PL227470B1 - Dwupaliwowy układ do zasilania silników spalinowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwupaliwowy układ do zasilania silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa.

Eksploatacja silników z wtryskiem bezpośrednim zasilanych gazem w płynnym stanie skupienia wymaga by paliwo to znajdowało się w niskiej temperaturze. Aby zapobiec przechodzeniu paliwa gazowego ze stanu ciekłego w gazowy stosowane są dodatkowe układy chłodzenia paliwa gazowego w tym zawierające chłodnice.

Znany jest z opublikowanego opisu patentowego nr PL/EP 2143916 dwupaliwowy układ wtryskowy i pojazd silnikowy z takim układem, który zawiera pompę paliwa ciekłego np. benzyny oraz drugą pompę do pompowania paliwa gazowego w postaci gazu skroplonego. W układzie tym do przewodu pomiędzy zasobnikiem paliwa gazowego a drugą pompą jest przyłączony wylot pierwszej pompy do paliwa ciekłego, zaś druga pompa jest połączona poprzez pompę wysokiego ciśnienia z zespołem wtryskiwaczy. Układ ten jest wyposażony w zawory, z których jeden jest zainstalowany w obwodzie obejściowym drugiej pompy paliwowej oraz na wlocie i wylocie pompy wysokiego ciśnienia. Poza tym układ posiada przewód powrotny do zawracania nadmiaru paliwa gazowego do zasobnika gazu. Pracą układu kieruje urządzenie sterujące, zwłaszcza pracą pomp oraz utrzymuje wymagane ciśnienie paliwa a także przekazuje (zawraca) nadmiar pozostałości paliwa z kolektora wtryskiwaczy i przepłukuje pompę wysokiego ciśnienia.

Inny znany układ z opisu DE 102008063278 posiada urządzenie dozujące dwa rodzaje paliwa do silnika spalinowego, które zawiera pompę paliwa podstawowego w postaci oleju napędowego oraz drugą pompę paliwa gazowego, które to pompy dostarczają paliwo do zbiornika mieszania. Wyjście tego zbiornika jest podłączone z pompą wysokociśnieniową zasilającą zespół wtryskiwaczy. W zbiorniku mieszania jest przestrzeń buforowa, w której znajduje się w postaci pary niewykorzystana przez wtryskiwanie mieszanka paliwa. Przestrzeń buforowa zbiornika mieszania jest połączona z zespołem wtryskiwaczy. Poza tym układ ten posiada gałąź powrotną, która łączy wyjście pompy wysokiego ciśnienia ze zbiornikiem mieszania.

Znany jest także z opisu patentowego DE 102004011414 układ, który zawiera zbiornik paliwa płynnego pod niskim ciśnieniem i zbiornik gazu. Zbiorniki są wyposażone w pompy, które przewodami poprzez filtry dostarczają paliwo do zaworu mieszającego. Zawór mieszający połączony jest z pompą wysokiego ciśnienia, która doprowadza mieszankę paliwową do kolektora wtryskiwaczy. Kolektor ma przewód do obiegu powrotnego, który połączony jest poprzez chłodnicę z układem zasilania pompy wysokociśnieniowej.

Dwupaliwowy układ do zasilania silników spalinowych według wynalazku zawierający zbiornik paliwa podstawowego w postaci benzyny lub oleju napędowego, zbiornik paliwa alternatywnego w postaci gazu skroplonego, zbiornik paliwa zmieszanego, pompę paliwa podstawowego, pompę paliwa alternatywnego oraz pompę wysokociśnieniową a także zespół wtryskiwaczy i obwód powrotny do zawracania nadmiaru paliwa z pompy wysokociśnieniowej, a także zawory i elektrozawory oraz sterownik do sterowania pracą układu, charakteryzuje się tym, że ma zbiornik paliwa zmieszanego wyposażony w czujnik poziomu mieszaniny paliw połączony ze sterownikiem oraz pompę paliwa zmieszanego połączoną z wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia, której wyjście wysokiego ciśnienia jest połączone z listwą wtryskiwaczy, przy czym na wejściu do zbiornika paliwa zmieszanego lub w zbiorniku paliwa zmieszanego znajduje się pompa obiegowa, której wejście jest połączone przewodem poprzez elektrozawór i zawór zwrotny z wyjściem zbiornika paliwa podstawowego w postaci benzyny lub oleju napędowego, zaś drugim przewodem połączone jest poprzez elektrozawór i zawór zwrotny z wyjściem zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu, natomiast obwód powrotny układu składający się z przewodów i drugi obwód powrotny przebiegający od drugiego wyjścia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia do wejścia do zbiornika paliwa zmieszanego ma włączony czujnik ciśnienia i czujnik temperatury oraz zamontowany elektrozawór i zawór zwrotny, a ponadto jest połączony z przewodem tankowania zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu.

Alternatywne wyjście dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia jest połączone drugą gałęzią obejścia poprzez elektrozawór z drugim wyjściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia, lub pomiędzy wyjściem wysokiego ciśnienia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia a wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia jest włączona dodatkowa gałąź obejścia z elektrozaworem. Korzystnie przewód obwodu powrotnego pomiędzy połączeniem z przewodem tankowania zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu a wejściem do zbiornika paliwa zmieszanego ma zainstalowany

PL 227 470 B1 zawór zwrotny i elektrozawór. Również korzystnie jest kiedy drugie wyjście dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia jest połączone z wejściem zbiornika paliwa zmieszanego poprzez czujnik ciśnienia, czujnik temperatury, elektrozawór i zawór zwrotny. Czujnik ciśnienia i czujnik temperatury są też alternatywnie włączone w przewód pomiędzy wyjściem zbiornika paliwa zmieszanego a wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia.

W przypadku gdy w zbiorniku paliwa alternatywnego w postaci gazu jest zainstalowany wielozawór, to wyjście wielozaworu jest połączone poprzez zawór zwrotny z wejściem pompy obiegowej, zaś wyjście wielozaworu jest połączone z zaworem zwrotnym tankowania paliwa alternatywnego w postaci gazu.

Pompa obiegowa, pompa paliwa podstawowego, pompa paliwa zmieszanego, czujnik poziomu paliwa alternatywnego w postaci gazu, czujnik poziomu mieszaniny paliw, czujnik temperatury, czujnik ciśnienia oraz wszystkie elektrozawory i elektrozawór wielozaworu są połączone ze sterownikiem.

Układ według wynalazku zapewnia poprawne zasilanie silnika spalinowego w paliwo podstawowe i/lub alternatywne oraz nie wymaga stosowania dodatkowych urządzeń chłodzących paliwo alternatywne w postaci ciekłego gazu a także nie wymaga stosowania specjalistycznego zbiornika gazu i specjalistycznego wielozaworu.

Wynalazek jest pokazany na rysunkach w przykładach wykonania układu, na których fig. 1 przedstawia schemat pierwszego wariantu układu dwupaliwowego zasilania silnika, fig. 2 przedstawia schemat wariantu układu z drugą gałęzią obejścia, fig. 3 - schemat układu z pompą obiegową umieszczoną wewnątrz zbiornika paliwa zmieszanego, a fig. 4 - schemat innego wariantu układu, w którym zbiornik paliwa alternatywnego w postaci gazu jest wyposażony w wielozawór.

Według pierwszego wariantu układ zawiera zbiornik paliwa podstawowego 1 np. w postaci benzyny wyposażony w pompę paliwa podstawowego 2 i czujnik poziomu paliwa podstawowego 3 oraz zbiornik paliwa alternatywnego w postaci gazu 4. Na wejściu zbiornika paliwa podstawowego 1 zamontowany jest zawór zwrotny 5. Pompa paliwa podstawowego 2 jest połączona przewodem z wejściem pompy obiegowej 5, przy czym na przewodzie 6 zamontowany jest zawór zwrotny 7 i elektrozawór 8, a przewód ten jest również połączony przewodem 9 poprzez elektrozawór 10 i zawór zwrotny 11 z wyjściem zbiornika alternatywnego w postaci gazu 4, w którym umieszczony jest czujnik poziomu paliwa alternatywnego 12 połączony ze sterownikiem 13, z którym połączona jest również pompa obiegowa 5. Wejście zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu 4 jest połączone z przewodem 14 obwodu powrotnego i wyposażone w zawór zwrotny 15. W zbiorniku paliwa zmieszanego 16 jest umieszczony czujnik poziomu mieszaniny paliw 17 oraz pompa paliwa zmieszanego 18, której wyjście jest połączone za pośrednictwem przewodu 19 z wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20. Czujnik poziomu paliwa zmieszanego 17 oraz pompa paliwa zmieszanego 18 są połączone ze sterownikiem 13. Wyjście wysokiego ciśnienia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20 jest połączone przewodem 21 z listwą wtryskiwaczy 22. Pomiędzy wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20 a wyjściem wysokiego ciśnienia tej pompy włączona jest gałąź obejścia 22 z elektrozaworem 23 połączonym ze sterownikiem 13. Drugie wyjście dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20 przewodem 24, na którym podłączone są czujnik ciśnienia 25 i czujnik temperatury 26 połączone jest przewodem 14 z elektrozaworem 27 i zaworem zwrotnym 28, do wejścia zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu 4 połączonego z kolei przewodem 29 poprzez zawór zwrotny 30 i elektrozawór 31 z drugim wejściem zbiornika paliwa zmieszanego 16. Ponadto drugie wyjście dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20 przewodem 24 z czujnikiem ciśnienia 25 i czujnikiem temperatury 26 oraz przewodem 32, z elektrozaworem 33 i zaworem zwrotnym 34 jest połączone z trzecim wejściem zbiornika paliwa zmieszanego 16. Wymieniony wyżej elektrozawór 27, elektrozawór 31 i elektrozawór 33 oraz czujnik ciśnienia 25 i czujnik temperatury 26 są połączone ze sterownikiem 13.

Według drugiego wariantu dwupaliwowego układu elektrozawór 23 jest na drugiej gałęzi obejścia 35, łączącej wyjście wysokiego ciśnienia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20 z drugim wyjściem wspomnianej pompy 20.

Kolejny wariant dwupaliwowego układu przedstawiony na fig. 3 przewiduje, że pompa obiegowa 5 jest umieszczona w zbiorniku paliwa zmieszanego 16. Wyjście ze zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu 4 jest połączone drugim przewodem 36 poprzez zawór zwrotny 11 i elektrozawór 10 z przewodem 6 łączącym wyjście zbiornika paliwa podstawowego 1 z wejściem do pompy obiegowej 5, przy czym połączenie przewodów 6 i 36 jest pomiędzy elektrozaworem 8 a wejściem pompy obiegowej 5. Pozostałe połączenia i podzespoły są identyczne jak w pierwszym wariancie, przy czym drugi wariant układu może zawierać pierwszą gałąź obejścia 22 albo drugą gałąź obejścia 35.

PL 227 470 B1

Następny wariant przedstawiony na fig. 4 zawiera dwupaliwowy układ zasilania silników spalinowych, w którym zbiornik paliwa alternatywnego w postaci gazu 4 zawiera wielozawór 37. Wejście 38 tankowania gazu wielozaworu 37 jest połączone przewodem 39 i przewodem 14 z zaworem zwrotnym 15 przeznaczonym do tankowania, natomiast wyjście 40 wielozaworu 37 połączone jest przewodem 41 poprzez zawór zwrotny 42 z wejściem do pompy obiegowej 5.

Paliwo podstawowe w postaci np. benzyny ze zbiornika paliwa podstawowego 1 przez pompę paliwa podstawowego 3, przewód 6, zawór zwrotny 9 i elektrozawór 10 do pompy obiegowej 5, która napełnia zbiornik paliwa zmieszanego 16 do poziomu określonego przez czujnik poziomu paliwa zmieszanego 17, który jest połączony ze sterownikiem 13. Paliwo lub mieszanka paliw jest podawana przez pompę paliwa zmieszanego 18 do dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20, z której jest wtryskiwane do listwy wtryskiwaczy 22. Nadwyżka paliwa z dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20 jest zawracana do zbiornika paliwa zmieszanego 16 przewodem 24 poprzez elektrozawór 33 i zawór zwrotny 34 przy czym elektrozawór 33 jest sterowany sterownikiem 13.

Paliwo alternatywne w postaci gazu w fazie ciekłej znajdujące się pod ciśnieniem w zbiorniku paliwa alternatywnego 4 jest podawane do pompy obiegowej 5 po otwarciu elektrozaworu 10 włączonego przez sterownik 13. Jednocześnie ciśnienie gazu powoduje zamknięcie zaworu zwrotnego 7 odcinając dopływ paliwa podstawowego np. w postaci benzyny. Pompa obiegowa 5 napełnia zbiornik paliwa zmieszanego 16 do poziomu wyznaczonego przez czujnik poziomu paliwa zmieszanego 17 i sterownik 13. Następnie mieszanka paliw jest podawana przez pompę paliwa zmieszanego 18 do dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20, zaś nadmiar mieszanki paliwowej jest zawracany do zbiornika paliwa zmieszanego 16 przez przewód 24, elektrozawór 33 i zawór zwrotny 34. Ciśnienie i temperatura mieszanki paliwowej dostarczanej do zbiornika paliwa zmieszanego 16 są mierzone przez czujnik ciśnienia 25 i czujnik temperatury 26 i na podstawie tych danych sterownik 13 określa stan skupienia mieszanki paliwowej. Po ustaleniu na podstawie danych, że w zbiorniku paliwa zmieszanego 16 jest wyłącznie paliwo gazowe zamyka elektrozawór 35 i otwiera elektrozawór 27. Wówczas nadmiar paliwa powraca poprzez zawór zwrotny 28, przewód 14 do zbiornika paliwa alternatywnego 4 i/lub przewodem 29 poprzez zawór zwrotny 30 i elektrozawór 31 do zbiornika paliwa zmieszanego 16. Gdy następuje wyłączenie silnika pracującego na paliwie gazowym sterownik 13 otwiera elektrozawór 23 w celu obniżenia ciśnienia na listwie wtryskiwaczy 22 by zapobiec nadmiernemu ciśnieniu ponad nominalną wartość po nagrzaniu się dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia 20.

Claims (7)

1. Dwupaliwowy układ do zasilania silników spalinowych, zawierający: zbiornik paliwa podstawowego w postaci benzyny lub oleju napędowego, zbiornik paliwa alternatywnego w postaci gazu skroplonego, zbiornik paliwa zmieszanego, pompę paliwa podstawowego, pompę paliwa alternatywnego oraz pompę wysokociśnieniową a także zespół wtryskiwaczy i obwód powrotny do zawracania nadmiaru paliwa z pompy wysokociśnieniowej a także zawory i elektrozawory oraz sterownik do sterowania pracą układu, znamienny tym, że ma zbiornik paliwa zmieszanego (16) wyposażony w czujnik poziomu mieszaniny paliw (17) połączony ze sterownikiem (13) oraz w pompę paliwa zmieszanego (18) połączoną z wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20), której wyjście wysokiego ciśnienia jest połączone z listwą wtryskiwaczy (22), przy czym na wejściu do zbiornika paliwa zmieszanego (16) lub w zbiorniku paliwa zmieszanego (16) znajduje się pompa obiegowa (5), której wejście jest połączone przewodem (6) poprzez elektrozawór (8) i zawór zwrotny (7) z wyjściem zbiornika paliwa podstawowego (1) w postaci benzyny lub oleju napędowego, zaś drugim przewodem (36) połączone jest poprzez elektrozawór (10) i zawór zwrotny (11) z wyjściem zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu (4), natomiast obwód powrotny układu składający się z przewodów (24), (14) i (29) i drugi obwód powrotny przebiegający od drugiego wyjścia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20) do wejścia zbiornika paliwa zmieszanego (16) ma włączony czujnik ciśnienia (25) i czujnik temperatury (26) oraz zamontowany elektrozawór (27) i zawór zwrotny (28), a ponadto jest połączony z przewodem tankowania zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu (4).

2. Dwupaliwowy układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście wysokiego ciśnienia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20) jest połączone drugą gałęzią obejścia (35)

PL 227 470 B1 poprzez elektrozawór (23) z drugim wyjściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20), lub pomiędzy wyjściem wysokiego ciśnienia dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20) a wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20) jest włączona gałąź obejścia (22) z elektrozaworem (23).

3. Dwupaliwowy układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód (29) obwodu powrotnego pomiędzy połączeniem z przewodem tankowania zbiornika paliwa alternatywnego w postaci gazu (4) a wejściem do zbiornika paliwa zmieszanego (16) ma zainstalowany zawór zwrotny (30) i elektrozawór (31).

4. Dwupaliwowy układ według zastrz. 1, znamienny tym, że drugie wyjście dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20) jest połączone z wejściem zbiornika paliwa zmieszanego (16) poprzez czujnik ciśnienia (25), czujnik temperatury (26), elektrozawór (33) i zawór zwrotny (34).

5. Dwupaliwowy układ według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik ciśnienia (25) i czujnik temperatury (26) są włączone w przewód (19) pomiędzy wyjściem zbiornika paliwa zmieszanego (16) a wejściem dwukomorowej pompy wysokiego ciśnienia (20).

6. Dwupaliwowy układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik paliwa alternatywnego w postaci gazu (4) ma zainstalowany wielozawór (37), którego wyjście (40) jest połączone poprzez zawór zwrotny (42) z wejściem pompy obiegowej (5), zaś wejście (38) wielozaworu (37) jest połączone z zaworem zwrotnym (15) tankowania paliwa alternatywnego w postaci gazu.

7. Dwupaliwowy układ według zastrz. 1, 2, 3, 4 i 6, znamienny tym, że pompa paliwa podstawowego (2), pompa obiegowa (5), pompa paliwa zmieszanego (18), czujnik poziomu paliwa alternatywnego w postaci gazu (12), czujnik poziomu mieszaniny paliw (17), czujnik ciśnienia (25) i czujnik temperatury (26) oraz elektrozawory (8), (10), (23), (27), (31) i (33) i elektrozawór wielozaworu (37) są połączone ze sterownikiem (13).