Топливная система для подачи биотоплив в камеру сгорания дизеля

Топливная система для подачи биотоплив в камеру сгорания дизеля предназначена для решения проблем энергосбережения дизелей – применения для их питания смеси традиционного топлива и биотоплива (растительные масла).

Наличие кислорода в молекуле масел, при определенных условиях создает предпосылки для уменьшения токсичности отработавших газов дизеля. Однако практика показывает, что в случае применения в дизелях отмеченных смесей может наблюдаться: ухудшение пусковых качеств дизеля, что объясняется ухудшением мелкости распыливания смеси в следствие более высокой вязкости растительных масел; увеличение коксования распылителей; увеличение на частичных нагрузках двигателя выброса токсичных составляющих отработавших газов.

Предлагаемая топливная система (рис. 1) направлена на устранение указанных негативных последствий применения биотоплив путем оптимизации характеристик массового состава смеси и мелкости ее распыливания с учетом многорежимности дизеля и особенности его рабочего цикла.

Система включает в себя два топливных насоса высокого давления (ТНВД) для подачи к каждой из форсунок дизеля соответственно традиционного топлива (ТНВД 2) и биотоплива (ТНВД 11). Характерная особенность форсунки 6 – наличие двух каналов (первый канал 8, 10 и второй канал 9, 14) для подвода компонентов смеси к общей полости V_{ф см}, расположенной у основания запирающей кромки иглы распылителя.

Система позволяет осуществлять:

1. Изменение массового состава смеси в процессе единичного рабочего цикла, оптимизируя тем самым процессы смесеобразования и сгорания, в частности, в конечной фазе впрыскивания, когда наблюдается недостаток кислорода в зоне горения энергоносителя.

Рис. 1. Топливная система для подачи биотоплив:

1, 12 – баки для хранения дизельного топлива и биотоплива, соответственно; 2 – топливный насос высокого давления для подачи дизельного топлива; 3 – обратный клапан; 4 – плунжер; 5 – дополнительный объем; 6 – корпус форсунки; 7 – корпус распылителя; 8, 9, 10 – каналы в корпусе распылителя; 11 – топливный насос высокого давления для подачи биотоплива; 13 – игла распылителя; 14 – осевой канал в игле распылителя; р_а – давление в аккумуляторе 3

2. Полное отключение подачи биотоплива, обеспечивая тем самым удовлетворительную мелкость распыливания на режимах пуска и частичных нагрузок. Это позволяет сохранить пусковые качества дизеля и его эксплуатационные характеристики в условиях многорежимности.

Испытания системы осуществлялись на дизеле Владимирского тракторного завода модели Д-120 (рис. 2). Опыты показали ее работоспособность и эффективность. В частности, применение смеси с 15 % содержанием рапсового масла, позволило на режиме максимального крутящего момента двигателя уменьшить содержание сажи в отработавших газах на 25 %. При этом на частичных нагрузках, при p_e < 0,3 МПа не наблюдалось значимых изменений характеристик дизеля.

Рис. 2. Дизель Д-120 с системой подачи биотоплив

При разработке форсунки использованы следующие патенты:

1. Патент №2029128. РФ МКИ F 02 М 43/04. Форсунка для дизеля / В.Н. Луканин, В.И. Мальчук, В.И. Трусов. – Опубл. 20.02.95. – Бюл. № 5.
2. Патент №2204048. РФ МКИ F 02 М 43/04. Система подачи смесевого топлива для дизеля / В.Н. Луканин, В.И. Мальчук, А.Ю. Дунин. – Опубл. 10.05.2003. – Бюл. № 13.

Контактная информация

Разработчики: к.т.н., с.н.с. Мальчук Валерий Иванович,

                         к.т.н., доц. Дунин Андрей Юрьевич.

8(499)1550461, a_dunin@mail.ru – А.Ю. Дунин