¬ wienie jakosciowe mieszanki.Mozna zatem mówic przy tego rodzaju zaleznosci 15 odmierzania paliwa o zmiennej regulacji ilosciowo- -jakosciowej. Zaleta jest, ze po przekroczeniu o- kreslonego obciazenia silnika spalinowego, moze byc zwiekszony „zakres, jakosciowy" paliwa przez ograniczenie wspólczynnika skladu mieszanki, dla *° przetworzenia w generatorze rozszczepiania paliwa, podwyzszeniem wtrysku benzyny z okolo 0,2 do okolo 0,1.Inna mozliwosc zwiekszenia mocy, szczególnie w mniejszych generatorach rozszczepiania paliwa, wy- 25 nika stad, ze po przekroczeniu okreslonego obcia¬ zenia silnika spalinowego, wtryskiwane zostaje dodatkowo plynne paliwo do mieszanki paliwowo- -gazowej odprowadzanej z generatora rozszczepiania paliwa. 3° Jak juz wspomniano, temperatura w komorach przemiany generatora rozszczepiania paliwa, moze byc korzystnie regulowana przez zmiane stosunku doprowadzanych ilosci gazów wydechowych i po¬ wietrza do generatora rozszczepiania. Temperatury, 35 .zwlaszcza w komorach przemiany generatora roz¬ szczepiania paliwa, moga byc utrzymywane prawie . stale, przez to ze czesc gazów wydechowych do¬ prowadzana do -mieszanki powietrzno-gazowo-pa- liwowej przy odchyleniu temperatury „jest" od 40 temperatury „ma" w góre, wzrasta, natomiast przy Odchyleniu temperatury „jest" od temperatury „ma" w dól, maleje.Jak wynika ze wspomnianego na wstepie wzoru (4), przy przetwarzaniu okreslonej ilosci benzyny 45 .z gazami wydechowymi, w generatorze rozszczepia¬ nia paliwa bedzie troche wiecej zapotrzebowanej mieszanki paliwowej, niz przy przetworzeniu tej samej ilosci benzyny z powietrzem. Dlatego, ze wzrastajaca iloscia gazów wydechowych mieszanki 50 „paliwo-powietrze-gazy wydechowe", wzrasta dana do dyspozycji silnikowi spalinowemu ilosc paliwa. Moze ona by£ wyrównana w zadanym przy¬ padku przez to, ze doprowadzona do generatora Tozszczepiania ilosc paliwa, w zaleznosci od ilosci 55 doprowadzonych gazów wydechowych do mieszanki paliwo-powietrze-gazy wydechowe, moze byc zmniejszona w przeciwienstwie do ilosci paliwa doprowadzanego wylacznie do samego tylko po¬ wietrza, w Przy uruchamianiu silnika spalinowego wypo¬ sazonego w generator rozszczepiania paliwa wazne jest, zeby komora przemiany generatora, zostala mozliwie szybko rozgrzana do wymaganej tempe¬ ratury wytwarzania mieszanki paliwowej. W ta- 65 kim przypadku, korzystnie, mozna wyprzedzic, u- zyskanie wymaganej temperatury w generatorze przez to, ze przy rozruchu silnika spalinowego naj¬ pierw zapalony zostaje plomien, którego gazy spa¬ linowe przez wlaczony rozrusznik silnika spalino¬ wego w urzadzeniu rozruchowym, podlaczonym przed generatorem rozszczepiania paliwa, utrzymuja ilosc katalizatora generatora rozszczepiania paliwa tak dlugo w stosunku do malej ilosci katalizatora zasysanego do komary przemiany generatora rozsz¬ czepiania paliwa, dopóki katalizator urzadzenia roz¬ ruchowego nie osiagnie wymaganej temperatury do wytworzenia metanu, tlenku wegla i/lub wo¬ doru zawartego w mieszance paliwowo-gazowej./W koncu po zgaszeniu plomienia w komorze przemia¬ ny urzadzenia rozruchowego i zmniejszeniu wspól¬ czynnika skladu mieszanki, w przeciwienstwie do ilosci powietrza spalanego z plomieniem i dopro¬ wadzana wytwarzana w komorze przemiany gene¬ ratora rozszczepiania paliwa, zasysana mieszanka, zmieszana z dodatkowym powietrzem przeznaczo¬ nym do ogrzania generatora. Mieszanka spalana jest w komorach spalania silnika spalinowego tak dlugo, az katalizator generatora rozszczepiania pa¬ liwa osiagnie wymagana do wytwarzania mieszanki paliwowej temperature. Po osiagnieciu tej tempe¬ ratury moga byc potem doprowadzone do genera¬ tora rozszczepiania paliwa tylko niezbedne ilosci pa¬ liwa i powietrza i/lub gazów wydechowych do wy¬ twarzania mieszanki paliwowo-gazowej a urzadze¬ nie rozruchowe powinno byc wylaczone.Ten sposób ma zalete, ze mniejsza ilosc kata¬ lizatora w urzadzeniu rozruchowym zostanie przy wytwarzaniu mieszanki paliwowej, niz ilosc ka¬ talizatora w generatorze rozszczepiania gazu i ze podczas kiedy generator ogrzewany jest jeszcze przez wytwarzane palne gazy w urzadzeniu roz¬ ruchowym, silnik spalinowy moze juz byc wpro¬ wadzony w ruch za pomoca tych gazów palnych.W danym przypadku, przez odpowiedni sklad do¬ prowadzonej ilosci mieszanki, moze byc spalona, doprowadzana do urzadzenia rozruchowego tylko czesc paliwa. Powstale przy tym, nie spalone jesz¬ cze gazy palne z plomienia, potem po przejsciu przez katalizator urzadzenia rozruchowego i ge¬ nerator rozszczepiania paliwa i po zmieszaniu z do¬ datkowym powietrzem, moga byc spalone w komo¬ rach spalania silnika spalinowego. Przy takim spo¬ sobie rozruchu silnik spalinowy moze byc juz wprowadzony w ruch tylko gazami palnymi plo¬ mienia. Podczas trwania rozruchu zaleca sie, azeby ilosc powietrza zassana przez silnik, odpowiadajaca gazom palnym, dodatkowo zmieszana przed spa¬ leniem w silniku spalinowym, byla mniejsza w stosunku do ilosci zapotrzebowanego powietrza podczas normalnej pracy silnika spalinowego.Do przeprowadzenia sposobu zgodnie z wyna¬ lazkiem, nadaje sie w szczególnosci urzadzenie, w którym generator rozszczepiania paliwa posiada co najmniej jedna komore przemiany, jedno urzadze¬ nie rozpylajace mieszanke paliwowa podlaczone przed komora przemiany i podporzadkowana jej komore do mieszania rozpylonego materialu pali¬ wowego z powietrzem, wzglednie z gazami wyde¬ chowymi i dalej ustnik doprowadzenia powietrzaii 166 143 12 do tej komory mieszania, komore przemiany gene¬ ratora rozszczepiania paliwa z przewodem ssacym powietrze i przewodem paliwowym doprowadzaja¬ cym mieszanke paliwowa do silnika spalinowego oraz urzadzenie z przewodem ssacym powietrze do mieszania mieszanki paliwo-gazy wydechowe-po- wietrze z charakterystyka spadku cisnienia dosto¬ sowana do charakterystyki spadku cisnienia gene¬ ratora rozszczepiania paliwa.Przez dostosowanie charakterystyk spadku cis¬ nienia, moze byc w prosty sposób nastawiana pro¬ porcja ssanej przez silnik spalinowy objetosci mie¬ szanki paliwowej z przewodu paliwowego, do ssa¬ nej przewodem powietrznym, nastawionej podczas pracy silnika spalinowego i utrzymywanej w pros- ty sposób, co najmniej w przyblizeniu, stalej ob¬ jetosciowej ilosci powietrza. Umozliwia to, razem z pozostajacymi jeszcze do omówienia srodkami zaradczymi, prosta regulacje zestawienia dopro¬ wadzanej do silnika spalinowego proporcji mie¬ szanki „paliwo-gazy wydechowe-powietrze".Urzadzenie wedlug wynalazku, korzystnie po¬ siada jeszcze czujnik temperatury w przewodzie ssacym powietrze, urzadzenie sterownicze, przez które wtryskiwana zostaje niezbedna ilosc mater¬ ialu paliwowego do urzadzenia rozpylajacego w za¬ leznosci od ilosci obrotów silnika spalinowego, u- stawiacz pedalu przyspieszacza i temperatury, któ¬ ry jest regulowany dodatkowym powietrzem za¬ sysanym do mieszanki paliwowej powietrznym przewodem ssacym, czujnik temperatury genera¬ tora rozszczepiania paliwa wykazujacy temperatury w komorze przemiany generatora i regulator, któ¬ ry w zaleznosci od wskazan czujnika temperatury sygnalizuje na wyjsciu temperature wyzsza od o- kreslonej koncówka ustalajaca i zmienia proporcje mieszanki: powietrze-gazy wydechowe-paliwo do¬ prowadzanej do komory mieszania generatora rozsz¬ czepiania paliwa.Aby szybko uzyskac odpowiednia regulacje tem¬ peratury, ustawia sie koncówke ustalajaca, ko¬ rzystnie na/lub w poblizu ustnika doprowadzaja¬ cego powrotne gazy wydechowe do wprowadzane¬ go powietrza, zmieniajac przekrój poprzeczny ot¬ woru wtryskowego dla doprowadzanych gazów wy¬ dechowych do powietrza. Chociaz dokladne usta¬ wienie doplywu gazów wydechowych do przetwo¬ rzenia odpowiedniej ilosci materialu paliwowego z powietrzem, jak przedstawia omówiony na wste¬ pie wzór (4), zalezy od wspólczynników skladu mieszanki Xl2 i X13, to jednak moze osiagnac w zwyklych warunkach napedowych calkowicie wy¬ starczajace czesciowe zaoszczedzenie ilosci mater¬ ialu paliwowego, przewidzianym do tego celu, u- stawieniem wspomnianej koncówki ustalajacej ja¬ ko dodatkowego elementu sterowniczego w urza¬ dzeniu sluzacym do sterowania wtryskiem mie¬ szanki paliwowej.Urzadzenie do mieszania gazów wydechowych z powietrzem moze byc, zgodnie z wynalazkiem, ko¬ rzystnie wyposazone tak, zeby przewód mieszanki paliwowej znajdowal sie miedzy otworem wloto¬ wym przewodu ssacego powietrze a koncówka ust- nikowa tego przewodu otwierana pedalem przys¬ pieszacza klapy przepustnicy powietrza i zeby mie¬ dzy ustnikiem i otworem wlotowym przewidzianym byl wentyl powietrzny dociskany do generatora rozszczepiania paliwa za pomoca kilku sprezyn o róznych silach sprezystosci w zaleznosci od cha- rakterystyki spadku cisnienia.Przed generatorem rozczepiania paliwa, przy roz¬ ruchu moze byc uprzednio wlaczone, korzystnie z: dlawionym doplywem powietrza i mieszanki pali¬ wowej, przewidziane do tego celu, urzadzenie roz¬ ruchowe, zawierajace objetosciowo mniejszy kata¬ lizator niz generator rozczepiania paliwa i pola¬ czone z rozrusznikiem starterowym, który podczas rozruchu wlacza urzadzenie rozruchowe a po o- siagnieciu uprzednio ustawionej temperatury w komorze przemiany generatora rozdzialu gazu, wla¬ cza lub wylacza doplyw mieszanki paliwowej do generatora i równoczesnie wlacza lub wylacza u- rzadzenie rozruchowe. Wentyl powietrzny umiesz¬ czony w silniku spalinowym w przewodzie ssacymi powietrze, moze byc korzystnie wyposazony tak, zeby przekrój poprzeczny jego koncówki przeply¬ wowej byl zmniejszony podczas napedu urzadzenia rozruchowego, na przyklad przez przesuwny w wentylu elektromagnes. Poszczególne urzadzenia sterownicze i regulacyjne korzystnie moga byc wspólnie podlaczone do centralnego elektronicznego urzadzenia sterowniczo-regulacyjnego, które na¬ stepnie przez rozrusznik startowy uruchamialby u- rzadzenie rozruchowe, wielkosc ustawienia pedalu przyspieszacza, ilosc obrotów silnika, temperature wlotowego powietrza i w danym przypadku, pro¬ porcje gazów wydechowych — powietrza, podawana za pomoca wielkosci impulsów sterowniczych do urzadzenia wtryskowego, materialu paliwowego, tworzacego sterowana ilosc mieszanki paliwowej.Do centralnego urzadzenia sterowniczego podlaczo¬ ny jest równiez regulator, który reguluje proporcje doprowadzanej mieszanki paliwa — powietrza — gazów wydechowych do generatora rozszczepiania paliwa w zaleznosci od temperatury w komorze przemiany generatora.Wynalazek uwidoczniony jest w przykladzie wy¬ konania na rysunku, na którym fig. 1 — przedsta¬ wia schemat wykonania urzadzenia napedzajacego silnik spalinowy z generatorem rozszczepiania pali¬ wa, fig. 2 — schemat korzystnych polaczen elek¬ tronicznego sterowania wtrysku mieszanki paliwo¬ wej sposobem wedlug wynalazku, fig. 3 — schemat mieszadla „powietrze-gazy wydechowe" w prze¬ kroju wzdluznym podlaczonego korzystnie do urza¬ dzenia wedlug wynalazku.Przedstawione na fig. 1 urzadzenie sklada sie glównie z generatora rozczepiania paliwa 1, pod¬ laczonego przednim urzadzenia rozruchowego 2, centralnego elektronicznego urzadzenia sterowni¬ czo-regulacyjnego 3 i silnika spalinowego 4 z prze¬ wodem 5 do ssania powietrza, na którego otworze wlotowym znajduje sie filtr powietrza 6.Komora przemiany 7 generatora rozczepiania paliwa 1, w której znajduje sie bardzo porowaty katalizator z materialów spiekanych 8 jest zaopat¬ rzona w otwory przelotowe. Do wytwarzania mie¬ szanki paliwowo-gazowej w generatorze rozszczepia¬ nia paliwa 1, niezbedna dla silnika spalinowego 4 ilosc powietrza, zostaje doprowadzona przez prze- 40 45 50 55 6013 wód powietrzny 9 do komory mieszania 10 gene¬ ratora rozszczepiania i stad po zmieszaniu z dopro¬ wadzonym rozpylonym materialem paliwowym zassane do komory przemiany 7.Powietrze, przed wejsciem do komory mieszania , przenika przez wymiennik ciepla 11, w którym zostaje ono ogrzane przez gorace gazy wydechowe mieszanki wychodzacej z komory przemiany 7.Doprowadzany do generatora rozczepiania paliwa material paliwowy zostaje za pomoca wentyli wtryskowych 12 wtrysniety do nastepnego wymien¬ nika ciepla 13, sluzacego jako urzadzenie rozpyla¬ jace i tam przez ciagle jeszcze gorace gazy wyde¬ chowe od spalanej mieszanki, zamieniony zostaje w mieszanke paliwowo-gazowa i w postaci rozpy¬ lonej mieszanki paliwowo-gazowej doprowadzany zostaje przewodem 14 do komory mieszania 10.Mieszanka paliwowo-gazowa opuszczajaca gene¬ rator rozszczepiania paliwa 1 zostaje nastepnie och¬ lodzona w chlodnicy 14a, na przyklad powietrzem lub woda. Przez chlodzenie zostaje zmniejszona objetosc na jednostke ilosciowa mieszanki paliwo- wo-gazowej i podwyzszony zostaje stopien wy¬ pelnienia silnika spalinowego mieszanka. Nastep¬ nie przewodem paliwowym 15 zostaje doprowa¬ dzona mieszanka paliwowo-gazowa do przewodu zasysania powietrza 5 silnika spalinowego i tam zmieszana z niezbedna do spalania w silniku spali¬ nowym iloscia powietrza.Pomiedzy wlotem przewodu zasysajacego po¬ wietrze i ustnikiem przewodu paliwowego 15 znaj¬ duje sie wentyl powietrzny 16, którego charakte¬ rystyka spadku nacisków jest tak dostosowana do charakterystyki spadku cisnienia w generatorze rozdzialu gazu 1, zeby wspólczynnik skladu mieszan¬ ki ^23 do spalania w silniku spalinowym 4 znajdo¬ wal sie miedzy okolo 1 i 1,3. Miedzy ustnikiem prze¬ wodu paliwowego 15 a silnikiem spalinowym 4 wbudowana jest w przewodzie ssacym powietrze 5 klapa przepustnicy 17, która uruchamiana jest pe¬ dalem przyspieszacza 18.Gazy wydechowe opuszczaja silnik spalinowy 4 przewodem 19. Czesc gazów wydechowych moze byc doprowadzana przewodem doprowadzania po¬ wrotnego 20 do generatora rozszczepiania paliwa 1 i zmieszana z dodatkowym powietrzem doprowa¬ dzonym przewodem 9. Ilosc doprowadzonych z po¬ wrotem gazów wydechowych jest regulowana urza¬ dzeniem dozujacym 21, na przyklad przestawnym wentylem lub przestawna klapa.Urzadzenie dozujace 21 jest jak juz bylo wspom¬ niane, usytuowane korzystnie w ustniku przewodu albo w poblizu ustnika przewodu 9 co jedynie ze wzgledu na przejrzystosc rysunku fig. 1 zostalo uwidocznione w innym miejscu. Komora miesza-, nia 10 generatora rozszczepiania paliwa 1 jest po¬ laczona przewodem 22 z urzadzeniem rozruchowym 2, które równiez posiada bardzo porowate mater¬ ialy spiekane 23 przewidziane jako katalizator, umieszczony w komorze z przelotowymi otworami.Bardzo porowate materialy spiekane 23 maja mniejsza objetosc niz calosc materialów spieka¬ nych 8 i dlatego moga byc od nich szybciej roz¬ grzane. Urzadzenie rozruchowe 2 jest wyposazone dalej w wentyl 24 zamykajacy doprowadzenie po- 143 li wietrza 25, w dwa wentyle wtryskowe 26 i 27 ma¬ terialu paliwowego i w jedna elektrode zaplonowa 2*.Centralnie sterowane elektroniczne urzadzenie sterowniczo-regulacyjne 3 zawiera sterowanie roz¬ ruchowe 29, sterowanie wtrysku 30 materialu pali¬ wowego i regulacji temperatury 31. Dzialanie tych elektronicznych urzadzen sterowniczo-regulacyj- nych, które skladaja sie ze znanych elektronicz- nych elementów, zostanie pózniej dokladnie wy¬ jasnione.Podczas rozruchu, a wiec po wlaczeniu rozrusz¬ nika, zostaje nastepnie, przez sterowanie rozru¬ chowe 29 przewodem 32 za pomoca elektromagne- su 45 przestawiony wentyl powietrzny 16 tak, ze silnik spalinowy zasysa mniej powietrza niz w normalnych warunkach pracy. Jest to mozliwe przez dodatkowy spadek cisnienia w urzadzeniu rozruchowym 2, poniewaz do niego doprowadzana *D jest mniejsza ilosc materialu paliwowego niz do generatora rozszczepiania paliwa w normalnych wa¬ runkachpracy. 4 Wyrównana ilosc paliwa przetworzonego w ge¬ neratorze paliwa i wytworzone w urzadzeniu roz- ruchowym 2 gorace gazy spalinowe, umozliwiaja szybkie ogrzanie generatora ssanymi, przechodza¬ cymi przez generator rozszczepiania paliwa, gazami wydechowymi. Równoczesnie otwiera sie wentyl 24 doprowadzania powietrza 25 uruchamiany przez sterowanie rozruchowe 29 po ^wlaczeniu rozruszni¬ ka przewodem 33 i przez przewód 34 wlacza sie wentyl wtrysku 26 materialu paliwowego.Wtrysniete paliwo zostaje zapalone za pomoca elektrody zaplonowej 28 przewodem 35 sterowania rozruchowego 29.Material paliwowy i powietrze zostaja przy tym korzystnie zmieszane ze soba tak, ze spalanie na^ stepuje przy wspólczynniku skladu mieszanki wiekszym od 1. Powstajace przy spalaniu gorace 40 gazy od spalania plomienia, przechodzace przez katalizator 23 i generator rozczepiania paliwa 1, sa ssane silnikiem spalinowym 4 uruchamianym za pomoca rozrusznika. Nastepnie katalizator 23 pod¬ grzewa przy tym mieszanke paliwowo-gazowa do 45 temperatury niezbednej do przetwarzania; na przyklad 600 do 700°C.Kiedy uzyskana jest ta temperatura, to sterowanie rozruchowe 29, przewodem 36 daje impuls do ste¬ rowania wtrysku 30 materialu paliwowego. 50 Impuls moze byc na przyklad wyzwolony przez pomiar temperatury katalizatora 23 albo latwiej, przez ustawiony na stale czas sterowania rozru¬ chowego 29 wystarczajacy do ogrzania katalizato¬ ra. 55 Sterowanie wtrysku 30 materialu paliwowego, uruchamiane przewodem 37 wentyla wtryskowego 27 dla materialu paliwowego, który w zaleznosci od zapotrzebowania silnika wtryskuje odpowied¬ nia ilosc paliwa przy biegu luzem, wystarczajaca 60 do Wytworzenia palnych gazów wydechowych w urzadzeniu rozruchowym 2. Material paliwowy moze byc przy tym korzystnie wtryskiwany w kie^ runku górnej powierzchni goracego katalizatora 23 i potem wyparowywany zanim on zetknie sie z ka- 65 talizatorem.100143 16 Wentyl wtryskowy 26 zostaje w koncu zamknie¬ ty tak, aby wygasl plomien w urzadzeniu rozru¬ chowym 2.Nastepnie, wentyl powietrzny 24 zostaje tak da¬ leko otwarty, aby wspólczynnik skladu mieszanki do przetworzenia materialu paliwowego wtryski¬ wanego wentylem wtryskowym 27 w celu pola¬ czenia z gazami wydechowymi wynosil okolo 0,1.Wytworzone w urzadzeniu rozruchowym 2 palne gazy wydechowe, przechodzace nastepnie przez ge¬ nerator rozszczepiania paliwa 1 zassane przez silnik spalinowy 4, zapalane sa i spalone w komorach spalania silnika. Temperatura w komorze przemia¬ ny generatora rozszczepiania paliwa 1 zostaje zmie¬ rzona przez czujnik temperatury 38. Kiedy tylko zostanie osiagnieta niezbedna do wytworzenia mie¬ szanki paliwowo-gazowej temperatura od okolo 600 do 700°C, przewodem 39 laczacym czujnik tempe¬ ratury 38 ze sterowaniem rozruchowym 29 zostaje przeslany impuls do sterowania wtrysku 30 mate¬ rialu paliwowego, który teraz przewodem 46 prze¬ kazuje impulsy wtryskowe do wentyla wtrysko¬ wego 12, wtryskujacego material paliwowy do ogrzanego juz teraz równiez wymiennika ciepla 13.Równoczesnie wentyl powietrzny 16 zostaje prze¬ stawiony na normalna prace. Jak tylko zostanie wytworzona w generatorze paliwa dostateczna ilosc materialu paliwowego, zawór powietrzny 25 i za¬ wór wtryskujacy material paliwowy do urzadzenia rozruchowego 2 zostaja zamkniete.W tym celu w przewodzie powietrznym 9 znaj¬ duje sie wentyl zamykajacy 47 doprowadzania po¬ wietrza, który podlaczony* do sterowania rozru¬ chowego 29 przewodem 48, zamkniety jest na po¬ czatku startu a otwierany dopiero przy rozpocze¬ ciu wtrysku materialu paliwowego do generatora rozszczepiania paliwa.Ilosc benzyny wtrysnieta przez wentyl wtrysko¬ wy 12 do generatora (rozszczepiania paliwa, zassana sterowanym wtryskiem 30 materialu paliwowego, jest w istocie proporcjonalna do zapotrzebowania silnika spalinowego 4.W tym celu, wielkosciami wejsciowymi do ste¬ rowania wtryskiem 30 materialu paliwowego sa, na przyklad polozenie pedalu przyspieszacza odmie¬ rzone za pomoca potencjometru 40, ilosc obrotów silnika ustalona rozdzielaczem zaplonu 41, tem- pecatura zasysanego powietrza odmierzana czujni¬ kiem temperatury 42 lub na przyklad odmierzone za pomoca potencjometru 43 polozenie urzadzenia dozujacego 21 doprowadzajacego gazy wydechowe, których ilosc uzalezniona jest od doprowadzanej do generatora rozszczepiania paliwa: mieszanki po- wietrza-gazów wydechowych.Regulator temperatury 31 porównuje temperature w komorze przemiany 7 generatora rozszczepiania paliwa 1'— mierzona czujnikiem temperatury 38 i w zaleznosci od podanej temperatury „ma", róz¬ nice miedzy wartoscia „jest" i wartoscia „ma" przestawia nastawiaczem 44 silnika w urzadzeniu dozujacym 21 gazy wydechowe. Poniewaz gazy wy¬ dechowe w urzadzeniu dozujacym 21 wytwarzane sa z odpowiednim cisnieniem, to moga one rów¬ niez dostawac sie pod cisnieniem do przewodu po¬ wietrznego 9.Przewodem powietrznym 9 dostaje sie przez to mniej powietrza tak ze czesc powietrza doprowa¬ dzona do generatora rozszczepiania paliwa zostaje zastapiona gazami wydechowymi.W przypadku wahan temperatury w komorze przemiany 7, co w pewnym zakresie uzaleznione jest od uzytych poszczególnych katalizatorów, re¬ gulator temperatury 31 moze byc równiez tak wy¬ posazony, ze urzadzenie dozujace 21 zostanie prze¬ stawione dopiero wtedy, kiedy róznica temperatury miedzy temperatura „ma" i temperatura „jest" przekroczy pewna okreslona wartosc bezwzgledna.Sterowanie iloscia materialu paliwowego, urza¬ dzeniem sterowniczym wtrysku 30 materialu pali¬ wowego, przebiega najkorzystniej zgodnie z na¬ stepujacym wzorem: 243 M = nf(njct! p -=— (1 — b . a . a2), XA gdzie M jest iloscia wtrysnietego w jednostce cza¬ su materialu paliwowego do wymiennika ciepla 13 generatora rozszczepiania paliwa, n ograniczana za pomoca rozdzielacza zaplonu liczba obrotów silnika spalinowego, f(n) — czynnik korygujacy obroty ponad okreslone zakresem w zaleznosci od zmniejszonego napelnienia cylindrów odpowiadajacego zmniejszonej ilosci wtryskiwanego do nich paliwa odprowadzanego, do wzorów zawo¬ rów ssacych przy wyzszym spadku cisnie¬ nia silnika spalinowego.Czynnik korygujacy f(n), moze byc na przyklad nastepujaca funkcja od n: f(n) = 1 — 10-8 n* gdzie n jest liczba obrotów na minute.Przez zastosowanie tego czynnika korygujacego, ilosc wtrysku zostaje na przyklad ograniczona przy liczbie powyzej 3000 obrotów/min. o okolo 0,91 czyn¬ nika, a przy liczbie powyzej 6000 obr./min. o okolo 0,64 czynnika korygujacego.Bez takiego czynnika korygujacego obroty, za¬ chodzi niebezpieczenstwo, ze ssana przez silnik spalinowy mieszanka bedzie za bogata tj. posiada¬ jaca zbyt duza ilosc benzyny. To moze wiec dopro¬ wadzac do niepozadanego rozkrecania sie silnika a • tym samym do nierównomiernego jego biegu, które jest czesto spotykanym zjawiskiem niezbed¬ nym do wyrównywania obrotów za pomoca peda¬ lu przyspieszacza. ax .-^-. jest pomiarem pozycji pedalu przyspiesza- ' cza wzgl. polaczonego z nim potencjometru 40 i moze zajmowac, na przyklad wartosc miedzy 0 i 1, proporcjonalna w danym czasie do wychylenia pedalu przyspieszacza, a wiec ax = 0 przy pozycji spoczynku pedalu przyspie¬ szacza i ax — 1 przy pozycji pelnego gazu.Przy takim doborze wielkosci alf przede wszystkim podczas biegu luzem, kiedy pedal przyspieszacza znajduje sie w pozycji spoczynku, musi byc do uprzednio podanej ilosci paliwa M dodatkowa ilosc materialu paliwowego wystarczajaca dla biegu lu¬ zem, wtrysnieta do wymiennika ciepla 13 gene- 40 45 50 55 00100 143 17 1* ratora rozczepiania paliwa, na przyklad przez wlo¬ towy zawór wtryskowy.Prosciej jest jednak wybrac wartosc at ustawie¬ nia pedalu przyspieszacza dla pozycji spoczynku troche wieksza od zera, tak zeby w pozycji spo¬ czynku pedalu przyspieszacza ilosc wtryskiwanego paliwa wystarczala przy biegu luzem.Do zasysania powietrza niezbednego równiez do spalania podczas biegu luzem, moze byc na przy¬ klad klapa przepustnicy 17 powietrza* wyposazona w otwór albo w odpowiedni boczny przewód do¬ prowadzajacy powietrze obok przepustnicy. W naj¬ prostszym przypadku ax moze równiez odpowiadac procentowo wielkosci otworu przewodu 5 do zasy¬ sania powietrza znajdujacego sie w klapie prze¬ pustnicy 17.W takim pTzypadku nalezy najpierw otworzyc klape przepustnicy na pelne obciazenie, tak jak przy calkowitym wcisnieciu pedalu przyspieszacza 18.Azeby szczególnie ograniczyc zuzycie mieszanki paliwowej przy srednich obciazeniach a równiez zawartosc tlenków azotu w gazach spalinowych, z drugiej strony jednak, zeby przy duzym obcia¬ zeniu uzyskiwac wysoka moc, zaleca sie jednak wykorzystywanie wspomnianej kombinowanej re¬ gulacji „jakosciowo-ilosciowej" mieszanki.Jest ona szczególnie korzystna dlatego, ze klapa przepustnicy 17 jest uruchamiana pedalem przy¬ spieszacza 18 w ten sposób, ze jest ona. juz przed osiagnieciem pelnego obciazenia, na przyklad przy okolo 80*/o pelnego obciazenia, calkowicie otwarta i jej pozycja przy dalszej zmianie mocy nie zmie¬ nia sie wiecej. Wtedy, przy dalszej zmianie pozy¬ cji pedalu przyspieszacza 18, zmieniaja sie tylko wskazania polaczonego z nim potencjometru 40 które potem sa tylko jeszcze proporcjonalne do pozycji ustawienia klapy przepustnicy w zakresie obciazenia, przy którym przepustnica nie jest cal¬ kowicie otwarta.Po calkowitym otwarciu klapy przepustnicy nie wzrasta wiecej zdolnosc ssania silnika spalinowe¬ go. Dlatego zasysane na skok silnika spalinowego objetosci mieszanki paliwowo-gazowej i powietrza praktycznie sie nie zmieniaja.W nastepstwie dalszego przestawiania wskazan potencjometru 40 zostaje zwiekszona ilosc mate¬ rialu paliwowego wtryskiwanego do generatora rozszczepiania paliwa. Przez to zyskuje sie na zmia¬ nie proporcji zestawienia mieszanki paliwowo-ga¬ zowej wytwarzanej w generatorze rozszczepiania pa¬ liwa i zmianie jej wartosci opalowej. Z tego powo¬ du silnik spalinowy przy równym napelnieniu be¬ dzie mial doprowadzana mieszanke bogatsza w energie. W malym i srednim zakresie mocy, az do Calkowitego otwarcia klapy przepustnicy, w prze¬ ciwienstwie do zdolnosci ssania silnika, spalinowe¬ go, wzrasta proporcjonalnie zakres mocy z otwar¬ ciem klapy przepustnicy.Dlatego w tym czasie zasysane jest odpowiednio wiecej powietrza i gazów wydechowych, chociaz powstaje ta sama proporcja objetosci powietrza do paliwa i to samo zestawienie mieszanki paliwowo- gazowej a wiec i jej wartosc opalowa jest prawie równa, jezeli charakterystyka strat cisnienia wen¬ tyla powietrznego 16 odpowiada charakterystyce strat cisnienia w generatorze rozszczepiania paliwa 1; Do wnetrza otworu przepustnicy powietrza tj. w wolny przekrój poprzeczny otworu klapy przepust- nicy, wprowadzajacy powietrze w przewód zasysa¬ jacy 5 przepustnicy powietrza, który w zakresie malych i srednich obciazen odpowiada wielkosci a2 ale nie jest calkowicie proporcjonalny, zostaje w zakresie malych obciazen, przy malym otwarciu klapy przepustnicy, w stosunku do ilosci powietrza zmieszanego z dodatkowa, wtrysnieta troche wiek¬ sza ilosc zassanego paliwa do generatora rozszcze¬ piania 1 przewodem zasysajacym 5.W zakresie malych obciazen paliwo-powietrze- -gazy wydechowe, mieszanka jest bardziej tlusta niz w zakresie srednich obciazen.Ma to te zalete, ze w zakresie malych obciazen wartosc opalowa paliwa moze byc lepiej wyko¬ rzystana. Wydzielanie tlenków azotu w zakresie malych obciazen jest juz zredukowane w wyniku niskich srednich cisnien silnika spalinowego.Okazalo sie korzystne, aby ilosc paliwa i po¬ wietrza tak ze soba zgrac, zeby wielkosci w za¬ kresie malych obciazen, podczas biegu luzem byl okolo: Xl2 = 0,15 i X23 = 1,1 w srednim zakresie obciazen Aj2 ^ 0,2 1 A23 -~~ -1,0 30 i w zakresie pelnego obciazenia po przejsciu do re¬ gulacji jakosciowo- ilosciowej okolo: A12 = 0,1 i X23 = 1,0 W podanej wartosci (1 — b . a . a2) we wzorze na ilosc materialu paliwowego M uwzglednione jest ograniczenie zuzycia materialu paliwowego, 40 które powstaje na. skutek doprowadzania gazów wydechowych z powrotem do generatora rozszcze¬ piania paliwa. a2 — odpowiada przy tym procentowej objetosci gazów wydechowych doprowadzanej do ge- 45 neratora rozszczepiania paliwa mieszanki: paliwo-powietrze-gazy wydechowe.Przy* odpowiednich pomiarach powstajacych na¬ cisków w urzadzeniu dozujacym 21 gazy wydecho^ we, moze byc na przyklad uchwycona wielkosc a2 50 nacisku gazów w otworze urzadzenia dozujacego 21 gazy wydechowe i moze byc ta wielkosc ozna¬ czona proporcjonalnie na potencjometrze 48.Przy calkowitym zastapieniu powietrza dopro¬ wadzanego do generatora rozszczepiania paliwa ga- 55 zami wydechowymi a2 =' 1 calkowicie bez powrot¬ nego doprowadzania gazów wydechowych a2 = 0.Wielkosc „a" podaje stopien przetwarzania ga¬ zów wydechowych doprowadzanych do generatora rozszczepiania paliwa 1 i jest zalezna od katalizato- oo rów oraz objetosci katalizatora w generatorze rozsz¬ czepiania paliwa.Katalizatory w zasadzie przepuszczaja przede wszy¬ stkim powietrze, a gazy wydechowe tylko w ilosci proporcjonalnej do objetosci katalizatora wystar- ^5 czajacej do reakcji katalizatora.19 IM 143 z* Przy calkowitym przetwarzaniu gazów wydecho¬ wych a == 1; gdy w ogóle nie przetwarzane sa ga¬ zy wydechowe a = 0 Technicznie wykorzystywana wartosc, jest na przyklad a ¦=» 6,7.Czynnik „b" — daje maksymal¬ na procentowa oszczednosc materialu paliwowego w przypadku, kiedy do generatora rozszczepiania paliwa zamiast powietrza doprowadzane sa tylko gazy wydechowe i sa one calkowicie przetworzone.Jak * przytoczonych na wstepie wzorów (2) i (4) wynika, przy przetwarzaniu z gazami wydechowy¬ mi ilosci materialu paliwowego: *» E' moze byc wytworzona taka 'sama ilosc rozszczepio¬ nego paliwa jak z ilosci materialu paliwowego B przetworzonego z powietrza.Procentowe zaoszczedzenie materialu paliwowe¬ go przez zastapienie powietrza gazami wydechowy¬ mi jest przy tym: Wielkosc b moglaby byc teraz wprawdzie zmie¬ rzona na przyklad przez pomiar Xl2 i A.13 odpowied¬ nia tlenowa sonda pomiarowa, jednak w zasadzie wystarcza przyblizona wartosc b wystepujaca w zakresie srednich obciazen, która moze byc przy¬ jeta jako pewna wartosc dla X12 i &13.Przykladowo mozna przyjac wartosc b = 0,125.Poniewaz oszczednosc paliwa w normalnej pracy przy wykorzystaniu gazów wydechowych do mie¬ szanki i bez tego wynosi mniej jak lQty« ilosci do¬ dawanego materialu paliwowego, dlatego mozna pozostawic te czesc gazów wydechowych pod wa¬ runkiem, ze czynnik (1 — b . b . a2) równiez nie zostanie uwzgledniony w sterowaniu wtryskiem materialu paliwowego.W czynniku ~ar~ uwzglednione zostalo to, ze storo przy wzrastajacej temperaturze TA (Tn °K) zasysane powietrze, którego gestosc bedzie mniej¬ sza a przez to przy wzrastajacych temperaturach i ilosc zassanego powietrza na skok bedzie mniej¬ sza, tak ze równiez odpowiednio zostanie zmniej¬ szona ilosc materialu paliwowego. 343 Czynnik 7*—jest tu tak dobrany, ze przy tem- peraturze zasysanego powietrza ^ &PC (= 243 K) jest równy 1. Ta zaleznosc temperatury w tym przypadku —30°C, moze byc jedna* dobrana ina¬ czej.Wielkosc p — przedstawia wreszcie ma^symaJne zuzycie materialu paliwowego, które uzaleznione jest od generatora rozszczepiania paliwa i urzadzen silnika spalinowego, w zaleznosci od temperatury TA = 243 K, przy zamknietym doprowadzaniu ga¬ zów wydechowych z silnika (a, =* 0) i przy malej liczbie obrotów $n/ ** 1).Wielkosc p jest zatem uzalezniona od wlasciwos¬ ci generatorarozszczepiania paliwa, jak równiez do¬ stosowanego do niego silnika spalinowego i po¬ winna byc w tym czasie tak dobrana, zeby przy pelnym obciazeniu a wiec przy najwiekszym za¬ potrzebowaniu na material paliwowy, dostateczna s byla taka ilosc paliwa, azeby w silniku spalinowym osiagnac zadany ~ wspólczynnik skladu mieszanki ^23' Przetworzenie ilosci materialu paliwowego z otrzymanej ze wzoru wielkosci doprowadzonego do zaworów wtryskowych paliwa impulsami urza¬ dzenia sterowniczego 30, powinno byc uzaleznione od wykresu funtacji glównych elementów urzadze¬ nia sterowniczego 30, wlaczanych przy wtryskiwa¬ niu materialu paliwowego, przedstawionych na ry¬ sunku, fig. 2, które zostana pózniej omówione do¬ kladnie.To sterownicze urzadzenie wtryskowe jest tak zbudowane, ze czas trwania impulsu wtryskowego 343 odpowiada iloczynowi: f(n) ax p -^— (1 -b • a ¦ a liczba impulsów wtryskowych odpowiada ilosci obrotów „n'\ Urzadzenie sterownicze pracuje jako urzadzenie liczace analogowe z poszczególnymi wielkosciami odpowiadajacymi analogowym wielkosciom elek¬ trycznym. Sterowanie sklada sie glównie z jednost¬ ki dzielenia 166, trzech jednostek mnozenia IW, 103 i 103, z jednostki odejmowania 1(H, przekazni¬ ka funkcji 105 w zaleznosci ffn) i generatora im¬ pulsów 106.W jednostce dzielenia 180 ze stalej podanej war¬ tosci 1 i zmierzonej czujnikiem temperatury 42, temperatury zassanego powietrza Ta, utworzony jest iloraz l/TA. Ten iloraz zostaje przemnozony przez 243 w jednostce mnozenia 103. Impuls wyj¬ sciowy z jednostki mnozenia 102 równy (243/Ta) zostaje przeslany jednostce 103.W jednostce mnozenia lii zostaje, ze stalych ustawionych wielkosci b i a i wielkosci 42 odjetej na potencjometrze 43, wyksztalcony iloczyn b . a . .1* Ten iloczyn zostaje doprowadzony do jednostki odejmowania 104, w której wytworzona zostaje róznica 1 — b . a . 4* która w koncu równiez do* prowadzona zostanie do jednostki mnozenia 103.Nastepnie od jednostki mnozenia 103 zostaje od¬ jeta stala nastawiona wielkosc „p" i odjeta na potencjometrze 4% wielkosc oti jak równiez, dopro¬ wadzona do przekaznika funkcji 10$ i odjeta w zaleznosci od rozdzielacza zaplonu 41 ilosc obrotów „nM utworzona wielkosc funkcji f mnozenia 103 z pieciu doprowadzonych do niej wielkosci, zostaje utworzony iloczyn i podany do generatora impulsów 106.Nastepnie do generatora impulsów zostaje poda¬ na odebrana ilosfc obrotów „n" przez rozdzielacz zaplonu 41. W generatorze impulsów 196 zostaja w zaleznosci od podanych wielkosci, wytwarzane impulsy zaplonu, które poteio doprowadzane sa do wentyli wtryskowych 12. Gdyby nie wystarczyl jeden wentyl wtryskowy do wtrysniecia niezbed¬ nej ilosci materialu paliwowego, moga byc oczy¬ wiscie przewidziane dwa albo wiecej wentyli wtryskowych, które wtedy w odpowiednim 'czasie wtrysna ulamkowa czesc materialu paliwowego. as 40 45 50 u «021 100143 32 Przedstawiony na rysunku, fig. 3, schemat mie¬ szadla powietrza z gazami wydechowymi, wpro¬ wadzonego w przewód ssacy powietrzny silnika spalinowego powinien byc jeszcze blizej objasnio¬ ny. Przewód issacy powietrzny oznaczony jest na rysunku 200, przy'czym koncówka przewodu pali¬ wowego 201 wprowadzana jest do wnetrzna ssace¬ go przewodu powietrznego.Da dozowania zassanej przez silnik spalinowy ilosci powietrza sluzy zawór powietrzny utworzo¬ ny z gniazda 202 zaworu i talerza 203 zaworu, któ¬ ry jest podtrzymywany przez rózne sprezyny, na przyklad sprezyne czolowa 204 i po przeciwnej stronie prowadnicy 205 podtrzymujaca sztywno sprezyne spiralna 206.Przelot strumienia przez przekrój poprzeczny przewodu, w którym znajduje sie podczas wytwa¬ rzania podcisnienia przez silnik spalinowy 4 w przewodzie ssacym powietrza zawór, moze byc tak ustawiony przez odpowiednie pomiary sprezystosci sprezyn 204 i 206 iw danym przypadku równiez dalszych sprezyn, ze charakterystyka spadku na¬ cisków, tj. przy okreslonym podcisnieniu w ssa¬ cym przewodzie powietrznym 200 w zaworze po¬ wietrznym wystepujace spadki cisnienia beda w takiej zaleznosci dostosowane do charakterystyki spadku cisnienia w generatorze paliwa, ze stosu¬ nek objetosci strumienia paliwa z gazami wyde¬ chowymi, zasysanego przewodem powietrznym 200 i przewodem paliwowym 201 bedzie w przyblize¬ niu staly.W generatorze rozszczepiania paliwa, w którym sa bardzo porowate spiekane kruszywa" i przebiega¬ jace równolegle otwory przelotowe do przeplywu strumienia paliwa i gazu, straty cisnien wystepuja miedzy okolo- calkowicie uwarstwionym strumie¬ niem a zmniejszonym cisnieniem, przy calkowicie burzliwym strumieniu. Podczas uwarstwianego strumienia spadek cisnienia wynosi: A p^V, pod¬ czas burzliwego strumienia wynosi A p^V2. Przy wspomnianym generatorze rozszczepiania paliwa wy¬ stepuje zwykle spadek cisnienia A p~V14.W danym przypadku dokladna wartosc nalezy ustalic eksperymentalnie.V — oznacza we wzorze przeplywajaca w jed¬ nostce czasu objetosc strumienia paliwa i gazów.Do zmiany charakterystycznych danych zaworu podczas trwania rozruchu przeznaczony jest, przed¬ stawiony na fig. 3 dodatkowy zelazny rdzen 207 w zaworze powietrznym, który wprowadzony jest w cewke 208.Zawór powietrzny, moze byc przez to podczas trwania rozruchu, na przyklad ograniczony do po¬ lowy swej zwyklej przepustowosci przy normalnej pracy.Jak juz wspomniano, sposobem wedlug wyna¬ lazku, moga byc do bardzo minimalnych wartosci zmniejszone szkodliwe substancje wydzielane z ga¬ zami spalinowymi silnika spalinowego.Przykladowo zawartosc tlenku wegla CO w ga¬ zach spalinowych przy calkowitym zakresie obcia¬ zenia miedzy X& = 1 i K& = 1,3 lezy ponizej 0,lV« podczas, kiedy zawartosc weglowodorów w gazach spalinowych wynosi mniej niz 100 ppm.Tlenek azotu w gazach spalinowych moze szcze¬ gólnie przy biegu luzem, gdy ^a = 1,1 a przy cze¬ sciowym obciazeniu dla X23 = 1,3 wynosi ponizej 50 ppm i tylko przy pelnym obciazeniu A^ = 1, wzrasta powyzej tej wartosci. Nie wyglada to szczególnie korzystnie, poniewaz rzeczywiscie jez¬ dzi sie tylko przez krótki czas na pelnej mocy a oprócz tego w ruchu miejskim, podczas którego gazy wydechowe oddzialuja szczególnie szkodli- wie, w zasadzie nie nalezy liczyc na jazde przy pelnej mocy. Straty wartosci opalowej uzytego plynnego materialu paliwowego,, które wystepuja podczas przetwarzania w generatorze rozczepiania paliwa, sa stosunkowo ograniczone w szczególnosci przy malym wspólczynniku skladu mieszanki XiV Przy \X2 = 04 straty energii podczas przetwarza¬ nia samego powietrza z paliwem wynosza tylko jeszcze 5*/o. Te niewielkie straty energii zostaja w praktyce zrekompensowane przez pomierzone wlasciwosci paliwa utworzonej mieszanki paliwo- wo-gazowej, tak ze naped silnika spalinowego z generatorem rozszczepiania paliwa posiada zalety pomimo przytoczonych okolicznosci zuzycia ma¬ terialu paliwowego. as Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku oprócz wyjasnien szczególnie korzystnych przykladów wy¬ konania na rysunkach dotyczacych poszczególnych elementów, moga miec jeszcze odmienne wykona¬ nia. Na przyklad zamiast ustawiania pedalu przy- spieszacza, moze byc wystepujace podcisnienie po¬ miedzy klapa przepustnfcy powietrza i silnikiem spalinowym, wykorzystane jako pomiar obciaze¬ nia silnika spalinowego do sterowania wtryskiem benzyny. Przy wykorzystywaniu pozycji ustawie- nia pedalu przyspieszacza daje sie jednak prosciej regulowac proporcja ilosciowo-jakosciowa.Generator rozszczepiania paliwa 1 moze byc rów¬ niez wykonany wielostopniowo. Przy takim wielo¬ stopniowym generatorze rozszczepiania paliwa, jest 40 kilka komór przemiany, wlaczonych jedna za dru¬ ga, zgodnie z pomiarami przeplywu strumienia.Podczas kiedy material paliwowy zostaje dopro¬ wadzony do komory mieszania przed pierwsza ko¬ mora przemiany, to powietrze, wzgl. mieszanka 45 paliwo-powietrze-gazy wydechowe, tylko w czesci zostaja doprowadzone do komory mieszania, pod¬ czas kiedy pozostala czesc, zostaje domieszana do przebiegajacej mieszaYtki paliwowo-gazowej w po¬ szczególnych komorach przemiany generatora rozsz- so czepiania paliwa, co odbija sie korzystnie na za¬ chodzacy przebieg reakcji w komorach przemian.Równiez urzadzenie do rozpylania materialu pa¬ liwowego moze byc wykonane w odmiennych wa¬ riantach. 55 Wazne jest, zeby paliwo doprowadzone bylo urzadzeniem rozpylajacym material paliwowy, w zaleznosci od zapotrzebowania silnika spalinowego. PL