SU1278474A1

SU1278474A1 - Method of diesel engine operation

Info

Publication number: SU1278474A1
Application number: SU833548610A
Authority: SU
Inventors: Георгий Тигранович Газарян; Олег Борисович Леонов; Николай Антонович Иващенко; Владимир Сергеевич Рогов; Валентина Петровна Шкаликова
Original assignee: МВТУ им.Н.Э.Баумана; Ордена Дружбы Народов Университет Дружбы Народов Им.Патриса Лумумбы
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1986-12-23

Abstract

СПОСОБ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ, заключающийс в подаче и сжигании в цилиндре дизел смеси дизельного и легкого топлива, причем дизельное топливо подают насосом высокого давлени через нагнетательный клапан с разгружающим по ском по нагнетательному трубопроводу через форсунку закрытого типа, а легкое топливо подают от источника низкого давлени через невозвратный клапан в тот же нагнетательный трубопровод через ту же форсунку в количестве, не превышающем 60% от общего количества подаваемых топлив, отличающийс тем, что, с целью повыщени экономичности , в качестве легкого топлива используют смесь углеводородов нормального парафинового строени CnHzn-i-t с числом атомов углерода от п ти до дес ти, вл ющихс продуктами пр мого синтеза окиси углерода СО и водорода На, причем долю легких топлив в цикловой подаче gn при изменении нагрузки и частоты п вращени дизел ограничивают по максимуму следующими , предельными значени ми: при п 1,1пн и g A DIESEL WORKING METHOD consisting in feeding and burning a diesel and light fuel mixture in a diesel cylinder, diesel fuel being supplied by a high pressure pump through a discharge valve with a discharge pipe through a closed type nozzle, and light fuel is supplied from a low pressure source through a non returnable a valve in the same discharge pipe through the same nozzle in an amount not exceeding 60% of the total amount of fuel supplied, characterized in that, in order to increase eco As a light fuel, a mixture of CnHzn-it normal paraffin hydrocarbons with the number of carbon atoms from five to ten, which are products of the direct synthesis of carbon monoxide CO and hydrogen Na, is used as a light fuel, and the proportion of light fuels in the cycle supply gn when the load changes and the frequencies n of the diesel rotation are limited to the maximum by the following limiting values: for n 1.1 p and g

Description

Изобретение относитс к дизелестроению, а также к применению в дизел х альтернативных топлив.This invention relates to the diesel engine industry, as well as to the use of alternative fuels in diesel engines.

Известен способ работы дизел , заключающийс в подаче и сжигании в цилиндре дизел смеси дизельного и легкого топлива, причем дизельное топливо подают насосом высокого давлени через нагнетательный клапан с разгружающим по ском по нагнетательному трубопроводу через форсунку закрытого типа, а легкое топливо подают от источника низкого давлени через невозвратный клапан в тот же нагнетательный трубопровод через ту же форсунку в количестве , не превышающем 60% от общего количества подаваемььх топлив. При таком осуществлении способа работы дизел топливный насос высокого давлени не подвергаетс действию легких малов зких фракций . Кроме того, не требуетс наличие больших герметичных емкостей дл смешанных топлив, не происходит большего усложнени системы топливоподачи. Дл стабильной экономич {ой и эффективной работы по известному способу добавка, например, спирта к дизельному топливу не должна превышать 60% от общей дозы подаваемого топлива 1 .A known method of operating a diesel engine consists in supplying and combining a mixture of diesel and light fuel in a diesel cylinder, diesel fuel being supplied by a high-pressure pump through a discharge valve with a discharge line discharging through the injection nozzle, and light fuel is supplied from a low-pressure source through non-return valve in the same discharge pipe through the same nozzle in an amount not exceeding 60% of the total amount of fuel supplied. With this implementation of the diesel engine operation method, the high-pressure fuel pump is not exposed to light, lightly fractions. In addition, the presence of large hermetic tanks for mixed fuels is not required, and the fuel supply system is not more complicated. For a stable economical and efficient work by a known method, the addition of, for example, alcohol to diesel fuel should not exceed 60% of the total dose of fuel supplied 1.

Однако с уменьшением скорости вращени коленчатого вала и нагрузки на дизель оптимальное протекание рабочего процесса обеспечиваетс при снижении доли легкого топлива в подаваемой смеси. Простое уменьшение количества подаваемого в цилиндр легкого топлива без регулировани на оптимум нротекани рабочего процесса снижает экономичность. Таким образом, с точки зрени расширени топливных ресурсов дл дизелей и дл уменьшени расходовани дизельного топлива целесообразно увеличивать долю легкого топлива в топливной смеси, по при этом наблюдаетс ухудшение протекани рабочего нроцесса дизел , выражающеес в нестабильности работы дизел , в ухудшении показателей его работы.However, with a decrease in the rotational speed of the crankshaft and the load on the diesel engine, the optimal flow of the working process is achieved while reducing the proportion of light fuel in the feed mixture. Simply reducing the amount of light fuel fed to the cylinder without adjusting for optimum flow through the process reduces efficiency. Thus, from the point of view of the expansion of fuel resources for diesel engines and in order to reduce the consumption of diesel fuel, it is advisable to increase the proportion of light fuel in the fuel mixture, thus a deterioration in the flow of the diesel working process, expressed in the instability of diesel operation, in deterioration of its performance is observed.

Цель изобретени - повыщение экономичности .The purpose of the invention is to increase efficiency.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу работы дизел , заключающемус в подаче и сжигании в цилиндре дизел смеси дизельного и легкого топлив, причем дизельное топливо подают насосом высокого давлени через нагнетательный клапан с разгружающим по ском по нагнетательному трубопроводу через форсунку закрытого тина, а легкое топливо подают от источника низкого давлени через невозвратный клапан в тот же нагнетательный трубопровод через ту же форсунку в количестве , не превышающем 60% от общего количества подаваемых топлив, в качестве легкого топлива используют смесь углеводородов нормального парафинового строени С.пНгн+г с числом атомов углерода отThis goal is achieved in that, according to the method of operation of a diesel engine, which involves supplying and burning a mixture of diesel and light fuels in a diesel cylinder, diesel fuel is supplied by a high-pressure pump through a discharge valve with a discharge pipe discharging through an injection line, and light fuel is supplied from a low pressure source through a non-return valve to the same discharge pipe through the same nozzle in an amount not exceeding 60% of the total amount of fuel supplied, as a light fuel, a mixture of normal paraffin hydrocarbons Structures S.pNgn + r with carbon atoms

п ти до дес ти, вл ю1дихс продукта.ми пр мого синтеза окиси углерода СО и водорода Нг, причем долю легких топлив в цикловой подаче ц при изменении нагрузки иfive to ten, is a product of direct synthesis of carbon monoxide CO and hydrogen Ng, moreover, the proportion of light fuels in the cycle feed

частоты п вращени дизел ограничивают по максимуму следующими предельными значени ми: при п 1,1пн и §ц (0,1 - 0,6)§и,ндолю легких топлив ограничивают значени ми от О до 50%, а при §ц (0,6- 1,0)gnH - от 50 до 30%, при п 0,7п„the frequency n of the diesel rotation is limited to the maximum by the following limit values: with n 1.1p and gp (0.1 - 0.6) g, limit the range of 0 to 50% for light fuels, and g / g (0 , 6-1,0) gnH - from 50 to 30%, with n 0.7 p „

и §ц (0,5--0,8)§цн - от О до 50%, а при gu (0,5--l,0)g4s - от 50 до 40%, и при п 0,32пн и g4 (0,25-0,7) g4H - от О до 45%, а при gц (0,7-l,0)g4B - от 45 до 40%, где пн - номинальна частота вращени ; gцн- номинальна циклова подача топлива.and §ц (0.5--0.8) §tsn - from O to 50%, and with gu (0.5 - l, 0) g4s - from 50 to 40%, and with n 0.32 pn and g4 (0.25-0.7) g4H - from O to 45%, and at gts (0.7-l, 0) g4B - from 45 to 40%, where mon is the nominal rotation frequency; gcn is the nominal cycle fuel supply.

Па фиг. 1 приведена схема устройства дл реализации способа; на фиг. 2 - осциллограмма изменени давлени в нагнетательном штуцере насоса высокого давлени ;Pa figs. 1 shows a diagram of an apparatus for implementing the method; in fig. 2 is an oscillogram of the pressure change in the injection nozzle of a high pressure pump;

на фиг. 3 - зависимость предельного содержани легкого топлива в цикловой подаче от величины подачи при посто нной частоте вращени п 1,1 Пн; на фиг. 4 - то же, при п 0,32пн; на фиг. 5 - то же, приin fig. 3 - dependence of the limiting content of light fuel in the cycle feed on the feed rate at a constant frequency of rotation n 1.1 Mon; in fig. 4 - the same, with p 0.32; in fig. 5 - the same as

п 0,7П},; на фиг. 6 - предельно допустимые содержани легкого топлива в цикловой подаче в зависимости от нагрузки и от частоты вращени .p 0.7 p}; in fig. 6 shows the maximum permissible contents of light fuel in the cycle feed depending on the load and on the rotation frequency.

Устройство дл реализации способа содержит топливный насос высокого давлени A device for implementing the method comprises a high pressure fuel pump.

1 с нагнетательным клапаном 2, имеющим разгрузочный по сок, нагнетательный трубопровод 3, форсунку 4 закрытого типа, дополнительный канал 5 св занный через невозвратный клапан 6 с источником 7 легкого топлива (подаваемым под низким давлением1 with an injection valve 2 having a discharge pipe 3, discharge pipe 3, a closed type nozzle 4, an additional channel 5 connected through a non-return valve 6 with a source of light fuel 7 (supplied under low pressure

При работе насоса I дизельное топливо через клапан 2 по нагнетательно.му трубоп .роводу 3 подаетс к форсунке 4. На осциллограмме (фиг. 2) позицией.показано изменение давлени в щтуцере насоса 1 при впрыске топлива. При отсечке подачи топлива , когда нагнетательный клапан 2 своим разгрузочным ю ском отсасывает топливо из трубопровода 3, в последнем возникают волны давлени а и разрежени б. При подходе волны разрежени б к невозвратному клапану 6 последний открываетс и легкое топливо подаетс из источника 7 по каналу 5 в нагнетательный трубопровод 4. Легкое топливо в трубопроводе 3 образует с дизельным топливом эмульсию, котора и подаетс через форсунку 4 в цилиндр двигател . Количество подаваемого легкого топлива может измен тьс из.менением отсасывающего объема по ска клапана 2, изменением параметров клапана 6, изменением давлени When the pump I is operating, the diesel fuel through the valve 2 is fed to the injection pipe 3 to the injector 4. The position on the oscillogram (Fig. 2) shows the change in pressure in the pump 1 connector when fuel is injected. When the fuel supply is cut off, when the discharge valve 2 with its unloading suction sucks the fuel out of the pipeline 3, in the latter pressure and a depression waves b. When a rarefaction wave b approaches the non-return valve 6, the latter opens and light fuel is supplied from source 7 through channel 5 to discharge pipe 4. Light fuel in line 3 forms an emulsion with diesel fuel, which is fed through nozzle 4 into the engine cylinder. The amount of light fuel supplied can be changed by changing the suction volume of valve 2, changing the parameters of valve 6, changing the pressure

от источника 7. Однако величина доли легкого топлива должна быть ограничена по следующим причинам. Чрезмерное увеличение доли легкого топлива может привести кfrom source 7. However, the proportion of light fuel should be limited for the following reasons. An excessive increase in the proportion of light fuel can lead to

нарушению стабильности работы двигател (пропуски воспламенени ), что имеет место преимуш,ественно при малых частотах враплени . Увеличение доли легкого топлива может существенно увеличить жесткость сгорани , увеличить максимальное давление сгорани , а также привести к ухудшению всего процесса сгорани за счет увеличени задержки воспламенени из-за повышенной испар емости легких углеводородов и снижени температуры в камере сгорани , что сопровождаетс снижением развиваемой двигателем мощности. Кроме того, ограничение доли подаваемого легкого топлива может быть вызвано стремлением сохранить на неизменном (по сравнению с работой на дизельном топливе) уровне выбросы окисла азота. Расчетным путем или с привлечением аналогий решить задачу выбора процентного соотношени компонентов в смеси топлив не вбзможно, поскольку на параметры цикла оказывают вли ние многочисленные факторы , имеющие сложные св зи и часто противоположное вли ние.violation of the stability of the engine (misfire), which takes place advantageously at low incidence frequencies. Increasing the proportion of light fuel can significantly increase the stiffness of the combustion, increase the maximum combustion pressure, and also lead to deterioration of the entire combustion process due to increased ignition delay due to increased evaporation of light hydrocarbons and a decrease in temperature in the combustion chamber, which is accompanied by a decrease in engine power. In addition, the limitation of the share of light fuel supplied can be caused by the desire to keep nitrogen oxide emissions at a constant (compared to work on diesel fuel) level. It is not possible to calculate the percentage ratio of components in a mixture of fuels by calculation or by drawing analogies, since the parameters of the cycle are influenced by many factors that have complex connections and often have the opposite effect.

На фиг. 3-5 показаны предельно допустимые концентрации добавок легкого топлива состава Cs-Сю. Ограничение св зано с по влением нестабильной работы дизел (на малых и средних нагрузках), по влением на средних нагрузках чрезмерных максимальных давлений PZ, (увеличение PZ более, чем на 10% прин то недопустимым), а также снижением среднего индикаторного давлени Р. (снижение Pi. более, чем на 5% по сравнению с дизельным циклом прин то недопустимым). Последнее ограничивает процент легкого топлива преимущественноFIG. 3-5 shows the maximum allowable concentrations of additives of light fuel composition Cs-Xu. The restriction is associated with the occurrence of unstable diesel operation (at low and medium loads), the appearance of excessive maximum pressures PZ at medium loads (an increase in PZ of more than 10% is unacceptable), as well as a decrease in the average indicator pressure P. ( a decrease in Pi by more than 5% compared with the diesel cycle is unacceptable). The latter limits the percentage of light fuel mainly

на высоких нагрузках. Крива в служит ограничением по превышению жесткости дизельного цикла не более, чем на 10%. На этот показатель в эксплуатационном плане легче вли ть, чем на экономичность и эффективность , поэтому, хот жесткость циклов и превышает аналогичный показатель циклов работы на дизельном топливе более, чем на 10%, в эксплуатации наиболее рационально будет ограничить добавку легкого топлива в соответствии с кривыми г, поскольку жесткость незначительно превысит рекомендуемые пределы. На фиг. 6 кривые д образуют поверхность, координаты которой определ ют оптимальную долю добавки легкого топлива к основному дизельному топливу в функции от цикловой подачи обоих топлив, а следовательно, нагрузочного режима, и от частоты вращени коленчатого вала, т.е. скоростного режима. Поверхности е ограничивают долю легкого топлива предельно допустимым превыщением уровн жесткости рабочего процесса на дизельном топливе.on high loads. The curve in serves as a limit on the excess of the rigidity of the diesel cycle by no more than 10%. Operationally, this indicator is easier to influence than efficiency and efficiency, therefore, although the rigidity of cycles exceeds that of diesel fuel by more than 10%, in operation it will be most rational to limit the addition of light fuel in accordance with the curves. g, because the stiffness slightly exceeds the recommended limits. FIG. 6, curves d form a surface, the coordinates of which determine the optimal proportion of the light fuel additive to the main diesel fuel as a function of the cycle supply of both fuels, and hence the load mode, and of the crankshaft speed, i.e. speed limit. Surfaces e limit the proportion of light fuel to the maximum allowable excess of the rigidity level of the diesel fuel process.

Таким образом, повышение экономичности путем решени задачи расширени ресурса топлива дл дизелей достигаетс применением в качестве добавки к дизельному топливу углеводородных соединений нормального парафинового р да с составом С Нгм+г при п 5-10, служащих в качестве эталонов реактивов и растворителей и вл ющил0 с продуктом пр мого синтеза из СО и Н, получаемых газификацией каменных углей. При этом наибольший эффект дает регулирование доли легкого топлива по закону, изображенному поверхност ми д (фиг. 6).Thus, the increase in efficiency by solving the problem of extending the fuel resource for diesel engines is achieved by using as an additive to diesel fuel hydrocarbon compounds of the normal paraffin series with the composition C Ngm + g with n 5-10 serving as standards of reagents and solvents and being product of direct synthesis from CO and H, obtained by gasification of coal. In this case, the regulation of the proportion of light fuel according to the law depicted by the surfaces of g (Fig. 6) gives the greatest effect.

0.2 04 0.6 0.8 W ди, Фиг.З0.2 04 0.6 0.8 W di, Fig.Z

Claims

DIESEL OPERATION METHOD, which consists in supplying and burning a mixture of diesel and light fuel in a diesel cylinder, moreover, diesel fuel is supplied by a high pressure pump through a discharge valve with an unloading girdle through a discharge pipe through a closed nozzle, and light fuel is supplied from a low pressure source through a non-return valve into the same discharge pipe through the same nozzle in an amount not exceeding 60% of the total amount of fuel supplied, characterized in that, in order to increase the economy In fact, a mixture of hydrocarbons of normal paraffin structure С „Н ₂ ц- | -g with the number of carbon atoms from five to ten, which are products of direct synthesis of carbon monoxide CO and hydrogen Н ₂ , is used as light fuel, and the fraction of light fuels in the cyclic feed g ₄ when changing the load and the speed n of the diesel engine’s rotation, they are limited to the maximum by the following limiting values: when n = 1.1 p _n and g ₄ = (0.1-0.6) g ^ ”the fraction of light fuels is limited by values from 0 to 50%, and for g „= (0.6 — l, 0) g _u .H — from 50 to 30%, for η = 0.7n _i and g ₄ = (0.5-1.0.8) g ₄ "- from 0 to 50%, and when g ₄ = (0,5-1,0) g ₄ "- from 50 to 40%, and η = _I 0,32p g« = = (0,25-0,7) g ₄ - from 0 to 45%, and when g ₄ = (0.7-1.0) g ₄ H - from 45 to 40%, where p _n is the nominal speed; g4H - nominal cyclic fuel supply.