PL170212B1

PL170212B1 - Urzadzenie do wytwarzania emulsji wodno-olejowej PL PL PL PL

Info

Publication number: PL170212B1
Application number: PL92299993A
Authority: PL
Inventors: Alfred Kessler
Original assignee: Hdc Ag
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1996-11-29
Also published as: US5542379A; EP0721063A2; GR3022098T3; CN1080207A; HU9401366D0; JPH07501373A; AU1177292A; DE69213957D1; JP3459063B2; RU94028287A; IE922801A1; IL103708A0; CN1075899A; TW228559B; DE4137179A1; ES2095455T3; BR9206742A; DE4137179C2; MY108915A; PL299993A1

Abstract

1. Urzadzenie do wytwarzania emulsji wodno-olejowej, majace komore wirowa w ksztalcie bryly obrotowej z kanalem wloto- wym, usytuowanym stycznie do sciany ko- mory wirowej, wtryskiwaczem wody 1 kanalem wylotowym emulsji, znamienne tym, ze otwór kanalu wlotowego (38), (117) usytuowany jest w scianie komory wirowej (37), (112), w strefie wtryskiwacza wody (40), (118), który osadzony jest w osi komory wirowej (37), (112), w jej górnej scianie, zas kanal wylotowy emulsji (44), (114) polaczo- ny jest z wrebem (41), (113). Fig. 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania emulsji wodno-olejowej, mające zastosowanie w silnikach spalinowych o zapłonie samoczynnym.

Powszechnie wiadomo, że składniki Nox w gazie spalinowym mogą być redukowane, a stukaniu silnika można zapobiec przez obniżenie temperatury spalania w cylindrach dzięki wprowadzeniu do silnika wysokoprężnego emulsji wody w oleju napędowym.

Proponowano dotąd różne sposoby i urządzenia, które miały służyć do otrzymywania emulsji wody w oleju napędowym. Jednak tradycyjne urządzenia do wytwarzania emulsji miały na celu przede wszystkim otrzymanie emulsji jak najbardziej jednorodnej o jak najmniejszych wymiarach cząstek. Dlatego zazwyczaj powstawały trudności z łatwą i szybką zmianą zawartości wody w emulsji.

Znane jest, przedstawione w opisie patentowym EP 0 392 545 A1 urządzenie do wytwarzania emulsji wodno-olejowej, w postaci komory wirowej o kształcie symetrii obrotowej, korzystnie gruszki, która ma styczny otwór wlotowy i stożkowy, osiowy wylot, przy czym komorę wirową w istocie otacza pierścieniowy kanał, do którego, po otwarciu, olej wpływa w kierunku stycznym i podczas zawirowania wpływa do komory wirowej poprzez styczną szczelinę. Woda wtryskiwana jest poprzez dyszę wtryskową do pierścieniowego kanału albo do komory wirowej. Stożkowy wylot komory wirowej otwiera się poprzez stopniowe rozszerzanie do komory ssącej wirnikowej, odśrodkowej pompy sprężającej, której komora ma wylot emulsji, przechodzący w przestrzeni z osią równoległą do osi wirnika, skąd tak przygotowana emulsja przepływa bezpośrednio do pompy wtryskowej poprzez otwór w kanale zwrotnym, mającym postać zwoju, stycznego do pierścieniowego kanału.

170 212

Przy użyciu tego urządzenia wytwarzającego emulsję, zawartość wody w emulsji paliwowej w urządzeniu do zasilania paliwem pozostawała praktycznie niezmienna, niezależnie od stanu wypełnienia silnika.

Trudności, które ma rozwiązać wynalazek:

Podczas pracy silnika, gdy zawartość wody w emulsji paliwowej jest stała niezależnie od wypełnienia silnika, powstaje problem, ze mimo efektywnej redukcji składników NOx w gazach spalinowych, np. w trakcie procesu szybkobieżnego, wysokiego zasilania, temperatura spalania gwałtownie spada, co powoduje z kolei zwiększenie zawartości składników szkodliwych w gazie spalinowym, takich jak HC i CO w fazie wolnoobrotowego niskiego zasilania.

Urządzenie do wytwarzania emulsji używane do tradycyjnych urządzeń zasilających silniki wysokoprężne paliwem emulsyjnym ma złożoną budowę i jest trudne do zminiaturyzowania.

Istota wynalazku, którym jest urządzenie mające komorę wirową w kształcie bryły obrotowej z kanałem wlotowym usytuowanym stycznie do ściany komory wirowej, wtryskiwacz wody i kanał wylotowy emulsji, polega na tym, ze otwór kanału wlotowego usytuowany jest w ścianie komory wirowej, w strefie wtryskiwacza wody, który osadzony jest w osi komory wirowej, w jej górnej ścianie, zaś kanał wylotowy emulsji połączony jest z wrębem.

W pierwszej wersji urządzenie to ma kanał wlotowy połączony z pompą paliwową, zaś kanał wylotowy emulsji połączony jest z pompą wtryskową.

Korzystnym jest, gdy na jednym z końców cylindrycznej komory wirowej, wewnątrz cylindrycznej ściany komory pompowej, ma zamocowany na osi silnika elektrycznego, współosiowo z komorą wirową wirnik, przy czym ściana komory pompowej ma wręb, który po stronie spływu strumienia ma otwór kanału wylotowego emulsji, mającego oś równoległą do osi obrotu wirnika. Poza tym, wtryskiwacz wody ma postać zaworu grzybkowego, sterowanego elektrycznie.

W drugiej wersji urządzenie to ma kanał wlotowy połączony z pompą wtryskową, zaś kanał wylotowy emulsji połączony jest z wtryskiwaczem każdego cylindra.

Korzystnym jest, gdy komora wirowa ma wtryskiwacz wody w postaci zaworu grzybkowego.

Przedmiot wynalazku, w przykładowym sposobie realizacji uwidoczniono na poniższym przykładzie, zilustrowanym rysunkiem, gdzie przedstawiono na: fig. 1 - schemat blokowy konstrukcji urządzenia dostarczającego emulsję paliwową według wynalazku, fig. 2 - schemat technologiczny kontroli zawartości wody w emulsji w pierwszym wykonaniu, fig. 3 - dalszy ciąg schematu technologicznego kontroli zawartości wody w emulsji w pierwszym wykonaniu, fig. 4 - diagram ukazujący przykładowy zespół wartości emulsji co do stosunku zawartości wody, fig. 5 - widok w przekroju przykładu urządzenia do otrzymywania emulsji, fig. 6 - rzut pomocniczy w przekroju części A fig. 5, fig. 7 - rzut główny poziomy w przekroju części B fig. 5, fig. 8 - rzut boczny części B fig. 5, fig. 9 - schemat urządzenia dostarczającego emulsję paliwową, fig. 10 - przekrój urządzenia do otrzymywania emulsji, pokazanego na fig. 9, fig. 11 - schematyczny przekrój dozownika, pokazanego na fig. 9, fig. 12 - schemat wyjaśniający działanie dozownika pokazanego na fig. 9, a fig. 13 - schemat wyjaśniający działanie dozownika pokazanego na fig. 9.

Na figurze 1 urządzenie dostarczające emulsję paliwową jest przedstawione jako całość i oznaczone odnośnikiem 10. Odnośnikiem 1 oznaczony jest silnik wysokoprężny Diesla, a odnośnikiem 2 obwód pomiaru i regulacji dostarczania wody. W takim wykonaniu jako obwód regulacyjny stosowany jest komputer cyfrowy znanego typu wyposażony w pamięci RAM, ROM, jednostkę centralną itd. Do obwodu pomiaru/regulacji dawek wody 2 wprowadzony jest sygnał wyjściowy pokazanego dalej czujnika parametrów spalania 3, który mierzy parametry związane z fazą spalania w silniku. Wyjście obwodu pomiaru/regulacji dawek wody 2 jest połączone ze sterownikiem ilości dawek wody 4 dla zaworu dyszy wtryskowej itp. urządzenia do wytwarzania emulsji 5, co umożliwia regulację zawartości wody w emulsji paliwowej.

Czujnik parametrów spalania może być np. czujnikiem ciśnienia spalania w cylindrze, czujnikiem stukania do wykrywania stuków silnika, czujnikiem stężenia gazów spalinowych, takich jak N0x, HC, CO itd., czujnikiem temperatury gazów spalinowych, czujnikiem momentu obrotowego do ustalania momentu obrotowego na wale silnika, przepływomierzem kontrolują4

170 212 cym natężenie przepływu oleju napędowego w linii oleju napędowego do ustalania osiągów silnika, czujnikiem ciśnienia doładowywania do ustalania ciśnienia doładowywania turbozespołu ładującego lub czujnikiem obrotów do ustalania liczby obrotów silnika, jak zostanie to opisane poniżej. Dwa lub więcej takich czujników stosuje się w połączeniu lub w zespole.

Obwód pomiaru/regulacji dawek wody utrzymuje ustaloną zawartość wody w emulsji w zależności od wartości wyjściowej każdego parametru spalania dostępnego w pamięci ROM lub RAM np. w postaci tablicy wartości liczbowych, określa zawartość wody w emulsji paliwowej w zależności od parametrów spalania, oblicza ilość wody, jaką należy dodać do paliwa (dawkę wody) w celu uzyskania jej określonej zawartości i dostarcza uprzednio ustaloną ilość wody do opisanego dalej aparatu do otrzymywania emulsji.

Figury 2 i 3 są to schematy technologiczne jednego z wykonań kontroli przy użyciu czujnika ciśnienia spalania w cylindrze silnika. W tym przypadku jako czujnik ciśnienia zastosowano czujnik piezoelektryczny (półprzewodnikowy czujnik tensometryczny) oraz czujnik kąta obrotu wału korbowego do ustalania kąta obrotu wału korbowego silnika w celu udoskonalenia skuteczności i dokładności kontroli. Operacja ta jest wykonywana przez obwód pomiaru/regulacji dawek wody 2 dla ustalonego na początku kąta obrotowego (np. dla stopni kąta obrotowego wału korbowego).

Kiedy operacja przedstawiona na fig. 2 zaczyna się, kąt obrotowy wału korbowego CA jest odczytywany z czujnika kąta obrotu w etapie 110, natomiast w etapie 120 na podstawie kąta obrotowego wału korbowego CA określa się, czy skok danego cylindra (np. cylindra pierwszego) następuje w okolicach punktu zwrotnego położenia odkorbowego suwu sprężania (w granicach od 5° przed punktem zwrotnym położenia odkorbowego (BTDC) do 25° po punkcie zwrotnym (ATDC) w tym wykonaniu). Jeśli kąt obrotu wału korbowego mieści się w określonych wyżej granicach, następuje etap 130, w którym ciśnienie wewnętrzne Pc cylindra odczytywane jest za pomocą czujnika ciśnienia, a jego wartość przechowywana jest w pamięci RAM obwodu 2 pomiaru/regulacji dawek wody w etapie 140. W ten sposób wartość ciśnienia wewnętrznego cylindra, w położeniu zbliżonym do punktu zwrotnego położenia odkorbowego suwu sprężania jest przechowywana w pamięci RAM obwodu 2 pomiaru/regulacji dawek wody dla każdego określonego uprzednio kąta obrotowego wału korbowego (w tym wykonaniu w stopniach).

W kolejnym etapie - 150 - określa się czy kąt obrotowy wału korbowego osiąga wyznaczoną uprzednio wartość (w tym wykonaniu ATDC = 25°), a jeśli tak, to na podstawie zbioru danych o ciśnieniu wewnętrznym Pc, gromadzonych w pamięci RAM (etap 160) oblicza się maksymalne ciśnienie Pc/deMAX i maksymalną wartość dPc/deMAx stopnia przyrostu dPc/de dla Pc z uwzględnieniem kąta obrotowego wału korbowego.

W kolejnym etapie - 170 - ustala się zawartość wody w paliwie na podstawie danych o zawartości wody w emulsji gromadzonych w pamięci ROM, na przykład z obwodu 2 pomiaru/regulacji dawek wody oraz na postawie maksymalnego ciśnienia PcMAX w cylindrze. W tym wykonaniu zawartość wody w emulsji paliwowej jest ustalana w następujący sposób:

PcMAX (kg/cm2)			Zawartość wody (%)
0	PcMAX	40		0
40	PcMAX	45		5
45	PcMAX	50		10
50	PcMAX	55		15
55	PcMAX	60		20
60	PcMAX		minimum	25

Inaczej mówiąc, zawartość wody w paliwie rośnie w zależności od ciśnienia, ponieważ im wyższe maksymalne ciśnienie spalania w cylindrze, tym wyższe stężenie składników N0x w gazach spalinowych. W tym przypadku nie dodaje się wody do paliwa, dopóki maksymalne ciśnienie spalania wynosi poniżej 40 kg/cm², aby zapobiec wzrostowi stężenia składników HC i CO w gazach spalinowych, spowodowanemu spadkiem temperatury spalania. Podobnie, maksymalna zawartość wody w emulsji paliwowej w tym przypadku musi wynosić co najmniej 25% aby zapobiec spadkowi osiągów napędu silnika.

170 212

Opisana powyżej nastawiona wartość poziomu wody jest jedynie przykładowa. W praktyce natomiast zaleca się doświadczalne wyznaczanie wartości nastawionej w zależności od charakterystyki zastosowanego silnika.

Po oznaczeniu zawartości wody (%) w emulsji paliwowej w etapie 170 pr zedstawionym na fig. 2 według powyższego opisu wielkość dodatku wody przy dodawanej ilości (1/min) określana jest na etapie 180 w odniesieniu do dostarczanej ilości paliwa (1/min) do silnika i od wartości zawartości wody (%) jak wyżej.

Następnie w przypadku tym przewidziane są etapy 190 i 200 według fig. 3 w celu uregulowania dawki wody zgodnie ze stopniem przyrostu maksymalnej wartości dPc/deMAX wewnętrznego ciśnienia cylindra. Inaczej mówiąc w etapie 190 sprawdza się, czy wartość dPc/deMAX obliczona w etapie 160 z fig. 2 jest powyżej uprzednio ustalonej wartości (np. 10 kg/cm² stopn.). Jeśli dPc/deMAX przewyższa uprzednio ustaloną wartość stwierdza się, ze spalanie niejest zgodne z normą, a wytwarzanie N0x jest również większe niż normalnie. Dlatego dawkę wody wyliczoną w etapie 180 zwiększa się w etapie 190 o określoną uprzednio ilość (w tym przypadku około 5%). Po zakończeniu przedstawionego wyżej procesu sygnał doprowadzania wody jest przekazywany do opisanego dalej aparatu wytwarzającego emulsję, do którego dostarczana jest odmierzona ilość wody.

W tym przypadku zawartość wody w paliwie, które ma być dostarczone do wszystkich cylindrów ustala się według maksymalnej wartości ciśnienia wewnętrznego właściwego cylindra. Jednakże w aparacie do zasilania emulsją paliwową, umożliwiającym indywidualne ustalenie zawartości wody w emulsji dla każdego cylindra jest również możliwe do zmierzenia maksymalne ciśnienie spalania dla każdego cylindra i regulowanie zawartości wody dla każdego cylindra w zależności od maksymalnego ciśnienia spalania.

Przypadek ten umożliwia dokładniejsze i sprawniejsze dopasowanie dawki wody do wzrostu wewnętrznego ciśnienia cylindra, lecz takie dopasowanie nie zawsze jest konieczne przy każdym zastosowaniu i rodzaju silnika.

Możliwe jest również wyznaczenie momentu obrotowego na wale oraz liczby obrotów i oznaczenie zależnej od tego zawartości wody w emulsji paliwowej bez używania czujnika nacisku dla zmierzenia wewnętrznego ciśnienia cylindra. Figura 4 pokazuje przykładową nastawioną wartość zawartości wody. W tympizypadku moment obrotowy na wale silnika może być wyznaczony bezpośrednio przez określenie kąta skręcania wału zdawczego lub pośrednio na podstawie otworu przepustnicy lub ilości wtryskiwanego paliwa. Ponadto sterowanie dopływu wody może dokonywać się przy pomocy zwykłego czujnika stukania typu wykrywacza wibracji przystosowanego do bloku cylindrów silnika.

W tym przypadku nastawiona wartość ilości wody w emulsji paliwowej jest aktualizowana w wyznaczonych okresach (np. co kilka sekund) podczas pracy silnika. Jeśli we wspomnianym wyżej wyznaczonym okresie stwierdza się stuki (np. wibracje 6 do 8 KHz), zostaje nastawiona nowa wartość zawartości wody przez zwiększenie dotychczasowej zawartości o uprzednio wyznaczoną ilość (np. o 5%). Wzrost zawartości wody nie następuje, gdy nie stwierdza się stuków silnika. Jeśli stuki nie pojawią się w wyznaczonym czasie (np. w ciągu około jednej minuty), operacja przebiega tak, aby nastawioną wartość ilości wody wyznaczyć na poziomie niższym o uprzednio wyznaczoną ilość (np. 5%). Zwiększenie zawartości wody w opisany wyżej sposób po stwierdzeniu stuków silnika zapobiega nieprawidłowemu spalaniu w silniku i redukuje ilość emitowanych składników N0x. W tym przypadku jest również możliwe zastosowanie układu, w którym przewiduje się wartość ostateczną (np. około 25% lub więcej) nastawionego poziomu zawartości wody, a kiedy zawartość wody osiąga ten ostateczny poziom, dalszy wzrost zawartości zostaje zahamowany, a do operatora dociera jednocześnie jakiś rodzaj alarmu.

Jeśli zawartość wody w paliwie może być wyznaczana indywidualnie dla każdego cylindra, można na podstawie kąta obrotu wału korbowego stwierdzić, w którym cylindrze pojawia się stukanie i zwiększyć zawartość wody w paliwie tylko w tym cylindrze dzięki jednoczesnemu zastosowaniu czujnika kąta obrotu wału korbowego i czujnika nacisku.

170 212

Podobną regulacię można przeprowadzić przy pomocy czujnika stężenia gazu do badanego stężenia tylko określonych składników gazów spalinowych, jak N0x, CO, HC itd. oraz czujnika temperatury do pomiaru temperatury wydechu silnika.

Na przykład do pomiaru stężenia składników gazów spalinowych takich jak N0x, HC. CO używa się niedyspcrsyjnego analizatora podczerwieni jako czujnika stężenia gazu. W tym przypadku stężenie n0x i stężenie HC lub CO w gazach spalinowych mierzy się w wyznaczonym okresie, a nastawioną wartość zawartości wody zwiększa się o ustaloną ilość (np. 5%) w stosunku do aktualnej zawartości. Jeśli stężenie N0x przekracza ustaloną wartość (np. 950 Ppm). Gdy stężenie składników HC lub CO przekracza ustaloną wartość, nastawiona wartość zawartości wody - przeciwnie - zmniejsza się o ustaloną wartość (np. 5%). Jeśli zarówno stężenie N0x jak i HC lub CO jest niższe niż przewidywane, nastawiona wartość zawartości wody nie zmienia się. Zgodnie z sygnałem hamowania silnika wysokoprężnego obwód pomiaru/regulacji zawartości wody 2 wysyła do aparatu regulującego zawartość wody 4 sygnał wstrzymujący wtryskiwanie wody i silnik wysokoprężny pracuje tylko na oleju pędnym przez wyznaczony czas (np.

minutę) dzięki działaniu regulatora czasowego (nie pokazanego). Takie sterowanie umożliwia redukcję ilości emitowanych składników N0x oraz zapobiega wzrostowi emisji HC lub CO spowodowanemu nadmierną dawką wody.

Przykładem czujnika do pomiaru wyłącznie N0x jest czujnik wydechu N0x firmy Tokuyama Soda K.K., który wykorzystuje zasadę pomiaru układu półprzewodników tlenu. Jeśli zawartość wody w paliwie regulowana jest na podstawie temperatury wydechu przy użyciu czujnika temperatury takiego jak termoogniwo lub termistor NTC zamiast czujnika stężenia gazu, temperatura wydechu silnika mierzona jest dla każdego wyznaczonego okresu i aby obniżyć temperaturę spalania nastawioną wartość zawartości wody zwiększa się o ustaloną ilość (np. 5%), gdy temperatura wydechu dochodzi do strefy wzrostu N0x (np. wysoka temperatura sięga ponad 380°C). Kiedy temperatura wydechu dochodzi do strefy wzrostu Hc/CO (np. zakres temperatur niższy niż 340°C), nastawiona wartość ilości wody maleje o ustaloną ilość (np. 5%), aby - na odwrót - zwiększyć temperaturę spalania. Nastawiona wartość zawartości wody nie zmienia się poza opisanymi wyżej zakresami temperatur. Zgodnie z sygnałem hamowania silnika wysokoprężnego obwód pomiaru/regulacji zawartości wody 2 wysyła do aparatu regulującego zawartość wody 4 sygnał wstrzymujący wtryskiwanie i silnik wysokoprężny pracuje tylko na oleju pędnym przez wyznaczony czas (np. 1 minutę) dzięki działaniu regulatora czasowego (nie pokazanego). W ten sposób temperatura spalania wewnątrz cylindrów utrzymuje się na właściwym poziomie, na którym wytwarzanie N0x i HC lub CO jest zmniejszone. W tych przypadkach jest również możliwe wprowadzenie wspomnianej wyżej wartości ostatecznej nastawionego poziomu zawartości wody i włączenia alarmu po przekroczeniu górnej granicy nastawionej wartości zawartości wody.

Opis na fig. 5-8 wyjaśnia realizację urządzenia do wytwarzania emulsji według pierwszej wersji wynalazku.

Figura 5 jest przekrojem wzdłużnym urządzenia do wytwarzania emulsji 30. Jak pokazano na fig. 5 urządzenie do wytwarzania emulsji jest w tym przykładzie wykonania wyposażone w cylindryczny zespół pompowy 31, podzielony wzdłuz osi na trzy jednostki, to jest: część ssącą A, część pompującą B i część napędową C, połączone ze sobą wzdłuż osi za pomocą śrub.

Figura 6 jest rzutem pomocniczym spodu części ssącej A z fig. 5.

Figura 7 jest rzutem głównym poziomym części pompującej B z fig. 5.

Figura 8 jest rzutem bocznym części pompującej B z fig. 5.

Figury 5 do 8 pokazują cylindryczną komorę pompy 33 umieszczoną wewnątrz części pompującej B, promieniowy napędzany wirnik 35 znajduje się wewnątrz komory pompy 33, a silnik elektryczny 50 przymocowany do części napędowej C obraca wirnik 35.

Cylindryczna komora wirowa 37 urządzenia do wytwarzania emulsji, tworząca komorę ssącą dla wirnika 35. jest umieszczona współosiowo z wirnikiem 35 wewnątrz części ssącej A, jak to pokazano na fig. 5.

Jak widać na fig. 5 i 6. kanał wlotowy oleju 38 i przewód zwrotny 39 połączone są z górną pobocznicą komory wirowej 37 w położeniu stycznym do przekroju komory wirowej 37. Ciecz wypływająca kanałem wlotowym oleju 38 i przewodem zwrotnym 39 w położeniu stycznym do

170 212 komory wirowej 37 powoduje przepływ wirowy wewnątrz komory ssącej, w kierunku takim jak obroty wirnika napędzanego. Wtryskiwacz wody 40 otwierany i zamykany elektromagnetycznie, umieszczony jest w górnej części komory wirowej 37 na jej osi.

W komorze pompy 33 utworzona jest cylindryczna powierzchnia ściany. Cylindryczna powierzchnia ściany 34 rozszerza się z małym występem promieniście do zewnętrznego obrzeża wirnika 35, a jego wysokość wzdłuż osi jest w zasadzie równa grubości wirnika 35 w kierunku osi.

Jak widać na fig. 7 i 8, na powierzchni ściany 34 tworzy się wręb 41 o wachlarzowatym przekroju w stosunku do środka komory pompy 33. Kąt środkowy 47 wrębu 41 wynosi 45° do 120°, najlepiej jednak około 60°.

Otwór wylotowy 43 kanału wylotu emulsji 36 jest skonstruowany w ten sposób, że otwiera się w kierunku skrajnej części wachlarzowatego wrębu 41 po stronie dolnego strumienia zgodnie z kierunkiem obrotów wirnika. Szczelina wylotowa 43 jest połączona z kanałem 36 wylotu emulsji za pomocą kanału wylotowego emulsji 44, który rozszerza się równolegle do osi. Kanał wylotowy emulsji 44 umieszczony jest w części pompującej B komory w wykonanym przewierceniu lub podobnie. Średnica kanału wylotowego emulsji 44 jest mniejsza niż szczelina wachlarzowatego wrębu w kierunku promieniowym. Przewód ten umieszczony jest jak najbliżej skraju wrębu 41. Dla uzyskania większego przekroju kanału wylotowego emulsji 44 można nadać mu kształt elipsy. Powierzchnia płaskiego dna 46 lub wręb 41 nachylone są do środka komory pompy, a wysokość wrębu jest równa grubości wirnika 35 w kierunku osiowym w położeniu dyspozycyjnym względem szczeliny wylotowej 43 kanału wylotowego emulsji 44.

Od strony szczeliny wylotowej 43 wrębu 41 z drugiej strony powierzchnia ściany 34 tworzy półcylindryczną ścianę skrajną 42 w ten sposób, że zakrywa połowę szczeliny wylotowej 43 wzdłuż otwartego profilu szczeliny wylotowej 43.

Wypływająca z wirnika 35 emulsja uderza o ścianę krańcową 42 zmieniając kierunek w kierunek osiowy i płynie do kanału wylotowego emulsji 44 poprzez otwór wylotowy 43.

Choć skrajna ściana 42 przedstawiona jest w kształcie cylindrycznym, tak że zakrywa połowę szczeliny wylotowej 43, może również składać się z cylindrycznej powierzchni obejmującej 1/4 szczeliny wylotowej 43 i powierzchni płaskiej rozszerzającej się promieniście po zetknięciu z tą pierwszą. W takim przypadku wskazane jest, by szczelina wylotowa 43 znajdowała się jak najbliżej środka komory pompy 33 tak, że brzeg cylindrycznej powierzchni ściany skrajnej 42 tworzył ostrze 49. Ostrze 49 odcina odpływ emulsji z zewnętrznej powierzchni roboczej promieniowego wirnika 35 i w zasadzie cała ilość emulsji wpływa do szczeliny wylotowej 43.

Wirnik 35 ma kształt tarczy jak pokazuje fig. 5, a od strony silnika elektrycznego 50 do wirnika 35 przymocowana jest pokrywa tarczowa 57. Na pokrywie 57 umieszczone są liczne łopatki 52 wirnika 35.

Jeśli aparat według wynalazku stosowany jest do silnika wysokoprężnego, to przewód odprowadzający pompy paliwowej silnika jest połączony z kanałem wlotowym oleju 38, a woda pod wysokim ciśnieniem dostarczana jest z obwodu zasilania wodą do wtryskiwacza wody 40 przez pompę wysokociśnieniową. Przewód zasilający pompy wtryskującej paliwo do silnika jest połączony z ujściem przewodu wylotu emulsji 36, zaś przewód zawracający paliwo z pompy wtryskującej jest połączony z przewodem wtryskiwania zwrotnego 39.

Wirnik 35 winien być obracany przez silnik elektryczny 50 ze stałą prędkością, na przykład 3000 obrotów na minutę.

Olej wtryskiwany jest przez pompę paliwową do komory wirowej 37 w kierunku stycznym pod ciśnieniem np. 1 do 3 barów. Woda sprężana jest np. od 10 do 15 barów na przykład za pomocą pompy wysokociśnieniowej napędzanej mechanicznie lub elektrycznie przez silnik. Po redukcji ciśnienia do 5 - 7 barów za pomocą zaworu redukcyjnego, woda wtryskiwana jest do komory wirowej 37, przy czym co pewien czas następuje regulacja strumienia za pomocą sterowanego elektromagnetycznie zaworu wtryskiwacza wody 40. Emulsja wypływająca z wirnika promieniowego 35 wpływa do wrębu 41, napotykając na ścianę skrajną 42 i w kierunku osiowym wpływa do kanału wylotowego emulsji 44, stanowiącego część przewodu 36 wylotu emulsji.

170 212

W tym samym czasie ostrze 49 odcina emulsję od jej porcji wewnątrz wirnika promieniowego 35. Nadmiar paliwa z pompy wtryskowej zawracany jest przez zwrotny przewód wtryskowy 39 do komory wirowej 37, gdzie miesza się znów z nowym olejem i jest wtryskiwany z wodą ponownie. Zasilanie nowym olejem i wodą odbywa się pod kontrolą tak, że cały obwód zwrotny jest zawsze jak najczęściej wypełniony, bez pęcherzyków powodowanych ruchem zwrotnym.

Wtryskiwacz wody 40 może kontrolować ilość wody dostarczanej do komory wirowej 37 w zmiennym czasie otwarcia/zamknięcia. Jak już opisano, obwód 2 pomiaru/regulacji dawki wody ustala zawartość wody w emulsji zgodnie ze stanem spalania w cylindrze, określa potrzebną ilość wody na podstawie ilości oleju napędowego, dostarczanego z pompy paliwowej do urządzenia wytwarzającego emulsję, a na podstawie ustalonej zawartości wody oraz dostarcza potrzebną ilość wody dzięki sterowaniu okresami otwarcia/zamknięcia zaworu wtryskiwacza wody 40.

Choć urządzenie do wytwarzania emulsji w tym przypadku wyposażone jest w promieniowy wirnik 35, możliwe jest również zastosowanie systemu, w którym wlot komory wirowej 37 jest połączony bezpośrednio z kanałem 36 wylotu emulsji bez pomocy wirnika promieniowego. W tym przypadku komora wirowa 37 nie ma kształtu cylindra, lecz najlepiej kształt gruszki, w której odległość pomiędzy częścią górną a dolną stopniowo zwiększa się, a po osiągnięciu maksymalnej części średnicowej stopniowo maleje aż do połączenia z przewodem wylotowym 36.

Z przeprowadzonych przez zgłaszających doświadczeń wynika, że możliwe jest utworzenie jednorodnej emulsji wodnej o bardzo drobnych cząsteczkach, jeśli różnica ciśnień pomiędzy ciśnieniem wody doprowadzanej do wtryskiwacza wody 40 a ciśnieniem oleju dostarczanego do komory wirowej 37 (ciśnienie wody - ciśnienie oleju) wynosi przynajmniej 0,5 bara niezależnie od tego, czy zastosowano wirnik promieniowy, gdy końcówka wylotowa wtryskiwacza wody 40 ma normalną średnicę (około 0,5 mm), a właściwość korozyjna może być znacznie zmniejszona w porównaniu do zwykłej emulsji oleju w wodzie, znacznie ograniczone zostały jej właściwości korozyjne.

Poniżej przedstawiono przykładowe wyniki przeprowadzonego w różnych warunkach testu korozyjnego emulsji oleju napędowego i wody, wytworzonej przez urządzenie do otrzymywania emulsji opisane powyżej.

1. Test korozji:

Każda z próbek od A do J, opisanych poniżej była umieszczana w zbiorniku o średnicy 10 mm, wysokości 35 mm i pojemności 5 ml. W emulsji zanurzano iglicę zaworu wtryskiwacza paliwa. Gdy odstawiona emulsja podzieliła się na warstwę górną, w której przeważał olej napędowy i warstwę dolną, w której przeważała woda, iglica była zanurzona w ten sposób, że stykała się z obydwoma warstwami.

2. Próbki:

A: woda ruchowa osobno,

B: olej napędowy osobno,

C: emulsja (zawartość wody = 15%), sporządzona w urządzeniu przedstawionym na fig. 5 tak, aby uzyskać różnicę ciśnień pomiędzy olejem a wodą równą 0,5 bara.

D: emulsja (sporządzona jak wyżej, gdy różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 1,5 bara), E: emulsja (sporządzona jak wyżej, gdy różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 3 bary), F: emulsja (sporządzonajak wyżej, gdy różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 10 barów), G: emulsja (zawartość wody = 15% sporządzona w urządzeniu według fig. 5 o gruszkowatej komorze wlotowej 37 z różnicą ciśnień pomiędzy olejem a wodą równą 3 bary),

H: emulsja (zawartość wody = 15% sporządzona w urządzeniu bez wirnika promieniowego, wyposażonym w komorę ssania w kształcie gruszki, różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 3 bary),

I: emulsja (zawartość wody = 15%, sporządzona w urządzeniu bez wirnika promieniowego, wyposażonym w cylindryczną komorę ssącą, różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 3 bary).

J: emulsja (zawartość wody = 15%, sporządzona w urządzeniu według fig. 5, różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 0,2 bara).

170 212

3. Wynik testu:

Próbka Wynik obserwacji

A odbarwienie (czarne) nastąpiło po jednym dniu

B nHharu/iAnip (p7urnpW nocbiniłn 1 r»łi « » »t « w« a1 \o uvy j · ^puv ι±·ν umuvu

C odbarwienie (c/.arne) nastąpiło na piowierzchnii stykającej się z dolną warstwą po 35 dniach

D odbarwienie (czarne) nastąpiło na po wierzchni się z dolną warstwą po 90 dniach

E odbarwienie (czarne) nastąpiło na powierzchni s^t^j^k^ajć^c^f^j się z dolną warstwą po 120 dniach

F napowierzehni ^ty^ł^aji^i^^j snę z dolną warstwą po 120 dniach

G odbarwienie (czarne) nastąpiło na po wierzchni stykaj ąccy się z dolną warstwą po 140 dniach

H odbarwienie (czarnej nastąpiło na powierzchni s^^y^k^aji^c^^j się z dolną warstwą po 50 dniach

I odbarwienie, (czarne) nastąpiło na powierzchni stykającej] się z dolną warstwą po 120 dniach

J (czarnci r^rsiąpiłło na powlerzchn) stykającjj się z dolną warstwą po 7 dniach

Jak powyżej opisano, emulsja sporządzona w ten sposób, że różnica ciśnień pomiędzy olejem a wodą wynosi co najmniej 0,5 bara daje dobre wyniki w teście korozji.

Dopóki różnica ciśnień między olejem a wodą wynosiła 0,5 bara w podobnych doświadczeniach uzyskiwano równie dobre rezultaty przy średnicy dyszy w zakresie od 0,1 mm do 2 mm, niezależnie od sposobów rozpylania związanych z budową dyszy, jej średnicy i prędkości przepływu.

Poniżej za pomocą fig. 9 do 12 przedstawiono inny przykład urządzenia dostarczającego emulsję paliwową według drugiej wersji wynalazku.

Figura 9 jest schematem całościowym urządzenia dostarczającego emulsję. W poprzednim przykładzie urządzenia do wytwarzania emulsji umieszczone było pomiędzy pompą paliwową a pompą wtryskową paliwa, a paliwo było dostarczane do wszystkich cylindrów przez jeden zespól wytwarzający emulsję. W tym przykładzie natomiast pomiędzy pompą wtryskową paliwa a dyszą wtrysku każdego cylindra umieszczono po jednym urządzeniu 100 do wytwarzania emulsji. Każde takie urządzenie 100 jest osobno przymocowane do wtryskiwacza 102 odpowiedniego cylindra.

Na figurze 9 odnośnik 104 oznacza pompę wtryskową paliwa, a odnośnik 106 - przyrząd dozujący wtryskiwaną wodę, opisany dalej. Urządzenie 100 do wytwarzania emulsji w tym przykładzie może być połączone z częścią wlotową wtryskiwacza 102 bez konieczności modyfikowania zwykłego wtryskiwacza 102. Jak można się zorientować z fig. 9, urządzenie 100 wytwarzające emulsję spełnia funkcję mieszania paliwa pod wysokim ciśnieniem wprowadzanego do dyszy wtryskowej 102 przez pompę wtryskową 104 paliwa z wodą pod wysokim ciśnieniem wprowadzaną z przyrządu dozującego 106, tworzenia emulsji z oleju napędowego i wody oraz wtryskiwania jej do cylindra za pomocą odpowiedniej dyszy wtryskowej.

Figura 9 przedstawia przekrój wzdłużny urządzenia 100 do wytwarzania emulsji. Urządzenie 100 do wytwarzania emulsji składa się z odpornej na ciśnienie obudowy 111, wytrzymującej ciśnienie wtryskiwanego oleju oraz komory wlotowej takiej jak komora wirowa 112, która podobnie jak komora wirowa 37 z poprzedniego przykładu umieszczonajest wewnątrz obudowy 111 (fig. 10). Komom wirowa 112 wykazuje symctruą obrotową i ma kształt grnszkowaty ze stożkową dyszą, której średnica stopniowo maleje od górnej części przez rosnącą średnicę całego urządzenia. Dolny wylot kanału wylotowego emulsji 114 komory wirowej 112 otwiera się poprzez ostry brzeg 114a do gwintowanego wrębu 113, którego średnica jest nieco większa od średnicy wylotu kanału wylotowego emulsji. Wlot paliwa wtryskiwacza 102 jest sztywno wkręcony do gwintowanego wrębu 113 tak, ze emulsja paliwowa wypływająca z komory wirowej 112 dostarczana jest do wtryskiwacza 102. Komora wirowa 112 jest otoczona wokół

170 212 większej średnicy pierścieniowym kanałem 115. Kanał 117 utworzony wewnątrz obudowy 111 i połączony z pompą wtryskową 104 otwiera się do kanału pierścieniowego 115 w położeniu stycznym. Trzy szczeliny 116 równo rozmieszczone na obwodzie komory wirowej 112 otwierają się na powierzchnię ściany komory wirowej 112 w położeniu stycznym w części komory wirowej 112 o większej średnicy. W zmodyfikowanej wersji (nie pokazanej) kanał pierścieniowy 115 może być pominięty. W tej wersji kanał 117 otwierałby się bezpośrednio do komory wirowej 112 przez ostry brzeg w położeniu mniej więcej stycznym do powierzchni ściany komory wirowej 112.

Jednokierunkowy wtryskiwacz wody 118 jest normalnie ustawiony za pomocą sprężyn 118a w położeniu zamknięcia. Szczelina wtrysku wody 120 jest połączona z dozownikiem 106 przez układ przewodów wodnych. Gdy ciśnienie wody dostarczanej z dozownika 106 ze szczeliny wtryskowej 120 przekracza ustaloną wartość (np. 30 barów), wtryskiwacz wody 118 naciskany przez ciśnienie wody otwiera się, pokonując siłę sprężyny 118a tak, że woda ze szczeliny wtryskowej 120 przedostaje się do komory wirowej 112. Trzon wtryskiwacza wody 118 ukształtowany jest w ten sposób, ze woda może być jednostajnie wtryskiwana do parasolowej części wewnątrz komory wirowej 1 12.

W tym wykonaniu wtryskiwanie wody do komory wirowej 112 następuje w chwili pomiędzy dwoma kolejnymi okresami dostarczania sprężonego paliwa i okresami wtryskiwania paliwa przez przyłączony wtryskiwacz 102 do cylindra (w punkcie powyżej 360° kąta obrotu wału, np. po całkowitym wtrysku paliwa do silnika czterocyklicznego) i w chwili, gdy ciśnienie paliwa w komorze wirowej 112 spada np. 3 do 10 barów, a wtryskiwacz paliwa 102 jest zamknięty. Woda jest wtryskiwana w dawkowanych ilościach do komory wirowej 112 pod ciśnieniem np. 35 barów. Wzrost ciśnienia, spowodowany wtryskiem wody do komory wirowej 112 jest zbyt słaby, aby (.otworzyć wtryskiwacz 102. Pallwo wypchnięte przez wodę jest zawracane przez linię dopływu paliwa do pompy wtryskowej 104 przez jej zawór nadmiarowy (nie pokazany, lecz koniecznie umieszczony przy pompie wtryskowej dla zmniejszenia ciśnienia w linii dopływu oleju pod koniec fazy wtryskiwania) i zbiera się w specjalnym zbiorniku (nie pokazanym). Jeśli poziom wtryskiwanej wody jest przynajmniej trzy razy większy niż poziom paliwa znajdującego się w linii dopływu i w komorze wirowej, woda nie może przedostać się do pompy wtryskowej.

Kiedy po wtrysku wody do komory wirowej 112 następuje faza wtryskiwania paliwa, paliwo pod ciśnieniem dostarczane jest z pompy wtryskowej 104 do komory wirowej 112 i wpływa do wtryskiwacza 102 paliwa z wylotu 114 poniżej komory wirowej 112. Ponieważ paliwo jest wtryskiwane do komory wirowej 112 z kierunku stycznego, zawartość komory wirowej 112 podczas trwania fazy zasilania sprężonym paliwem obraca się z dużą prędkością. Wtryskiwacz 102 otwiera się pod wysokim ciśnieniem paliwa, a w komorze wirowej 112 w fazie wtrysku przez dyszę wtryskową powstaje silny przepływ wirowy, gdy emulsja wypływa z komory wirowej 112 do otwartego wtryskiwacza 102 paliwa. Podczas wypływania wirującej emulsji ciśnienie przepływu maleje w węższej części 114 komory wirowej. Ciśnienie przepływu ponownie wzrasta, gdy strumień pokona ostrą krawędź 114a ze względu na nagłe rozszerzenie poprzecznego przekroju przepływu w otworze 113 przy ujściu dyszy wtryskowej (fig. 10). Taki przebieg procesu umożliwia dokładne rozdrobnienie cząstek wody, rozpylanych najpierw do komory wirowej 112 oraz jednorodne mieszanie z paliwem. Zgodnie z powyższym jednorodna emulsja oleju napędowego i wody dostarczana jest z wylotu pompy wtryskowej 104 do wtryskiwacza paliwa 102, a następnie wtryskiwana przez końcówkę wtryskiwacza 102 do odpowiedniego cylindra (fig. 9).

Ponieważ wtryskiwacz wody 118 ma kształt zaworu grzybkowego o powiększonej tarczy, wtryskiwacz wody 118 zostaje zablokowany pod działaniem wysokiego ciśnienia wtrysku paliwa tak, że sprężyna powrotna 118a wtryskiwacza wody 118 może mieć niewielką siłę.

Jak wynika z poprzedniego opisu działania urządzenia 100 do wytwarzania emulsji, zawartość komory wirowej zostaje wprowadzona w ruch obrotowy przez ciśnienie oleju wprowadzanego z kierunku stycznego podczas kontrolowanej przez pompę wtryskową paliwa fazy zasilania sprężonym olejem i wykonuje jałowe obroty w czasie pomiędzy dwoma kolejnymi fazami zasilania olejem pod ciśnieniem przy znacznym spadku średniego ciśnienia. W każdym

170 212 z okresów zmniejszonego ciśnienia wtryskiwacza jest woda. tak że okresy zasilania wodą i okresy zasilania olejem występują na przemian. Emulsja wody w oleju jest otrzymywana przez wtryskiwanie wody do komory wirowej. Proces kończy się wirowym odpływem podczas przemieszczania się emulsji do dyszy wtryskowej pod działaniem wysokoprężnego oleju dostarczanego z pompy wtryskowej paliwa. Ponadto inaczej niż w wersji według fig. 5, niepotrzebna jest recyrkulacja utworzonej emulsji do komory wirowej, która w zasadzie służy do indywidualnego dostosowania zawartości wody we wtryskiwanym do cylindra paliwie w każdym z okresów wtrysku.

Poniżej opisano dozownik 106. służący do dostarczania wody pod wysokim ciśnieniem do urządzenia wytwarzającego emulsję w każdym cylindrze. Jak wyjaśniono wcześniej dozownik 106 otrzymuje z obwodu pomiaru/regulacji wody sygnał informujący o potrzebnej ilości wody zależnie od fazy spalania w silniku i dostarcza w określonym czasie określoną ilość wody do urządzenia wytwarzającego emulsję w każdym cylindrze (fig 9).

W tym wykonaniu dozownik 106 składa się z wysokociśnieniowej pompy wodnej (nie pokazanej na rysunkach), napędzanej przez wał zdawczy silnika, która czerpie wodę ze zbiornika 108 i dostarcza ją pod ciśnieniem, np. około 35 barów do każdego aparatu wytwarzającego emulsję. Wbudowana wysokociśnieniowa pompa wodna powinna mieć pojemność dostatecznie większą od maksymalnej wartości wtryskiwanej dawki (np. trzy razy większą od maksymalnej dawki), a nadmiar wody powinien powracać do zbiornika 108 z wylotu wysokociśnieniowej pompy wodnej przez układ przewodów zwrotnych (nie pokazanych na rysunkach).

Figury 11 i 12 to schematy budowy i działania dozownika 106.

Jak widać na fig. 11 dozownik składa się z cylindrycznej obudowy zewnętrznej 121, tulei obudowy wewnętrznej 123, połączonej ściśle z obudową zewnętrzną 121 i wirnika 125, obracającego się wewnątrz tulei 123 W obudowie zewnętrznej 121 umieszczona jest szczelina wlotowa 121a z wysokociśnieniowej pompy wodnej oraz szczeliny odpływowe 121c, 121d (rozmieszczenie szczelin dla silnika dwucylindrowego pokazano na fig. 11 i 13) dla urządzenia wytwarzającego emulsję 100 w każdym cylindrze. Tuleja 123 posiada szczeliny wlotowe wody 123a, 123b połączone z kanałem dopływu wody 121 d znajdującym się pomiędzy tuleją 123 a obudową zewnętrzną 127 oraz szczeliny odpływowe 123c, 123d połączone ze szczelinami odpływowymi 121 c, 121 d obudowy zewnętrznej 121. Wirnik 125 jest zaopatrzony w wydrążenie 125a w środku i posiada szczeliny 125c, 125d połączone promieniowo z wydrążeniem 125a. Szczelina 125c styka się kolejno ze szczelinami 123a, 123c tulei, podczas gdy wirnik 125 obraca się, natomiast szczelina 125d podczas obrotów silnika styka się naprzemian ze szczelinami 123b, 123d.

Szczeliny 123a, 123c, szczeliny 123b, 123d i szczeliny 125c, 125d wirnika umieszczone są symetrycznie do siebie pod kątem 180°.

Wirnik 125 jest synchronicznie poruszany z prędkością 1/2 wału korbowego przez wał korbowy silnika przy pomocy pasa zębatego itp.

Tłok 127 i ruchoma zatyczka 129 są umieszczone przesuwnie wewnątrz wydrążenia 125a wirnika 125, a osiowe położenie ruchomej zatyczki 129 można nastawiać z zewnątrz przez obracanie krzywką 110. Nieruchoma zatyczka 125e znajduje się po przeciwnej stronie zatyczki ruchomej 129.

W tym przykładzie w czasie obrotów wirnika 125 szczelina 125c wirnika styka się ze szczelinami 123a, 123c tulei, a szczelina 125d wirnika styka się na przemian ze szczelinami 123b, 123d tulei tak, że tłok 127 porusza się ruchem postępowo-zwrotnym wewnątrz otworu 125a i wyrzuca przemiennie wodę pod wysokim ciśnieniem kolejno przez szczeliny wylotowe 123c/121c i 123d/121d/.

Poniżej funkcję tą wyjaśnia się w oparciu o odnośniki do fig. 12 i 13.

Przede wszystkim, gdy wirnik 125 obraca się, a szczelina 125c styka się ze szczeliną 123a tulei, jak pokazano na fig. 12, woda z pompy wysokociśnieniowej wpływa ze szczeliny 123ado otworu 125a po lewej stronie tłoka 127 na rysunku. Dlatego tłok 127 na rysunku przesunięty zostaje w prawo W tym stanie szczelina 125d znajdująca się po prawej stronie tłoka 127 styka się ze szczeliną wypływową 123d tulei 123. Odpowiednio, gdy tłok 127 przesuwa się w prawo, woda wewnątrz otworu 125a z prawej strony tłoka 127 jest wypychana przez tłok 127 i wypływa

170 212 ze szczeliny 123d. Woda wypływająca ze szczeliny 123d zasilajedno z urządzeń wytwarzających emulsję, a ciśnienie dopływu tej wody jest w zasadzie równe ciśnieniu odpływu (około 35 barów) wody znajdującej się z lewej strony tłoka 127, a także ciśnieniu dopływu (około 35 barów) w wysokociśnieniowej pompie wodnej. Wypływ wody ze szczeliny 123d ustaje, gdy tłok 127 przesuwa się w prawo i uderza w nieruchomą zatyczkę 125e wirnika 125. Następnie, gdy wirnik nadal obraca się i osiąga położenie pokazane na fig. 13, szczelina 125d styka się ze szczeliną wlotową 123b tulei 123, a szczelina 125c styka się ze szczeliną odpływową 123c. Odpowiednio, woda pod ciśnieniem przepływa na prawą stronę tłoka 127 ze szczeliny 123b, odwrotnie niż na fig. 12 i przesuwa tłok 127 w lewo. W rezultacie woda z otworu 125a po lewej stronie tłoka 127 wpływa ze szczeliny 123c do innego urządzenia wytwarzającego emulsję.

W tym przypadku wypływ wody ze szczeliny 123c zostaje zatrzymany, gdy tłok 127 uderza w ruchomą zatyczkę 129. W ten sposób tłok 127 porusza się ruchem postępowo-zwrotnym pomiędzy zatyczką nieruchomą 125e i zatyczką ruchomą 129 i dostarcza wodę w ilości odpowiedniej do suwu tłoka w stronę urządzenia wytwarzającego emulsję w każdym cylindrze.

Jak powyżej opisano, ilość wody zasilającej każde urządzenie wytwarzające emulsję zależy od suwu postępowo-zwrotnego tłoka 127 dozownika 106, czyli od odległości pomiędzy zatyczką nieruchomą 125e a zatyczką ruchomą 129. W tym przypadku położenie zatyczki ruchomej 129 można regulować z zewnątrz przez obroty krzywki 110. W związku z tym, jeśli zastosuje się odpowiednie urządzenie uruchamiające, takie jak silnik skokowy, a krzywka 110 obraca się regulując dawkę dostarczanej wody przez obwód pomiaru/regulacji ilości wody 2, możliwe jest kontrolowanie ilości wody dostarczanej do urządzenia wytwarzającego emulsję w każdym cylindrze i dostosowanie zawartości wody w emulsji paliwowej do fazy spalania w silniku.

Figury 12 i 13 pokazują położenie krzywki przy maksymalnym skoku (maksymalnej dawce wody), natomiast fig 11 pokazuje położenie krzywki przy skoku zerowym (wstrzymanie dopływu wody).

Choć figury 11 do 13 wyjaśniają działanie dozownika dla silnika dwucylindrowego, dozownik ten można łatwo dostosować do silników cztero-, sześcio-, i dwunastocylindrowych przez zmianę liczby szczelin wirnika 125 i tulei 113. Na przykład w silniku sześciocylindrowym znajduje się sześć szczelin pod kątem 60° do osi obrotu wirnika.

Ponadto, choć preferuje się ustawianie położenia dozownika za pomocą sterowanego elektronicznie silnika skokowego lub innego odpowiedniego urządzenia uruchamiającego, możliwe jest również sterowanie położenia krzywki mechanicznie zgodnie z ustawieniem pompy wtryskowej paliwa 104 przez połączenie krzywki z prętem nastawczym pompy wtryskowej paliwa, jak pokazano za pomocą linii przerywanej na fig. 9.

W powyższym przykładzie regulacja czasu dopływu wody do aparatu wytwarzającego emulsję w każdym cylindrze jest dostosowywana do ustalonego kąta wału korbowego przy użyciu dozownika. Jednak, gdy zawartość wody w emulsji paliwowej zmienia się indywidualnie zależnie od fazy spalania każdego silnika, woda z pompy wysokociśnieniowej jest dostarczana indywidualnie do każdego urządzenia wytwarzającego emulsję (komorę wirową 112 pokazano na fig. 10) bez pomocy dozownika przez umieszczony w każdym cylindrze zawór elektromagnetyczny. Na przykład możliwa jest indywidualna zmiana zawartości wody w emulsji paliwowej dostarczanej do każdego cylindra dzięki wyznaczeniu ciśnienia spalania w każdym cylindrze za pomocą czujnika ciśnienia w celu ustalania dawki dostarczanej wody, jak opisano powyżej oraz przez przekazanie sygnału dawki wody do sterownika elektromagnetycznego i regulację czasu otwarcia/zamknięcia za pomocą tego sterownika.

Za pomocą urządzenia do wytwarzania emulsji według wynalazku można zasilać każdy cylinder emulsją paliwową o odpowiedniej zawartości wody zależnej od fazy spalania w silniku. Możliwe jest również utrzymanie w każdym cylindrze właściwych granic temperatury spalania i skuteczna redukcja ilości emitowanych N0x, HC, CO itp. w gazach spalinowych.

Claims

Zastrzeżenia ρ a t e n t o w e

1. Urządzenie do wytwarzania emulsji wodno-olejowej, mające komorę wirową w kształcie bryły obrotowej z kanałem wlotowym, usytuowanym stycznie do ściany komory wirowej, wtryskiwaczem wody i kanałem wylotowym emulsji, znamienne tym, że otwór kanału wlotowego (38), (117) usytuowany jest w ścianie komory wirowej (37), (112), w strefie wtryskiwacza wody (40), (118), który osadzony jest w osi komory wirowej (37), (112), w jej górnej ścianie, zaś kanał wylotowy emulsji (44), (114) połączony jest z wrębem (41), (113).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał wlotowy (38) połączony jest z pompą paliwową, zaś kanał wylotowy emulsji (44) połączony jest z pompą wtryskową (104).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał wlotowy (117) połączony jest z pompą wtryskową (104), zaś kanał wylotowy emulsji (114) połączony jest z wtryskiwaczem (102) każdego cylindra.
4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że na jednym z końców komory wirowej (37), o kształcie cylindra, wewnątrz cylindrycznej ściany (34) komory pompowej (33) ma zamocowany na osi silnika elektrycznego (50), współosiowo z komorą wirową (37), wirnik (35), przy czym ściana (34) komory pompowej (33) ma wręb (41), który po stronie spływu strumienia ma otwór kanału wylotowego emulsji (44), mającego oś równoległą do osi obrotu wirnika (35). '
5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że wtryskiwacz wody (40) ma postać zaworu grzybkowego sterowanego elektrycznie.
6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że komora wirowa (112) ma wtryskiwacz wody (118) w postaci zaworu grzybkowego.