RU2172422C2

RU2172422C2 - Device to supply internal combustion diesel engine with liquid fuel

Info

Publication number: RU2172422C2
Application number: RU96123971A
Authority: RU
Inventors: Дирк БАСТЕНХОФ
Original assignee: С.Е.М.Т. Пьелстик
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2001-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; diesel engines. SUBSTANCE: proposed fuel supply device has pipeline to supply fuel injection pumps with liquid fuel. This pipeline forms supply circuit and includes liquid fuel inlet pipe, liquid fuel processing and circulation devices and pipe to add additive liquid into liquid fuel. Point of connection of additive liquid pipe to liquid fuel supply pipe is located directly at inlet of part of supply pipe and overlap valve made for overlapping liquid fuel supply pipelines is located directly after part of liquid fuel supply pipe. Point of connection of additive liquid pipe to liquid made to provide forming of additive liquid drops not exceeding 0.5 mm in size. EFFECT: reduced fuel consumption owing to improved combustion at all loads without complication of design of fuel supply device. 4 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение касается в целом дизельных двигателей внутреннего сгорания и, говоря более конкретно, относится к устройству питания дизельного двигателя внутреннего сгорания жидким топливом, причем упомянутое жидкое топливо может иметь добавки в виде другой жидкости, предназначенной, например, для модификации характеристик сгорания. The present invention relates generally to diesel internal combustion engines and, more specifically, relates to a power device for a diesel internal combustion engine with liquid fuel, said liquid fuel may have additives in the form of another liquid, intended, for example, to modify the characteristics of combustion.

Дизельные двигатели внутреннего сгорания такого типа содержат обычно систему топливного питания, образованную замкнутым контуром, подводящим топливо на входы инжекционных насосов. This type of internal combustion diesel engine typically contains a fuel supply system formed by a closed loop supplying fuel to the inputs of injection pumps.

Такая система топливного питания в качестве примера схематически представлена на приведенной в приложении фиг. 1. Such an example fuel supply system is shown schematically in FIG. 1.

Часть упомянутого выше контура, соединенная с инжекционными насосами, находится под некоторым давлением циркуляции, составляющим от 5 до 6 бар. A part of the above-mentioned circuit connected to injection pumps is under some circulation pressure of 5 to 6 bar.

Этот замкнутый контур, подводящий топливо к входам инжекционных насосов, содержит точку введения этого топлива в контур, устройство введения присадочной жидкости и гомогенизации смеси, циркуляционный насос, устройство подогрева, устройство фильтрации и, наконец, систему инжекционных насосов и форсунок двигателя. This closed loop supplying fuel to the inlet of the injection pumps contains a point of introduction of this fuel into the loop, a device for introducing a filler liquid and homogenizing the mixture, a circulation pump, a heating device, a filtration device and, finally, a system of injection pumps and engine nozzles.

На дизельных двигателях большой мощности жидкая смесь топлива с упомянутой выше присадкой может иметь весьма значительный циркуляционный объем, что влечет за собой многочисленные проблемы и недостатки существующих топливных систем. On high-power diesel engines, a liquid fuel mixture with the aforementioned additive can have a very significant circulation volume, which entails numerous problems and disadvantages of existing fuel systems.

Первый недостаток устройств питания жидким топливом дизельных двигателей внутреннего сгорания состоит в достаточно большой величине времени, необходимого для перехода от функционирования данного двигателя на чистом топливе к функционированию на жидкости, представляющей собой смесь топлива с жидкой присадкой, и обратно. The first drawback of liquid fuel supply devices for diesel internal combustion engines is the rather large amount of time required for the transition from the operation of this engine on clean fuel to functioning on a liquid, which is a mixture of fuel with a liquid additive, and vice versa.

Другой недостаток существующих топливных систем дизельных двигателей внутреннего сгорания состоит в достаточно большой величине времени, необходимого для адаптации количественной пропорции присадочной жидкости в топливе в зависимости от изменения нагрузки данного двигателя. Another disadvantage of the existing fuel systems of diesel internal combustion engines is the rather large amount of time required to adapt the quantitative proportion of the additive fluid in the fuel depending on the change in the load of this engine.

Еще один недостаток существующих устройств питания жидким топливом дизельных двигателей внутреннего сгорания состоит в относительно высокой стоимости упомянутого устройства гомогенизации смеси топлива с присадочной жидкостью вследствие того, что это устройство гомогенизации должно обеспечить получение эмульсии, устойчивость или стабильность которой и ее хорошее сгорание требуют, чтобы размеры капелек присадочной жидкости в топливе после гомогенизации не превышали 10 мкм. Another drawback of existing liquid fuel supply devices for diesel internal combustion engines is the relatively high cost of the said device for homogenizing a mixture of fuel with a filler liquid, because this homogenization device must provide an emulsion, the stability or stability of which and its good combustion require droplet sizes filler fluid in the fuel after homogenization did not exceed 10 microns.

Таким образом, целью предлагаемого изобретения является устройство питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания, свободное от упомянутых выше недостатков, присущих существующим устройствам подобного типа. Thus, the aim of the invention is a liquid fuel supply device for a diesel internal combustion engine, free from the above-mentioned disadvantages inherent in existing devices of this type.

В соответствии с предлагаемым изобретением устройство питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащее трубопровод питания жидким топливом инжекционных насосов данного двигателя, причем этот трубопровод питания образует некоторый контур питания и содержит входной трубопровод жидкого топлива, средства обработки и обеспечения циркуляции жидкого топлива и трубопровод введения присадочной жидкости в топливо, отличается тем, что точка присоединения трубопровода введения присадочной жидкости к трубопроводу питания топливом располагается перед той частью трубопровода питания топливом, которая питает инжекционные насосы данного двигателя, а также тем, что перекрывной клапан, способный перекрыть трубопровод питания топливом, располагается непосредственно за частью этого трубопровода питания, подающего топливо на входы инжекционных насосов данного двигателя. In accordance with the invention, a liquid fuel supply device for a diesel internal combustion engine comprising a liquid fuel supply pipe for injection pumps of a given engine, the feed pipe forming a power supply circuit and comprising an oil fuel inlet pipe, means for processing and circulating liquid fuel, and a filler introduction pipe liquid into the fuel, characterized in that the point of attachment of the pipeline introducing the filler fluid to the pipeline located at the fuel supply before the portion of fuel supply pipe which feeds the injection pumps of the engine, and in that the shut-off valve that can cut off fuel supply conduit is located directly behind the portion of the supply conduit, the fuel supply to the inputs of the injection pumps of the engine.

Устройство питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с предлагаемым изобретением удовлетворяет также любой из приведенных ниже характеристик:
- точка присоединения трубопровода введения присадочной жидкости в трубопровод питания топливом представляет собой смеситель этой присадочной жидкости и жидкого топлива;
- смеситель обладает такими характеристиками, что получаемые на его выходе капельки присадочной жидкости в жидком топливе имеют размеры, не превышающие 0,5 мм;
- трубопровод питания топливом инжекционных насосов данного двигателя содержит устройство измерения расхода топлива, циркулирующего в этом трубопроводе питания, причем устройство измерения расхода связано с устройством регулирования расхода присадочной жидкости, подаваемой в трубопровод питания жидким топливом.The liquid fuel supply device of a diesel internal combustion engine in accordance with the invention also satisfies any of the following characteristics:
- the point of attachment of the pipeline for introducing the filler liquid into the fuel supply pipe is a mixer of this filler liquid and liquid fuel;
- the mixer has such characteristics that the droplets of the filler liquid in the liquid fuel obtained at its outlet have dimensions not exceeding 0.5 mm;
- the fuel supply pipe of the injection pumps of this engine comprises a device for measuring the flow of fuel circulating in this supply pipe, the flow measuring device being connected to a device for controlling the flow rate of the filler liquid supplied to the liquid fuel supply pipe.

Другие цели, характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут более подробно представлены в приведенном ниже описании предпочтительного способа реализации устройства питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с этим изобретением, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых:
- фиг. 1 представляет собой блок-схему устройства питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с существующим уровнем техники в данной области;
- фиг. 2 представляет собой блок-схему устройства питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с предлагаемым изобретением.Other objectives, characteristics and advantages of the present invention will be presented in more detail in the following description of a preferred method for implementing a liquid fuel supply device of a diesel internal combustion engine in accordance with this invention, where reference is made to the figures given in the appendix, including:
- FIG. 1 is a block diagram of a liquid fuel supply device of a diesel internal combustion engine in accordance with the state of the art in the art;
- FIG. 2 is a block diagram of a liquid fuel supply device of a diesel internal combustion engine in accordance with the invention.

На приведенной в приложении фиг. 1 представлена упрощенная блок-схема устройства питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с существующим на сегодняшний день уровнем техники в данной области. В этом устройстве упомянутая присадочная жидкость представляет собой обычную воду. In the appended FIG. 1 shows a simplified block diagram of a liquid fuel supply device for a diesel internal combustion engine in accordance with the current level of technology in this field. In this device, said filler fluid is ordinary water.

Как уже сказано выше, в данном устройстве питания некоторый замкнутый трубопровод питания подводит топливо C на входы инжекционных насосов P_i дизельного двигателя внутреннего сгорания M.As mentioned above, in this power supply device, some closed power supply pipe supplies fuel C to the inputs of the injection pumps P _{i of the} diesel internal combustion engine M.

К этому трубопроводу питания 1 в замкнутом контуре подключается входной трубопровод 2 подачи топлива C, трубопровод 3 введения воды E, циркуляционный насос P, устройство подогрева R, устройство фильтрации F и, наконец, система 4 инжекционных насосов P_i и инжекторов I данного двигателя M.An inlet pipe 2 for supplying fuel C, a pipe 3 for introducing water E, a circulation pump P, a heating device R, a filtering device F and finally a system 4 of injection pumps P _i and injectors I of this engine M are connected to this supply pipe 1 in a closed loop.

Конец трубопровода 3 введения воды E в трубопровод питания жидким топливом C представляет собой устройство гомогенизации H получаемой таким образом смеси жидкого топлива C и присадочной воды E. The end of the pipeline 3 for introducing water E into the liquid fuel supply line C is a device for homogenizing H thus obtained a mixture of liquid fuel C and additive water E.

Такое устройство питания жидким топливом C дизельного двигателя M внутреннего сгорания содержит, как это видно из сказанного выше, один трубопровод питания жидким топливом инжекционных насосов P_i данного двигателя M.Such a liquid fuel supply device C of a diesel internal combustion engine M contains, as can be seen from the above, one liquid supply line for injection pumps P _{i of} this engine M.

Трубопровод питания жидким топливом образует некоторый контур питания и содержит входной трубопровод 2 топлива C, средства обработки и обеспечения циркуляции топлива C и трубопровод 3 введения присадочной воды E в жидкое топливо C. The liquid fuel supply pipe forms a certain supply circuit and comprises an input pipe 2 of fuel C, means for processing and circulating fuel C, and a pipe 3 for introducing additive water E into liquid fuel C.

На фиг. 2 представлена блок-схема устройства питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с прилагаемым изобретением. И в этом устройстве в качестве присадочной жидкости используется вода. In FIG. 2 is a block diagram of a liquid fuel supply device of a diesel internal combustion engine in accordance with the attached invention. And in this device, water is used as an additive fluid.

Это устройство питания жидким топливом C дизельного двигателя M внутреннего сгорания в соответствии с предлагаемым изобретением содержит также трубопровод питания 1 жидким топливом инжекционных насосов P_i данного двигателя M.This liquid fuel supply device C of a diesel internal combustion engine M according to the invention also comprises a liquid fuel supply pipe 1 of injection pumps P _{i of} this engine M.

Трубопровод питания 1 образует некоторый контур питания и содержит входной трубопровод 2 жидкого топлива C, средства обработки и обеспечения циркуляции этого топлива C и трубопровод 3 введения воды E в топливо C. The supply pipe 1 forms a certain supply circuit and contains an inlet pipe 2 of liquid fuel C, means for processing and circulating this fuel C, and a pipe 3 for introducing water E into the fuel C.

Устройство питания жидким топливом C дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с предлагаемым изобретением отличается от описанных выше устройств питания, существующих на сегодняшнем уровне техники в данной области, тем, что трубопровод 3 введения воды E в трубопровод питания 1 жидким топливом располагается непосредственно на входе части 4 трубопровода питания 1, который обеспечивает питание жидким топливом инжекционных насосов P_i двигателя M.A liquid fuel supply device C of a diesel internal combustion engine in accordance with the invention differs from the power devices described above in the state of the art in that the water supply line 3 E to the liquid fuel supply line 1 is located directly at the inlet of part 4 supply line 1, which provides liquid fuel for injection pumps P _{i of} engine M.

Кроме того, перекрывной клапан 5, способный перекрыть трубопровод питания 1, располагается непосредственно на выходе упомянутой части 4 этого трубопровода питания 1, который обеспечивает подачу жидкого топлива к инжекционным насосам P_i двигателя M.In addition, the shutoff valve 5, capable of shutting off the supply pipe 1, is located directly at the outlet of the aforementioned part 4 of this supply pipe 1, which supplies liquid fuel to the injection pumps P _{i of the} engine M.

Этот перекрывной клапан 5 может работать в соответствии с некоторым первым способом функционирования, обозначенным позицией A, или в соответствии с некоторым вторым способом функционирования, обозначенным позицией B. This shut-off valve 5 may operate in accordance with some first mode of operation, indicated by A, or in accordance with some second mode of operation, indicated by B.

В соответствии с предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения конец трубопровода 3 введения воды E в трубопровод питания жидким топливом 1 представляет собой смеситель 6 воды E с жидким топливом C. According to a preferred embodiment of the invention, the end of the water supply line 3 E to the liquid fuel supply line 1 is a mixer 6 of water E with liquid fuel C.

Смеситель 6 в предпочтительном варианте реализации обладает такими характеристиками, которые обеспечивают получение эмульсии, в которой капельки воды имеют размеры, не превышающие 0,5 мм. The mixer 6 in a preferred embodiment has such characteristics as to provide an emulsion in which water droplets have dimensions not exceeding 0.5 mm.

Трубопровод питания жидким топливом 1 инжекционных насосов P_i двигателя M содержит измерительное устройство 7, предназначенное для измерения расхода жидкого топлива, циркулирующего в трубопроводе питания 1.The liquid fuel supply pipe 1 of the injection pumps P _{i of the} engine M comprises a measuring device 7 for measuring the flow rate of liquid fuel circulating in the supply pipe 1.

Упомянутое выше устройство 7 измерения расхода управляет устройством регулирования 8 расхода присадочной воды, инжектируемой в трубопровод питания 1 жидким топливом инжекционных насосов двигателя M. The flow metering device 7 mentioned above controls the control device 8 for the flow rate of the filler water injected into the liquid fuel supply line 1 of the injection pumps of the engine M.

Приведенное ниже описание касается функционирования устройства питания жидким топливом дизельного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с предлагаемым изобретением. The following description relates to the operation of a liquid fuel supply device of a diesel internal combustion engine in accordance with the invention.

В том случае, когда фактическая нагрузка данного дизельного двигателя не превышает некоторой наперед заданной величины, составляющей, например, от 20% до 50% его номинальной нагрузки, клапан перекрытия 5 функционирует в соответствии с вариантом его функционирования, обозначенным на фиг. 2 позицией A, и введение присадочной воды в контур подачи жидкого топлива на вход инжекционных насосов двигателя не производится. In the case when the actual load of a given diesel engine does not exceed a certain predetermined value, comprising, for example, from 20% to 50% of its rated load, the shutoff valve 5 operates in accordance with a variant of its operation, indicated in FIG. 2 by position A, and the introduction of filler water into the liquid fuel supply circuit at the inlet of the engine injection pumps is not performed.

В этом случае данный дизельный двигатель функционирует с контуром питания известной конфигурации. In this case, this diesel engine operates with a power circuit of known configuration.

Перед запуском данного дизельного двигателя этот контур питания жидким топливом позволяет обеспечить подогрев различных устройств, а также очистку или промывку топливных трактов. Before starting this diesel engine, this liquid fuel supply circuit allows heating of various devices, as well as cleaning or flushing of the fuel paths.

В процессе функционирования данного дизельного двигателя в режимах, где его фактическая нагрузка превышает упомянутый выше диапазон от 20% до 50% его номинальной нагрузки, присадочная вода, предназначенная, например, для снижения содержания окислов азота, вводится в трубопровод питания данного двигателя жидким топливом. In the process of functioning of a given diesel engine in modes where its actual load exceeds the range mentioned above from 20% to 50% of its rated load, additive water intended, for example, to reduce the content of nitrogen oxides, is introduced into the fuel supply pipe of this engine with liquid fuel.

Совместно с этим введением воды в трубопровод жидкого топлива клапан перекрытия функционирует в соответствии со способом, обозначенным на фиг. 2 позицией B, следствием чего является размыкание контура. Together with this introduction of water into the liquid fuel pipeline, the shutoff valve operates in accordance with the method indicated in FIG. 2 by position B, resulting in an open circuit.

Это размыкание исключает возможность формирования слишком большого объема смеси воды с жидким топливом; циркулирующей в трубопроводе питания, имеющего малую инерционность к изменениям пропорции вводимой в жидкое топливо воды и обеспечивающего возможность возвращения за достаточно короткое время к функционированию в контуре питания жидким топливом без присадочной воды. This opening eliminates the possibility of forming too large a mixture of water with liquid fuel; circulating in the supply pipe, having a low inertia to changes in the proportion of water introduced into the liquid fuel and providing the possibility of returning to operation in the liquid fuel supply circuit without additive water in a fairly short time.

Достаточно малое расстояние, предусмотренное между точкой введения воды и блоком питания инжекционных насосов, связанное с отсутствием циркуляции в контуре, обеспечивает возможность введения воды в достаточно грубых пропорциях, что приводит к образованию неустойчивой или нестабильной смеси жидкого топлива с водой, но обеспечивает корректное локальное распределение воды и жидкого топлива. The sufficiently small distance provided between the water injection point and the injection pump power supply unit, due to the lack of circulation in the circuit, makes it possible to introduce water in rather coarse proportions, which leads to the formation of an unstable or unstable mixture of liquid fuel and water, but ensures the correct local distribution of water and liquid fuel.

Кроме того, эта смесь не имеет времени для ее дестабилизации перед подачей этой смеси на входы инжекционных насосов, которые в результате их функционирования обеспечивают в результате торможения более тонкую гомогенизацию смеси, в которой размеры капелек воды не превышают 10 мкм. In addition, this mixture does not have time to destabilize it before feeding this mixture to the inlet of the injection pumps, which, as a result of their functioning, provide, as a result of braking, finer homogenization of the mixture, in which the size of the water droplets does not exceed 10 microns.

Упомянутое устройство измерения расхода жидкого топлива, обеспечивающее управление расходом воды, гарантирует получение фиксированной пропорции количества воды в жидком топливе. Said liquid fuel flow measuring device, which controls the flow of water, guarantees a fixed proportion of the amount of water in the liquid fuel.

Claims

1. A liquid fuel supply device (C) for a diesel internal combustion engine, comprising a liquid supply line (1) for injection fuel pumps Pi of a diesel engine, the supply line (1) forming a power circuit and comprising an inlet line (2) for liquid fuel (C), means for processing and circulating this liquid fuel (C) and a pipe (3) for introducing a filler liquid (E) into a liquid fuel (C), characterized in that the point of attachment of the pipe (3) for introducing the filler liquid into the supply pipe (1) liquid fuel is located directly at the inlet of part (4) of this power supply pipe (1), which supplies liquid fuel to the inputs of injection pumps (4A) of this diesel engine, as well as the fact that the shutoff valve (5) is configured to shut off the power supply pipe ( 1) liquid fuel, located directly behind part (4) of the liquid fuel supply pipe (1), which supplies this liquid fuel to the injection pumps (4A) of this diesel engine.

2. The power device in accordance with claim 1, characterized in that the point of attachment of the pipe (3) introducing the filler liquid (E) to the pipe (1) supplying liquid fuel (C) is a mixer (6) of the filler liquid (E) and liquid fuel (C).

3. The power device in accordance with claim 2, characterized in that the mixer (6) is made in such a way that the droplets of the filler liquid have dimensions not exceeding 0.5 mm.

4. A power device in accordance with any one of claims 1 to 3, characterized in that the fuel supply pipe (1) of liquid fuel injection pumps (4A) of this internal combustion engine comprises a device for measuring (7) the flow rate of fuel circulating in the pipe (1) liquid fuel supply, moreover, this measuring device (7) controls the control device (8) of the flow rate of the additive liquid introduced into the liquid fuel supply pipe (1) of the given diesel engine.

Priority on points:
paragraphs 1, 2 and 4 - 12/21/1995;
Clause 3 - 01/10/1996.