Патент на изобретение №2295054

(54) СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива и топливогазовой смеси в двигатель внутреннего сгорания. Изобретение позволяет снизить потребление и стоимость топлива. Система подачи топлива для двигателя содержит средства для подачи дизельного топлива в двигатель; средства для подачи сжиженного газа одновременно с дизельным топливом в двигатель, причем средства для подачи сжиженного газа включают форсунку для впрыскивания сжиженного газа в двигатель и средства управления работой форсунки, и средства для охлаждения сжиженного газа таким образом, чтобы сжиженный газ, подаваемый в форсунку, не испарялся и не образовывал пузырьки. Форсунка для подачи сжиженного газа для впрыскивания сжиженного газа в двигатель включает корпус форсунки; канал, выполненный в корпусе форсунки, причем канал содержит седло запорной иглы, определяющее отверстие; запорную иглу, расположенную в канале и предназначенную для перекрывания отверстия в седле и установленную с возможностью перемещения в направлении от седла запорной иглы для открывания отверстия и обеспечения возможности прохода сжиженного газа, предназначенного для впрыскивания, из форсунки; средства для перемещения запорной иглы из положения, удаленного от седла запорной иглы в положение прижима к седлу запорной иглы и обратно для выборочного открывания и закрывания форсунки; отверстие в корпусе форсунки, сообщенное с каналом так, чтобы обеспечивать возможность поступления сжиженного газа в корпус форсунки через отверстие и в канал в направлении, поперечном запорной игле. Проход в корпусе форсунки направлен от канала к верхней части корпуса форсунки для обеспечения возможности перемещения пузырьков от области вблизи отверстия через канал и в верхнюю часть корпуса форсунки. Остальные варианты системы и форсунки представлены в пп.14, 15, 19, 26, 29, 34, 38 формулы. 9 н. и 36 з.п. ф-лы, 8 ил.

Область использования изобретения

Настоящее изобретение относится к системе подачи топлива. В одном варианте исполнения посредством настоящего изобретения производят подачу сжиженного газа в двигатель с воспламенением от сжатия для сжигания его вместе с дизельным топливом. В другом варианте исполнения посредством настоящего изобретения производят подачу сжиженного газа в двигатель с искровым зажиганием в качестве специального топлива. В настоящей заявке под термином «сжиженный газ» понимают сжиженный нефтяной (попутный) газ, смесь метанола и этанола, пропан и бутан в любых количественных соотношениях и подобные топлива.

Предпосылки к созданию изобретения

Известно, что для того чтобы снизить потребление и стоимость топлива, сжиженный нефтяной газ можно подавать вместе с дизельным топливом в цилиндры дизельного двигателя.

В Австралийской заявке на патент №71909/00 описана система подачи топлива, посредством которой подают сжиженный нефтяной газ в контролируемом соотношении для обеспечения правильной работы двигателя.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к дальнейшему усовершенствованию системы подачи (топлива), которая, хотя и особенно подходит для дизельных двигателей, может быть использована в других двигателях, а также применена в двигателях, в которых используют как процесс искрового зажигания, так и процесс воспламенения от сжатия.

Первая отличительная особенность изобретения заключается в том, что создана система подачи топлива для двигателя, содержащая средства для подачи дизельного топлива в двигатель; средства для подачи сжиженного газа одновременно с дизельным топливом в двигатель, причем средства для подачи сжиженного газа включают форсунку для впрыскивания сжиженного газа в двигатель и средства управления работой форсунки, и средства для охлаждения сжиженного газа таким образом, чтобы сжиженный газ, подаваемый в форсунку, не испарялся и не образовывал пузырьки. При этом форсунка впрыскивает сжиженный газ во впускной коллектор двигателя, а средствами для подачи дизельного топлива в двигатель также подают дизельное топливо во впускной коллектор двигателя или цилиндр двигателя.

Форсунка включает кожух форсунки и корпус форсунки, расположенный в этом кожухе.

Система подачи топлива также включает систему сбора пузырьков, причем система сбора пузырьков содержит средства для сбора пузырьков пара из сжиженного газа, образующихся при подаче сжиженного газа в форсунку; систему для сжиженного газа для приема пузырьков и гашения пузырьков сжиженного газа; и средства для возврата, предназначенные для возврата сжиженного газа без пузырьков в виде пара в двигатель.

В системе подачи топлива согласно изобретению на средство управления поступает информация от одного или более из средств: датчика топлива для определения температуры сжиженного газа, предназначенного для подачи в двигатель; средств для определения давления топлива при подаче сжиженного газа в форсунку; средств для определения температуры двигателя; средств для определения температуры воздуха, подаваемого через воздухозаборник в двигатель; средств для определения положения дроссельной заслонки для определения положения педали газа; датчика угла кулачка для определения положения кулачка двигателя; средств для определения давления на впуске двигателя для определения давления воздуха в воздухозаборнике двигателя.

При этом средства для поддержания содержат кожух для приема сжиженного газа; форсунку, установленную в кожухе и снабженную впуском для топлива для сжиженного газа для обеспечения возможности прохода сжиженного газа в форсунку и выпуском для жидкого топлива для впрыскивания сжиженного газа из форсунки в цилиндры двигателя; камеру в кожухе, которым, по меньшей мере, частично окружают форсунку также для приема сжиженного газа для обеспечения возможности окружения форсунки сжиженным газом для охлаждения форсунки с целью поддержания сжиженного газа в форсунке в жидком состоянии для впрыскивания из форсунки; выпуск камеры для предоставления возможности выхода находящегося в камере пара и любого сжиженного газа из камеры; регулятор давления для регулирования давления пара и сжиженного газа в камере для поддержания охлаждения форсунки посредством испарения сжиженного газа в камере; испарительный блок, соединенный с выпуском для поддержания пара из камеры в парообразном состоянии и преобразования любого сжиженного газа, полученного из камеры, в парообразное состояние; и трубопровод для пара для подачи сжиженного газа в парообразном состоянии к цилиндру двигателя.

Создана также форсунка для подачи сжиженного газа для впрыскивания сжиженного газа в двигатель, включающая корпус форсунки; канал, выполненный в корпусе форсунки, причем канал содержит седло запорной иглы, определяющее отверстие; запорную иглу, расположенную в канале и предназначенную для перекрывания отверстия в седле, и установленную с возможностью перемещения в направлении от седла запорной иглы для открывания отверстия и обеспечения возможности прохода сжиженного газа, предназначенного для впрыскивания, из форсунки; средства для перемещения запорной иглы из положения, удаленного от седла запорной иглы в положение прижима к седлу запорной иглы и обратно для выборочного открывания и закрывания форсунки; отверстие в корпусе форсунки, сообщенное с каналом так, чтобы обеспечивать возможность поступления сжиженного газа в корпус форсунки через отверстие и в канал в направлении, поперечном запорной игле; проход в корпусе форсунки, направленный от канала к верхней части корпуса форсунки для обеспечения возможности перемещения пузырьков от области вблизи отверстия через канал и в верхнюю часть корпуса форсунки; средства для охлаждения форсунки для поддержания сжиженного газа в жидкой фазе до впрыскивания форсункой.

Предпочтительно средства управления включают электрическую катушку, которая возбуждается для оттягивания запорной иглы в направлении от седла запорной иглы, и возбуждение прекращается для возвращения запорной иглы к контакту с седлом запорной иглы, и средства для поджима запорной иглы в направлении седла запорной иглы. Проход включает камеру форсунки, расположенную над запорной иглой, и в которой пузырьки, образующиеся во время впрыскивания сжиженного нефтяного газа из форсунки, могут подниматься вверх в камеру.

Предпочтительно камера присоединена к системе для пара из сжиженного нефтяного газа для приема и гашения пузырьков из сжиженного газа и последующего возврата сжиженного нефтяного газа в двигатель. Причем система для пара возвращает сжиженный газ с погашенными пузырьками в парообразном состоянии в воздухозаборник двигателя.

Согласно изобретению создана также система подачи топлива двигателя, включающая средства для подачи сжиженного газа в двигатель; средства для сбора пузырьков пара из сжиженного газа, которые могут образовываться при подаче сжиженного газа в двигатель; средства для возврата пара в воздухозаборник двигателя.

При этом форсунка для подачи сжиженного газа в двигатель включает корпус форсунки; канал в корпусе форсунки; седло запорной иглы, выполненное в канале и определяющее отверстие; запорную иглу, установленную в канале так, чтобы она садилась на седло запорной иглы, чтобы закрывать отверстие и предотвращать эжекцию сжиженного газа через отверстие, и так, чтобы была возможность хода запорной иглы на определенную величину от седла запорной иглы, чтобы предоставить возможность впрыскивания сжиженного газа через отверстие; средства управления для перемещения запорной иглы в направлении к седлу запорной иглы и от седла запорной иглы; тракт для потока пузырьков в форсунке для сбора пузырьков сжиженного газа, которые образуются при впрыскивании сжиженного газа, от форсунки; впуск для сжиженного газа в форсунке, расположенный ниже тракта для потока пузырьков, относительно расположения форсунки, которое имеет место, когда форсунку устанавливают в двигателе, чтобы сжиженный газ мог поступать в форсунку в положении ниже тракта для потока пузырьков, для впрыскивания из форсунки, а все пузырьки, которые образуются в топливе, могли бы подниматься вверх к тракту для потока пузырьков в форсунке.

Причем тракт включает камеру, расположенную между запорной иглой и стенкой, определяющей канал; и верхнюю камеру для сбора в форсунке для приема пузырьков для подачи в систему для пара из сжиженного газа. Система для пара включает трубопровод, соединенный с верхней камерой так, чтобы пузырьки могли подниматься по трубопроводу из верхней камеры в систему, где пузырьки гасят для возврата сжиженного газа без пузырьков в воздухозаборник двигателя в парообразном состоянии.

Предусмотрен также кожух форсунки, окружающий корпус форсунки, причем кожух форсунки включает выпуск для охладителя и впуск для охладителя так, чтобы охладитель мог поступать во впуск и таким образом в кожух, чтобы окружать корпус форсунки, и выходить через выпуск для охладителя.

В другом варианте изобретения система подачи топлива для подачи сжиженного газа в цилиндры двигателя включает средства для подачи сжиженного газа для подачи сжиженного нефтяного газа; форсунку для приема сжиженного газа от средств для подачи и для впрыскивания сжиженного газа в жидкой фазе в цилиндры двигателя; средства для охлаждения сжиженного газа таким образом, чтобы сжиженный газ, подаваемый в форсунку и эжектируемый из форсунки, имел температуру ниже температуры сжиженного газа в средствах для подачи сжиженного газа, чтобы жидкость не превращалась в пар или чтобы не образовывались пузырьки в форсунке; причем средства для охлаждения включают трубопровод для подачи сжиженного газа в форсунку для охлаждения форсунки.

В системе подачи топлива форсунка включает корпус эжектора для приема сжиженного газа от средств для подачи и для эжектирования сжиженного газа из корпуса форсунки; кожух, окружающий корпус форсунки, причем кожухом определена камера между кожухом и корпусом форсунки; средства для охлаждения, дополнительно включающие отверстие в кожухе для впуска охладителя и отверстие в кожухе для выпуска охладителя, причем отверстие для впуска соединено с подачей охладителя так, чтобы охладитель можно было подавать в камеру и омывать корпус форсунки для охлаждения корпуса форсунки и, таким образом, для охлаждения сжиженного газа в корпусе форсунки.

Предпочтительно охладителем является сжиженный нефтяной газ низкого давления в жидкой фазе. Защитные средства включают средства для гашения пузырьков, предназначенные для удаления всех пузырьков, образующихся в сжиженном газе до подачи в форсунку. Также предусмотрены средства для гашения пузырьков в сочетании со средствами для охлаждения сжиженного газа для того, чтобы поддерживать температуру сжиженного газа, подаваемого в форсунку, на низком уровне, чтобы, по меньшей мере, понизить вероятность появления пузырьков или испарения в форсунке.

Форсунка размещена в кожухе, причем кожух включает проход для гашения пузырьков для обеспечения возможности подъема вверх пузырьков и пара, а форсунка расположена в кожухе ниже прохода, причем проход соединен с первым механизмом для гашения пузырьков для снижения давления пузырящегося и испаряющегося сжиженного газа; трубопровод, проходящий от первого механизма для гашения пузырьков к внешней стороне второго механизма для гашения пузырьков кожуха для перехода сжиженного газа в полностью парообразное состояние. Форсунка сообщена с впуском двигателя, а второй механизм для гашения пузырьков соединен с впуском двигателя вторичным трубопроводом так, чтобы с помощью форсунки подавать сжиженный газ, распыливаемый форсункой, а посредством второго трубопровода подавать сжиженный газ в парообразном состоянии от второго механизма для гашения пузырьков.

В еще одном варианте система для подачи топлива для подачи сжиженного газа в цилиндры двигателя включает средства для подачи сжиженного газа; множество форсунок для приема сжиженного газа от средств для подачи и впрыскивания сжиженного газа в цилиндры; по меньшей мере, один кожух, в котором установлены форсунки; впуск в одном или в каждом кожухе для приема пузырящегося сжиженного газа и для обеспечения возможности для пузырящегося сжиженного газа окружать форсунку в кожухе для охлаждения форсунки, чтобы таким образом поддерживать сжиженный газ в форсунке в жидкой фазе; выпускные средства в кожухе для выпуска пара из кожуха; испарительные средства для приема пара из кожуха и для поддержания или преобразования сжиженного газа в парообразное состояние для подачи в цилиндры двигателя; регулятор давления для регулирования давления пара в одном или в каждом кожухе.

Регулятор давления содержит диафрагму, клапанный элемент, поддерживаемый диафрагмой, для запирания впуска, и средства для поджима диафрагмы и клапанного элемента в направлении закрытого положения, так, чтобы при подъеме давления в кожухе диафрагма отжималась против действия средств для поджима для перемещения клапанного элемента в закрытое положение, а при понижении давления в кожухе под воздействием средств для поджима диафрагма перемещала клапанный элемент так, чтобы открыть впускное отверстие.

Испарительные средства включают испарительный блок для приема нагревающей среды для нагрева блока; ограничитель для ограничения потока пара через испарительный блок; и в которой благодаря нагреву блока обеспечиваются условия, при которых пар в испарительном блоке поддерживается в парообразном состоянии, а любое жидкое топливо, которое попадает в испарительный блок переходит в парообразное состояние для подачи его из испарительного блока в цилиндр двигателя.

Система подачи топлива для подачи сжиженного газа в цилиндры двигателя согласно изобретению включает кожух для приема сжиженного газа; по меньшей мере, одну форсунку, установленную в кожухе и снабженную впуском для топлива для сжиженного газа для обеспечения возможности прохода сжиженного газа в форсунку и выпуском для жидкого топлива для впрыскивания сжиженного газа из форсунки в цилиндры двигателя; камеру в кожухе, которым, по меньшей мере, частично окружают форсунку также для приема сжиженного газа для обеспечения возможности окружения форсунки сжиженным газом для охлаждения форсунки с целью поддержания сжиженного газа в форсунке в жидком состоянии для впрыскивания из форсунки; выпуск камеры для предоставления возможности выхода находящегося в камере пара и любого сжиженного газа из камеры; регулятор давления для регулирования давления пара и сжиженного газа в камере.

В этом варианте выпуск камеры соединен с испарительным устройством для поддержания пара, выходящего из камеры, в парообразном состоянии и преобразования любого сжиженного газа, поступившего из камеры, в парообразное состояние для подачи в цилиндр двигателя, а впуск для сжиженного газа в кожухе содержит первое впускное отверстие, сообщенное с впуском форсунки для топлива в форме сжиженного газа, и второе отдельное впускное отверстие для предоставления возможности входа сжиженного газа в камеру. Регулятор давления регулирует вход сжиженного газа в камеру для того, чтобы таким образом регулировать давление сжиженного газа в камере. Причем регулятор давления снабжен диафрагмой, реагирующей на давление в камере, для регулирования давления в камере.

В другом варианте система для сжиженного газа для приема пузырьков из сжиженного газа и преобразования пузырьков в жидкость или пар для возвращения в место сбора включает камеру для приема пузырьков; поплавок в камере; переключатель, связанный с поплавком; совместно действующий переключатель для включения с помощью переключателя, когда поплавок находится в предварительно заданном положении; выпуск из камеры; клапан для закрывания выпуска; причем при входе пузырьков в камеру, они могут лопаться и переходить обратно в жидкое или парообразное состояние, образуя среду, на которой поплавок плавает; вследствие чего, при повышении давления в камере из-за поступления пузырьков в камеру и их лопания с образованием жидкости или пара, поплавок выталкивается под действием давления в предварительно заданное положение так, что переключатель включает соответствующий переключатель и открывает клапан для предоставления пару возможности выхода через выпуск для поступления на место сбора.

Местом для сбора может быть просто впускной коллектор двигателя для того, чтобы пар возвращался в двигатель из испарительной системы после гашения пузырьков. Клапан содержит электромагнитный клапан, который включается посредством датчика, когда поплавок находится в предварительно заданном положении, для того чтобы открывать электромагнитный клапан для обеспечения возможности выхода пара из выпуска. Переключатель содержит магнит, соединенный с поплавком, а совместно действующий переключатель содержит датчик для определения положения магнита для того, чтобы, когда поплавок перемещается в предварительно заданное положение, магнит располагается рядом с датчиком для включения датчика, в свою очередь, для открывания клапана.

В еще одном варианте система для подачи топлива для двигателя включает кожух для содержания охлаждающей жидкости; впуск в кожухе для сжиженного газа; теплообменник, связанный с впуском для обеспечения теплообмена между сжиженным газом во впуске и охладителем в кожухе; форсунку в кожухе, в котором имеется выпуск, направленный из кожуха для соединения со впуском двигателя; проход для гашения пузырьков между впуском и форсункой, расположенный над форсункой так, чтобы пузырьки или пар из сжиженного газа, которые образуются в сжиженном газе, уходили от форсунки, а сжиженный газ в жидкой фазе проходил в форсунку; первый механизм для гашения пузырьков в кожухе и соединенный с проходом так, чтобы пузырьки из сжиженного газа и пар из сжиженного газа могли уходить из прохода в механизм для гашения пузырьков сжиженного нефтяного газа и для преобразования сжиженного нефтяного газа в жидкость, содержащую сжиженный газ с погашенными пузырьками и пар; и трубопровод в кожухе, направленный от первого механизма для гашения пузырьков к месту для сбора. Второе место содержит второй механизм для гашения пузырьков для преобразования жидкости, полученной из первого механизма для гашения, в парообразное состояние. Второй механизм для гашения пузырьков соединен посредством второго выпускного трубопровода с впуском двигателя для подачи пара из сжиженного газа в двигатель. Проход между впуском и форсункой содержит сливной Т-образный элемент. Причем Т-образный элемент содержит выпуск, соединенный с форсункой для того, чтобы сжиженный газ в жидкой фазе можно было подавать в форсунку через Т-образный элемент.

Предпочтительно система согласно изобретению включает до системы подачи топлива средства для теплообмена для приема сжатого природного газа или для охлаждения сжатого природного газа; средства для понижения давления для понижения давления сжатого природного газа до подачи сжатого природного газа в систему подачи топлива.

При этом между теплообменником и средствами для понижения давления установлен фильтр. Топливо содержит смесь сжиженного нефтяного газа и масла для двухтактного двигателя.

Установлено, что, благодаря использованию форсунки для подачи сжиженного газа согласно изобретению, с успехом подают сжиженный газ в двигатель, и при этом можно также преодолеть определенные недостатки, связанные с одновременной подачей в двигатель газообразных топлив в сочетаниях с другим топливом.

Кожух, как указано выше, предпочтительно снабжен впускным отверстием для подачи сжиженного газа и, вместе с корпусом форсунки, определяет камеру, окружающую корпус форсунки, чтобы сжиженный газ мог проходить в камеру, а затем через отверстие в канал.

В одном варианте исполнения изобретения предусмотрен блок управления двигателя, посредством которого собирают данные, относящиеся к рабочим параметрам двигателя для управления форсункой для подачи сжиженного газа.

Как указано выше, блок управления двигателя может включать систему управления двигателем или отдельную процессорную секцию. В одном варианте исполнения с помощью блока управления двигателя принимают данные от некоторых или от всех вышеперечисленных датчиков и управляют форсункой для сжиженного газа путем подачи соответствующих сигналов к электромагнитной катушке согласно данным, получаемым от датчиков.

В одном варианте исполнения изобретения с помощью системы для пара возвращают сжиженный газ с погашенными пузырьками в парообразном состоянии в двигатель. Однако в других вариантах исполнения пар может быть возвращен в каком-либо другом месте.

Дополнительная отличительная особенность изобретения направлена специально на источники образования пузырьков или испарения сжиженного газа, когда его подают в двигатель посредством системы подачи топлива. В обычных системах подачи сжиженного нефтяного газа, используемых для подачи жидкости в двигатель, как, например, в обычном автомобильном двигателе, или в сочетании с дизельным топливом в дизельный двигатель, сжиженный газ подают в воздухозаборник двигателя, где сжиженный газ испаряется и транспортируется всасываемым воздухом в цилиндры двигателя для воспламенения. Применение сжиженного газа в двигателе таким образом является вынужденным, так как сжиженный газ обычно находится в относительно охлажденном состоянии и под высоким давлением в баллоне с сжиженным газом, и когда газ подают из баллона, он испаряется при температуре окружающей среды, таким образом делая практически невозможным подачу топлива в двигатель в каком-либо ином виде, кроме как в парообразном.

Таким образом, подача сжиженного газа во впуск, где он просто превращается в пар и засасывается в двигатель всасываемым воздухом, является обычным путем подачи топлива. Переход топлива в парообразное состояние происходит в форме кипения топлива, когда топливо выходит из среды баллона с топливом, где поддерживают низкую температуру и высокое давление, и подается в воздухозаборник. При таком парообразовании или кипении образуются пузырьки топлива, и было установлено, что в результате этого в известных системах невозможно было осуществлять подачу этого типа топлива иным способом, чем путем простой подачи на впуск воздуха, где парообразование не вызывает осложнений. При такой форме подачи топливо просто всасывается в двигатель без какой-либо контролируемой системы подачи топлива в двигатель. Таким образом, эта форма подачи сжиженного газа является относительно неэффективной. По причине относительной дешевизны топлива в виде сжиженного нефтяного газа к этим недостаткам в прошлом относились терпимо, и они не создавали каких-либо осложнений. Однако с повышением стоимости топлива в форме сжиженного нефтяного газа возникла потребность в системах для более эффективной подачи топлива.

Охладитель предпочтительно представляет собой сжиженный нефтяной газ под невысоким давлением, но может быть использован любой подходящий охладитель.

Предпочтительно, чтобы средства для гашения пузырьков использовали в сочетании с охладительными средствами для охлаждения сжиженного газа так, чтобы температура сжиженного газа, подаваемого в форсунку, поддерживалась на низком уровне для того, чтобы, по меньшей мере, снизить вероятность появления пузырьков или парообразования в форсунке.

В других вариантах исполнения парообразный или сжиженный нефтяной газ может быть возвращен в другое место для использования или хранения.

Сжиженный газ, используемый во всех отличительных вариантах исполнения изобретения, на которые сделаны ссылки выше, может быть сжиженным нефтяным газом или сжатым сжиженным природным газом.

Предпочтительно сжиженный газ содержит сжиженный нефтяной газ, а масло представляет собой масло для двухтактного двигателя.

В этом предпочтительном варианте исполнения изобретения смесь сжиженного нефтяного газа и масла можно впрыскивать в двухтактный двигатель, и он обладает преимуществом, заключающимся в том, что сжиженный нефтяной газ испаряется при впрыскивании в двигатель, обеспечивая возможность «сухому» маслу покрыть механические части двигателя для их смазки. Превратившийся в пар сжиженный нефтяной газ может быть введен в камеру двухтактного двигателя для сжигания.

Эта отличительная особенность изобретения также заключается в создании системы подачи топлива, как и описанной выше, в которой топливо содержит смесь сжиженного нефтяного газа и масла для двухтактного двигателя.

Предпочтительно, чтобы форсунка, используемая в этой отличительной особенности изобретения, включала линию для отвода, которую нагревают теплом, выделяемым двигателем, и выполненную для отвода любого скопления масла в форсунке.

Предпочтительно, чтобы линия для отвода была сообщена с картером двигателя, на котором установлена система подачи топлива.

Изобретением также предусмотрено топливо, включающее спирт, смешанный со сжиженным углеводородом, которое легко испаряется при стандартных значениях температуры и давления.

Предпочтительно, чтобы в качестве спирта использовали метанол или этанол, а в качестве жидкого углеводорода использовали бутан или пропан.

Предпочтительно, чтобы топливо включало воду.

Краткое описание чертежей

Предпочтительный вариант исполнения изобретения описан, только в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

на Фиг.1 – принципиальная схема одного варианта исполнения изобретения; этот вариант исполнения может быть использован на двигателях как с искровым зажиганием, так и с воспламенением от сжатия;

на Фиг.2 – более подробный вид одного варианта исполнения системы для пара, используемой в варианте исполнения, представленном на Фиг.1;

на Фиг.3 – схема предпочтительного варианта исполнения изобретения;

на Фиг.4 – подробный вид части варианта исполнения, представленного на Фиг.3;

на Фиг.5 – вид в сборе частей, представленных на Фиг.4, присоединенных к коллектору, где головка цилиндра двигателя с воспламенением от сжатия находится в расположении, предпочтительном для обеспечения правильной работы;

на Фиг.6 – горизонтальный разрез, на котором представлено четыре устройства для впрыскивания, правильно выставленных относительно впускных каналов головки цилиндра и присоединенных к впускному коллектору;

на Фиг.7 – схема еще одного варианта исполнения изобретения, специально предназначенного для подачи сжиженного природного газа в двигатель;

на Фиг.8 – вид еще одного варианта исполнения изобретения, специально предназначенного для подачи топлива и смазочного масла в двухтактный двигатель.

Описание предпочтительных вариантов исполнения изобретения

На Фиг.1 показана система 10 подачи топлива, включающая резервуар 12 для сжиженного нефтяного газа для хранения сжиженного нефтяного газа. Резервуар 12 снабжен запорным клапаном 14 и выпускным трубопроводом 16 для подачи сжиженного нефтяного газа через стопорный клапан 18 фильтра к форсунке 20 для сжиженного нефтяного газа. Форсунка 20 содержит корпус 22 форсунки, в котором установлена электрическая катушка 24. Корпус 22 снабжен каналом 26, в котором расположена запорная игла 28.

Запорная игла 28 вставлена в канал 26 с некоторой свободой по посадке. В канале 26 у нижнего конца запорной иглы расположено седло 30 запорной иглы, которым определено отверстие 31, направленное во впускной коллектор 32 двигателя Е. Двигатель Е снабжен выхлопной трубой 34. Канал 26 имеет верхний конец 35, и между верхним концом 35 и запорной иглой 28 установлена пружина 36 для поджима запорной иглы 28 к седлу 30 запорной иглы для того, чтобы закрывать отверстие 31, направленное в выпускной коллектор 32.

Корпус 22 форсунки содержит камеру 40 форсунки, сообщенную с каналом 26 посредством узкого прохода 37, направленного от конца 35 в камеру 40. Камера 40 соединена с трубопроводом 44 для подъема пузырьков, который, в свою очередь, соединен с системой 48 для пара из сжиженного нефтяного газа, которая более подробно описана ниже. Система 48 для пара содержит трубопровод 50 для пара, который направлен от системы 48 обратно к впускному коллектору 32 для подачи пара обратно во впускной коллектор 32, о чем тоже более подробно сказано ниже.

Впускной коллектор 32 содержит воздухозаборник 60, в котором выполнен обычный дроссельный узел 62 двигателя с искровым зажиганием. Дроссельный узел 62 отсутствует в двигателе с воспламенением от сжатия.

Системой, показанной на Фиг.1, управляют посредством блока управления 70 двигателя, который может представлять собой встроенный компьютер или систему управления двигателя (СУД), связанную с двигателем Е. Входные параметры от системы (подачи) топлива и двигателя подают в блока управления 70 для обработки данных и для управления. Посредством датчика 72 температуры следят за температурой топлива в резервуаре со сжиженным нефтяным газом. За давлением подаваемого по трубопроводу 16 топлива наблюдают с помощью датчика давления 74. За положением дроссельной заслонки дроссельного узла 62 наблюдают с помощью датчика 76 положения дроссельной заслонки, а с помощью датчика температуры 78 наблюдают за температурой воздуха, проходящего через воздухозаборник 60 во впускной коллектор 32. Дополнительный датчик 80 давления используют для наблюдения за давлением воздуха во впускном коллекторе 32, а с помощью датчика 82 для определения скорости вращения и положения кулачка определяют число оборотов вала двигателя, а также положение кулачка для управления впускными клапанами двигателя Е.

Блок управления 70 двигателя Е снабжен также выходными линиями 84 для управления запорным клапаном 14 и выходной линией 86 для подачи электрического тока на катушку 24 форсунки 20.

Корпус 22 форсунки содержит два наклонных паза 90 (показан только один), выполненных в его стенке, которые сообщены с каналом 26 и отверстием 31. Корпус 22 форсунки охвачен кожухом (не показан), который снабжен впуском для приема трубопровода 16 для того, чтобы сжиженный нефтяной газ мог быть подан в кожух и затем через пазы 90 в канал 26 в направлении, поперечном запорной игле 28, для подачи в двигатель Е. Когда блок управления двигателя генерирует импульс по линии 86 для возбуждения катушки 24, запорная игла 28 оттягивается от седла 30 запорной иглы, преодолевая сопротивление пружины 36, таким образом открывая отверстие 31. Сжиженный нефтяной газ, находящийся в канале 26, впрыскивают из корпуса форсунки во впускной коллектор 32 для подачи в двигатель Е. Когда из блока управления 70 прекращается подача импульса по линии 86, катушка 24 отключается, и запорная игла 28 закрывает отверстие в седле 30.

Образование пузырьков в сжиженном нефтяном газе происходит в результате естественного испарения или кипения сжиженного нефтяного газа, который утрачивает высокое давление и относительно низкую температуру, свойственные для окружающей среды резервуара 12, и подается в область окружающей среды с высокой температурой. Таким образом, это изменение температуры приводит к закипанию сжиженного нефтяного газа, когда он переходит из жидкого состояния в газообразное. Таким образом, сжиженный нефтяной газ резко переходит из направления движения, поперечного направлению запорной иглы 28, к направлению движения, параллельному запорной игле 28, скорее, чем из направления движения, в общем параллельного запорной игле 28, как это имеет место в системах с обычными форсунками. Таким образом, пузырьки, которые естественно стремятся подняться вверх, поднимаются вверх от места вблизи канала 26, обтекают пружину 36 и затем проходят через узкий проход 37 в камеру 40 форсунки. Затем пузырьки могут проходить по трубопроводу 44 для подъема пузырьков в преобразователь 48.

Преобразователь 48 предоставляет собой камеру относительно большого объема, в которой поддерживают низкое давление и относительно высокую температуру для того, чтобы пузырьки, попадающие в преобразователь 48, могли просто лопаться и переходить в парообразное состояние благодаря относительно низкому давлению и высокой окружающей температуре. Пар может затем быть подан по трубопроводу 50 в воздухозаборник 32 двигателя Е. В альтернативном варианте исполнения пар можно транспортировать в другую окружающую среду, где его можно хранить для дальнейшего использования.

Преобразователь 48 может быть заменен камерой для гашения пузырьков, как это показано на Фиг.2, содержащей корпус 100, которым определена камера 102 преобразователя. Корпус 100 снабжен впуском 104, соединенным с трубопроводом 44 так, чтобы пузырьки по трубопроводу 44 могли входить во впуск 104 и проходить в камеру 102. В камере 102 расположен поплавок 106, который несет магнит 108 на его нижней стороне.

Пара бесконтактных выключателей 110 и 112 закреплена в корпусе 100, и их возбуждают магнитом 108, когда магнит 108 приближается к положению рядом с соответствующим переключателем 110 или 112.

Когда пузырьки сжиженного нефтяного газа попадают в камеру 102 через впуск 104, то они могут лопаться и переходить как в жидкое, так и в парообразное состояние в камере 102.

Так как давление повышается из-за поступления пузырьков по трубопроводу 44, то давление пара, который естественно стремится занимать место поверх уровня жидкости, стремится оттеснять поплавок 106 вниз в направлении стрелки А, как показано на Фиг.2, так, что поплавок перемещается из положения рядом с переключателем 110, в положение, рядом с переключателем 112. Когда магнит 108 находится рядом с переключателем 112, то переключатель 112 возбуждается.

Камера 102 снабжена выпуском 114, и на выпуске 114 установлен электромагнитный клапан 116 для выборочного открывания и закрывания выпуска 114. Выпуск 114 соединен также с трубопроводом 50, показанным на Фиг.1. Когда магнит 108 поджимается за счет давления пара в камере 102 так, что он располагается рядом с переключателем 112, переключатель 112 возбуждается, как было упомянуто выше, и возбуждение переключателя 112 возбуждает электромагнитный клапан 116 на открывание клапана 116.

При открывании клапана 116 пар из камеры 102 проходит через клапан 116 в трубопровод 50 для возврата во впускной коллектор 32 и затем в двигатель Е. Как только пар выпускают, уровень жидкости в камере 102 может повыситься и поплавок 106 может возвратиться в положение, показанное на Фиг.2, и переключатель 112 при этом отключается. Магнит теперь находится рядом с переключателем 110, который указывает на то, что имеет место выстой, и клапан 116 закрывается до тех пор, пока давление снова не повысится до такого значения, чтобы сместить поплавок 116 и магнит 108 в положение рядом с переключателем 112.

Таким образом, этот вариант исполнения изобретения может быть применен для борьбы с образованием пузырьков, которые возникают, когда сжиженный нефтяной газ впрыскивают под давлением из форсунки 20. Пузырьки могут быть собраны, погашены и таким образом возвращены в виде топлива в двигатель.

В этом варианте исполнения для уменьшения испарения топлива, впрыскиваемого из форсунки 20 в двигатель Е, впускной коллектор 32 предпочтительно охлаждают водой или другим хладагентом, который пропускают через впускной коллектор 32. Благодаря этому поддерживают на более низком уровне температуру впускного коллектора 32 и защищают топливо в виде сжиженного нефтяного газа от радиационного тепла, выделяемого двигателем Е, таким образом, сохраняя сжиженный нефтяной газ преимущественно в жидком состоянии. Охлаждающие проходы во впускном коллекторе 32 могут быть соединены с системой преобразователя пара такого типа, который показан на Фиг.2, но который включает охлаждение жидкостью для того, чтобы охлаждающая жидкость циркулировала от преобразователя пара к впускному коллектору 32.

Датчик 80, посредством которого измеряют давление во впускном коллекторе 32, генерирует сигнал, подаваемый на блок 70. За датчиком 76 положения заслонки дросселя и датчиком 80 для определения температуры воздуха наблюдают с помощью блока 70 управления, который, в свою очередь, управляет количеством сжиженного нефтяного газа в жидком состоянии, которое надлежит впрыскивать через впускной коллектор 32. Одинаковое омывание каждой форсунки из числа форсунок двигателя достигают по принципу «прибыл первым, обслужен последним» путем обеспечения равной удаленности седла 30 запорной иглы от системы 48 для пара каждой форсунки. Число форсунок в системе впрыскивания сжиженного нефтяного газа в жидком состоянии зависит от числа цилиндров дизельных двигателей, но это условие не обязательно для двигателей с искровым зажиганием. Модуляцию длительности импульсов для форсунки, которые подают по линии 86 для управления катушкой 24, контролируют с учетом следующих параметров: нагрузки двигателя, числа оборотов в минуту, температуры, температуры подаваемого воздуха, температуры топлива, закрытого положения дроссельной заслонки, ускорения и замедления временного повышения давления воздуха, которые определяют с помощью блока 70. Блок 70, в свою очередь, запрограммирован на обеспечение при всех установках скорости вращения, предварительно установленных количеств топлива (для дизельных двигателей – смеси в дециграммах), которые подают для того, чтобы обеспечить выбранную кривую мощности, уровни теплоотдачи и экономические показатели. На дизельных двигателях датчик 82 угла поворота эксцентрика обеспечивает временную последовательность впрыска. Это значит, что, когда выхлопной клапан открыт, то сжиженный нефтяной газ отсутствует, а когда он закрыт, а впускной клапан открыт, то сжиженный нефтяной газ вводят последовательно. За температурой двигателя наблюдают для того, чтобы обеспечить правильность поддержания низкой температуры смесей согласно техническим параметрам, заложенным в блоке 70 для обеспечения того, чтобы параметры отдачи были достигнуты.

В этом варианте исполнения изобретения при использовании пара из системы 48, подаваемого по трубопроводу 50, им омывают острый кончик запорной иглы 28 рядом с отверстием 31, а также ближний участок около отверстия 31.

В случае использования систем с воспламенением от сжатия временную последовательность впрыска из каждой форсунки 20 обеспечивают таким образом, чтобы сжиженный нефтяной газ не присутствовал в воздухе для продувки. Датчик 80 выполнен так, что сигнал, который он направляет в блок управления двигателя в форме, предусмотренной изготовителем оборудования блока управления двигателя, модифицируют для управления дизельным двигателем. Датчик может быть выведен из работы, если желательно, чтобы двигатель работал только на дизельном топливе, а не на смеси дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа.

Более предпочтительный вариант исполнения изобретения описан со ссылками на Фиг.3-6. В этом варианте исполнения не полагаются просто на сбор образующихся пузырьков, предпочтительно предотвращают или, по меньшей мере, в значительной степени снижают вероятность образования пузырьков в первом месте, таким образом обеспечивая возможность впрыскивания сжиженного нефтяного газа в жидком состоянии из форсунок 20. На Фиг.3-6 одинаковыми номерами позиций обозначены части, сходные с теми, которые описаны ранее.

В варианте исполнения, представленном на Фиг.3-6, сжиженный нефтяной газ подают альтернативным способом, как описано более подробно ниже. Таким образом, в данном варианте исполнения нет необходимости в выполнении пазов 90, или, если их выполняют, то так, чтобы одну форму форсунки 20 можно было использовать в обоих вариантах исполнения, представленных на Фиг.1 и 2; и 3-6, причем пазы 90 блокируют для предотвращения выхода сжиженного нефтяного газа из корпуса 22 форсунки. Сжиженный нефтяной газ подают в осевом направлении корпуса 22 форсунки, что является более обычным, чем подача в поперечном направлении, как показано на Фиг.1.

Из резервуара 12 (см. Фиг.3) для сжиженного нефтяного газа подают сжиженный нефтяной газ через запорный клапан 14 по трубопроводу 16 к фильтру 4 на трубопроводе, причем отфильтрованный сжиженный нефтяной газ затем пропускают через рабочий трубопровод 37 к распределительному блоку 38. Из распределительного блока 38 сжиженный нефтяной газ в форме жидкости пропускают по изолированным питающим трубопроводам 39 в кожухи 3 форсунок (более подробно показаны на Фиг.4 и 5).

Сжиженный нефтяной газ из трубопроводов 39 (см. Фиг.4) подают соответственно в Т-образные сливные элементы 8 каждого кожуха 3. Сжиженный нефтяной газ протекает вверх к стопорному клапану 9, которым управляют с помощью соленоида 5 стопорного клапана. Соленоид 5 стопорного клапана открыт, когда возбужден посредством блока управления 70 двигателя по линии 127 управления электрической цепи.

Когда стопорный клапан 9 открыт, сжиженный нефтяной газ в форме жидкости и пузырьки пара протекают через стопорный клапан 9, причем жидкость опускается под действием силы тяжести к форсунке 201, а пузырьки поднимаются в направлении впуска 11 преобразователя.

В кожухе 3 (см. Фиг.4) поддерживают форсунку 20, а также кожух 3 используют для отвода пузырьков от впуска 201 форсунки. С помощью кожуха 3 форсунки также обеспечивают охлаждение форсунки 20 для того, чтобы поддерживать топливо в форсунке 20 в жидком состоянии и таким образом предотвращать переход топлива в кипящее состояние или в состояние, при котором образуются пузырьки.

При наличии жидкости около впуска 201 форсунки и наличии импульса, направленного от блока управления 70 двигателя к форсунке 20, сжиженный нефтяной газ в форме жидкости проходит через форсунку 20 и впрыскивается в коллектор 32 (см. Фиг.5) так, что струя распыленного топлива направлена во впускной канал 29 (см. Фиг.5). Впрыскивание сжиженного нефтяного газа хронируют с помощью блока управления 70 двигателя так, чтобы импульсы поступали после закрывания выпускного клапана 133 (см. Фиг.5) и перед закрыванием впускного клапана 132 (см. Фиг.5), чтобы при ходе поршня 131 вниз (см. Фиг.5) происходило всасывание в двигатель Е всего количества впрыскиваемого сжиженного нефтяного газа, но без выпуска его через выхлопной клапан 133.

Как только сжиженный нефтяной газ попадает на Т-образный сливной элемент 8 для подачи сжиженного нефтяного газа во впуск 201 форсунки, все пузырьки пара, находящиеся или образовавшиеся, поднимаются во впуск 11 преобразователя для понижения давления в камере 203 в кожухе 3. Кожух 3 снабжен крышкой 203а, которая перекрыта диафрагмой 202. Диафрагма 202 образует одну стенку камеры 203 и поджимается внутрь камеры 203 пружиной 205. Диафрагма 202 несет рычаг 206, соединенный с пластинчатым клапаном 207, которым закрывают впуск 11 в зависимости от давления в камере 203. Как показано на Фиг.4, форсунка 20 установлена в камере 203, снабжена впуском 201 и опирается на плоскую поверхность 251, а ее центральная часть 20а уплотнена в стенках 252 и 253 камеры 203. Выпускной конец форсунки 20 уплотнен в канале 256 кожуха 3, направленным во впускной коллектор 32 двигателя Е.

Сжиженный газ, подаваемый через Т-образный сливной элемент 8 во впуск 11, находится под значительно более высоким давлением, чем давление в камере 203, и открывает клапан 207, против действия диафрагмы 202 и нагружая пружину 205, в результате чего пузырьки и пар, образующиеся в сжиженном газе, подаваемом во впуск 201, поднимаются и проходят во впуск 11 и в камеру 203. Благодаря пониженному давлению в камере 203 пузырьки могут лопаться и с любой жидкостью, поступающей в камеру 203, возвращаться в пар, таким образом охлаждая форсунку 20, которая выступает в камеру 203. Это охлаждение форсунки 20 обеспечивает возможность поддерживать в жидком состоянии сжиженный нефтяной газ, поступающий во впуск 201, благодаря холодному состоянию форсунки 20, и не переходить в парообразное состояние в форсунке 20, что ухудшало бы действие форсунки 20 и препятствовало бы правильному впрыскиванию топлива из форсунки 20. Когда давление в камере 203 повышается до уровня выше давления сжиженного нефтяного газа на впуске 11, диафрагма 202 отжимается вверх (на Фиг.4) против нагрузки, создаваемой пружиной 205, что понуждает рычаг 206 закрыть пластинчатый клапан 207 на впуске для предотвращения дальнейшего входа пузырьков и пара в камеру 203 до тех пор, пока давление в камере 203 не снизится в результате выхода сжиженного нефтяного газа из камеры 203 через выпускной трубопровод 209. Таким образом, пар пониженного давления и жидкость в камере 203 оказывают охлаждающее воздействие на кожух 3 и форсунку 20. Это охлаждающее воздействие требуется для понижения вероятности испарения сжиженного нефтяного газа в системе впрыска и, в частности, в форсунке 20. После охлаждения в достаточной степени кожуха 3 и форсунки 20 так, чтобы не происходило испарения сжиженного нефтяного газа низкого давления, остальной сжиженный нефтяной газ поступает в трубопровод 209, и его подают в испарительный блок 208. Блок 208 снабжен отверстием 118. Посредством этого отверстия 118 ограничивают поток сжиженного нефтяного газа, создавая противодавление для контролирования количества пара из сжиженного нефтяного газа, которое поступает в двигатель по трубопроводу 119. Испарительный блок 208 снабжен присоединенным к нему впуском 120 для горячей воды и выпуском 121 для горячей воды и каналом (не показан), который проведен через блок 208 для нагрева блока так, чтобы топливо в блоке 208 оставалось в парообразном состоянии. Впуск 120 и выпуск 121 соединены в контур нагревателя кабины транспортного средства для поддержания блока 208 при температуре охладителя двигателя. Хотя блок 208 находится при температуре охладителя двигателя, невозможно, чтобы сжиженный нефтяной газ низкого давления оставался в жидком состоянии, препятствуя случайной подаче сжиженного нефтяного газа через блок 208 так, что только пар подают в двигатель по трубопроводу 119.

В другом варианте исполнения блок 208 может также быть снабжен отверстием 117 второй стадии и электромагнитным клапаном 116 для того, чтобы можно было подать в двигатель по трубопроводу 119 различные количества отбираемого пара. Электромагнитным клапаном 116 управляют посредством блока управления 70 двигателя по линии 125 электрической цепи. Блок 208 может также содержать датчик 123 температуры охладителя, посредством которого информацию о температуре двигателя направляют обратно в блок управления 70 двигателя.

На Фиг.5 и 6 показана также дизельная форсунка 171 для подачи дизельного топлива в цилиндры двигателя Е одновременно с подачей сжиженного нефтяного газа через форсунку 20 и трубопровод 119. Таким образом, путем подачи топлива в форме сжиженного нефтяного газа из форсунки 20 по трубопроводу 119, количество требуемого дизельного топлива может быть снижено и таким образом повышена экономия топлива в сравнении с ситуацией, которая имела бы место в случае, если бы подавали только дизельное топливо через дизельную форсунку 171.

На Фиг.7 изображен стандартный баллон 400 со сжатым природным газом, который заряжают на станции 401 зарядки сжатым природным газом по трубопроводу 402. Сжатый природный газ обычно находится под давлением порядка 210,9 кг/см² (3000 фунт./кв. дюйм) в баллоне со сжатым природным газом, который установлен на транспортном средстве. Сжатый природный газ из баллона 400 подают в теплообменник 404 с воздушным кондиционированием для понижения температуры сжатого природного газа, подаваемого из баллона, для поддержания сжатого природного газа в холодном состоянии. Сжатый природный газ затем подают в фильтр 406 для удаления загрязнений в виде нежелательных частиц в сжатом природном газе, а затем сжатый природный газ подают в регулятор давления 408 для снижения давления природного газа до уровня около 7,03 кг/см² (100 фунт./кв. дюйм). Так как сжатый природный газ охлаждают воздушным кондиционером 404, давление может быть снижено до указанного уровня, и при этом сжатый природный газ поддерживают в жидком состоянии. Сжатый природный газ затем подают в теплообменник 410 и затем по трубопроводу 412 – к каждому кожуху 3, которые выполнены так же, как кожухи 3, описанные со ссылками на Фиг.3-6. Кожух 3 содержит форсунки 20 для подачи топлива, также в ранее описанном виде, и форсунки охлаждают таким же способом, как описано ранее, чтобы топливо в форсунках поддерживалось в жидком состоянии для впрыска из форсунок. Любое количество топлива с образовавшимися в нем пузырьками из кожуха 3 пропускают через теплообменник 410 и подают в трубопровод 209 для осуществления теплообмена с топливом в трубопроводе 412 для способствования поддержания топлива в трубопроводе 412 в холодном состоянии. Трубопровод 209 присоединен к испарительному блоку 208, который выполнен так же, как и испарительный блок 208, описанный ранее. Топливо в парообразном состоянии покидает испарительный блок по трубопроводу 119 для подачи его в воздухозаборник двигателя таким же способом, как описано выше.

На Фиг.8 показан еще один вариант исполнения изобретения, специально предназначенный для двухтактных двигателей. В этом варианте исполнения изобретения топливо содержит смесь сжиженного нефтяного газа и масло для двухтактного двигателя. Масло для двухтактного двигателя смешивают со сжиженным нефтяным газом, и оно поддается смешиванию со сжиженным нефтяным газом так, что и сжиженный нефтяной газ, и масло для двухтактного двигателя подают по трубопроводу 500 для подачи топлива из баллона 501 в кожух 3, который имеет ту же самую конструкцию, что и кожух 3, описанный со ссылками на Фиг.3-6. Форсункой 20 в кожухе 3 распыляют смесь сжиженного нефтяного газа и масла для двухтактного двигателя в картере 512 двухтактного двигателя 550. Как обычно, двигатель 550 включает поршень 551 и кривошип 552, которые соединены между собой шатуном 553. Использование перепускного патрубка 554 позволяет засасывать топливо, впрыснутое в картер 512, в камеру 555 для воспламенения с помощью свечи зажигания 556.

Этот вариант исполнения обладает тем преимуществом, что, так как топливо является смесью сжиженного нефтяного газа и масла для двухтактного двигателя, как только топливо впрыснуто из форсунки 20, сжиженный нефтяной газ немедленно испаряется, оставляя в «сухом» состоянии компонент, представляющий масло для двухтактного двигателя, который может покрывать рабочие части двигателя 550 для их смазки. Испарившийся сжиженный нефтяной газ выталкивается через перепускной патрубок 554 для сжигания в камере 555. Топливной смесью также охлаждают механические части, а также смазывают эти части.

Трубопровод 209 проходит от кожуха 3 таким же образом, как и в варианте исполнения, представленном на Фиг.3-6. Однако в этом варианте исполнения по трубопроводу 209 не только отводят пар и жидкое топливо, в которых были погашены пузырьки в камере 203 кожуха 3, но также масло после каждых двух тактов, которое накапливается в камере 203. Масло и топливо подают в испарительный блок 208, который выполнен так же, как и испарительный блок 208 в варианте исполнения, представленном на Фиг.3-8, за исключением того, что в этом варианте исполнения не подают охладитель через испарительный блок, так как двухтактный двигатель не содержит жидкостной охладительной системы. Скорее блок 208 может просто несколько нагреваться за счет температуры двигателя из-за близости блока к двигателю (см. Фиг.8). Топливо, которое поступает в блок 208, преобразуют в парообразную форму таким же способом, как это описано выше, и парообразное топливо и масло при каждых двух тактах подают по трубопроводу 119 в картер 512 двигателя 550.

В других вариантах исполнения изобретения топливо, используемое в системе для подачи топлива для запитки двигателя внутреннего сгорания, может содержать сжиженный нефтяной газ и смесь метанола и этанола в любом соотношении, сжиженный нефтяной газ, метанол, этанол и воду в любом соотношении, и эти два вида топлива, дополнительно смешенные со смазочным маслом для двухтактного двигателя.

В других вариантах исполнения топливо может содержать спирт, например метанол или этанол, смешанный с жидким углеводородом, который легко испаряется при температуре окружающей среды и давлении, например бутан или пропан. Топливо может содержать воду помимо той воды, которая уже присутствует в спирте, введенном в топливо.

Так как модификации существа и объема изобретения могут быть легко введены специалистами в данной области, следует иметь в виду, что настоящее изобретение не ограничено конкретным вариантом исполнения, описанным выше только в качестве примера.

Формула изобретения

1. Система подачи топлива для двигателя, содержащая

средства для подачи дизельного топлива в двигатель;

средства для подачи сжиженного газа одновременно с дизельным топливом в двигатель, причем средства для подачи сжиженного газа включают форсунку для впрыскивания сжиженного газа в двигатель и средства управления работой форсунки, и

средства для охлаждения сжиженного газа таким образом, чтобы сжиженный газ, подаваемый в форсунку, не испарялся и не образовывал пузырьки.

2. Система подачи топлива по п.1, в которой форсунка впрыскивает сжиженный газ во впускной коллектор двигателя.

3. Система подачи топлива по п.2, в которой средствами для подачи дизельного топлива в двигатель также подают дизельное топливо во впускной коллектор двигателя или цилиндр двигателя.

4. Система подачи топлива по п.1, в которой форсунка включает кожух форсунки и корпус форсунки, расположенный в этом кожухе.

5. Система подачи топлива по п.1, включающая систему сбора пузырьков, в которой система сбора пузырьков содержит

средства для сбора пузырьков пара из сжиженного газа, образующихся при подаче сжиженного газа в форсунку;

систему для сжиженного газа для приема пузырьков и гашения пузырьков сжиженного газа и

средства для возврата, предназначенные для возврата сжиженного газа без пузырьков в виде пара в двигатель.

6. Система подачи топлива по п.1, в которой на средство управления поступает информация от одного или более из средств:

датчика топлива для определения температуры сжиженного газа, предназначенного для подачи в двигатель;

средств для определения давления топлива при подаче сжиженного газа в форсунку;

средств для определения температуры двигателя;

средств для определения температуры воздуха, подаваемого через воздухозаборник в двигатель;

средств для определения положения дроссельной заслонки для определения положения педали газа;

датчика угла кулачка для определения положения кулачка двигателя;

средств для определения давления на впуске двигателя для определения давления воздуха в воздухозаборнике двигателя.

7. Система подачи топлива по п.1, в которой средства для охлаждения содержат кожух для приема сжиженного газа;

форсунку, установленную в кожухе и снабженную впуском для топлива для сжиженного газа для обеспечения возможности прохода сжиженного газа в форсунку и выпуском для жидкого топлива для впрыскивания сжиженного газа из форсунки в цилиндры двигателя;

камеру в кожухе, которым, по меньшей мере, частично окружают форсунку также для приема сжиженного газа для обеспечения возможности окружения форсунки сжиженным газом для охлаждения форсунки с целью поддержания сжиженного газа в форсунке в жидком состоянии для впрыскивания из форсунки;

выпуск камеры для предоставления возможности выхода находящегося в камере пара и любого сжиженного газа из камеры;

регулятор давления для регулирования давления пара и сжиженного газа в камере для поддержания охлаждения форсунки посредством испарения сжиженного газа в камере;

испарительный блок, соединенный с выпуском для поддержания пара из камеры в парообразном состоянии и преобразования любого сжиженного газа, полученного из камеры, в парообразное состояние; и

трубопровод для пара для подачи сжиженного газа в парообразном состоянии к цилиндру двигателя.

8. Форсунка для подачи сжиженного газа для впрыскивания сжиженного газа в двигатель, включающая

корпус форсунки;

канал, выполненный в корпусе форсунки, причем канал содержит седло запорной иглы, определяющее отверстие;

запорную иглу, расположенную в канале и предназначенную для перекрывания отверстия в седле и установленную с возможностью перемещения в направлении от седла запорной иглы для открывания отверстия и обеспечения возможности прохода сжиженного газа, предназначенного для впрыскивания, из форсунки;

средства для перемещения запорной иглы из положения, удаленного от седла запорной иглы, в положение прижима к седлу запорной иглы и обратно для выборочного открывания и закрывания форсунки;

отверстие в корпусе форсунки, сообщенное с каналом так, чтобы обеспечивать возможность поступления сжиженного газа в корпус форсунки через отверстие и в канал в направлении, поперечном запорной игле;

проход в корпусе форсунки, направленный от канала к верхней части корпуса форсунки для обеспечения возможности перемещения пузырьков от области вблизи отверстия через канал и в верхнюю часть корпуса форсунки;

средства для охлаждения форсунки для поддержания сжиженного газа в жидкой фазе до впрыскивания форсункой.

9. Форсунка по п.8, в которой средства управления включают электрическую катушку, которая возбуждается для оттягивания запорной иглы в направлении от седла запорной иглы и возбуждение прекращается для возвращения запорной иглы к контакту с седлом запорной иглы.

10. Форсунка по п.8, включающая средства для поджима запорной иглы в направлении седла запорной иглы.

11. Форсунка по п.8, в которой проход включает камеру форсунки, расположенную над запорной иглой и в которой пузырьки, образующиеся во время впрыскивания сжиженного нефтяного газа из форсунки, могут подниматься вверх в камеру.

12. Форсунка по п.11, в которой камера присоединена к системе для пара из сжиженного нефтяного газа для приема и гашения пузырьков из сжиженного газа и последующего возврата сжиженного нефтяного газа в двигатель.

13. Форсунка по п.8, в которой система для пара возвращает сжиженный газ с погашенными пузырьками в парообразном состоянии в воздухозаборник двигателя.

14. Система подачи топлива для двигателя, включающая

средства для подачи сжиженного газа в двигатель;

средства для сбора пузырьков пара из сжиженного газа,

которые могут образовываться при подаче сжиженного газа в двигатель;

средства для возврата пара в воздухозаборник двигателя.

15. Форсунка для подачи сжиженного газа в двигатель, включающая

корпус форсунки;

канал в корпусе форсунки;

седло запорной иглы, выполненное в канале и определяющее отверстие;

запорную иглу, установленную в канале так, чтобы она садилась на седло запорной иглы, чтобы закрывать отверстие и предотвращать эжекцию сжиженного газа через отверстие, и так, чтобы была возможность хода запорной иглы на определенную величину от седла запорной иглы, чтобы предоставить возможность впрыскивания сжиженного газа через отверстие;

средства управления для перемещения запорной иглы в направлении к седлу запорной иглы и от седла запорной иглы;

тракт для потока пузырьков в форсунке для сбора пузырьков сжиженного газа, которые образуются при впрыскивании сжиженного газа, от форсунки;

впуск для сжиженного газа в форсунке, расположенный ниже тракта для потока пузырьков, относительно расположения форсунки, которое имеет место, когда форсунку устанавливают в двигателе, чтобы сжиженный газ мог поступать в форсунку в положении ниже тракта для потока пузырьков, для впрыскивания из форсунки, а все пузырьки, которые образуются в топливе, могли бы подниматься вверх к тракту для потока пузырьков в форсунке.

16. Форсунка по п.15, в которой тракт включает

камеру, расположенную между запорной иглой и стенкой, определяющей канал; и

верхнюю камеру для сбора в форсунке для приема пузырьков для подачи в систему для пара из сжиженного газа.

17. Форсунка по п.16, в которой система для пара включает трубопровод, соединенный с верхней камерой так, чтобы пузырьки могли подниматься по трубопроводу из верхней камеры в систему, где пузырьки гасят для возврата сжиженного газа без пузырьков в воздухозаборник двигателя в парообразном состоянии.

18. Форсунка по п.15, включающая кожух форсунки, окружающий корпус форсунки, причем кожух форсунки включает выпуск для охладителя и впуск для охладителя так, чтобы охладитель мог поступать во впуск и таким образом в кожух, чтобы окружать корпус форсунки и выходить через выпуск для охладителя.

19. Система подачи топлива для подачи сжиженного газа в цилиндры двигателя, включающая

средства для подачи сжиженного газа для подачи сжиженного нефтяного газа;

форсунку для приема сжиженного газа от средств для подачи и для впрыскивания сжиженного газа в жидкой фазе в цилиндры двигателя;

средства для охлаждения сжиженного газа таким образом, чтобы сжиженный газ, подаваемый в форсунку и эжектируемый из форсунки, имел температуру ниже температуры сжиженного газа в средствах для подачи сжиженного газа, чтобы жидкость не превращалась в пар или чтобы не образовывались пузырьки в форсунке,

в которой средства для охлаждения включают трубопровод для подачи сжиженного газа в форсунку для охлаждения форсунки.

20. Система подачи топлива по п.19, в которой форсунка включает

корпус эжектора для приема сжиженного газа от средств для подачи и для эжектирования сжиженного газа из корпуса форсунки;

кожух, окружающий корпус форсунки, причем кожухом определена камера между кожухом и корпусом форсунки;

средства для охлаждения, дополнительно включающие отверстие в кожухе для впуска охладителя и отверстие в кожухе для выпуска охладителя, причем отверстие для впуска соединено с подачей охладителя так, чтобы охладитель можно было подавать в камеру и омывать корпус форсунки для охлаждения корпуса форсунки и, таким образом, для охлаждения сжиженного газа в корпусе форсунки.

21. Система подачи топлива по п.20, в которой охладителем является сжиженный нефтяной газ низкого давления в жидкой фазе.

22. Система подачи топлива по п.19, в которой защитные средства включают средства для гашения пузырьков, предназначенные для удаления всех пузырьков, образующихся в сжиженном газе до подачи в форсунку.

23. Система подачи топлива по п.22, в которой предусмотрены средства для гашения пузырьков в сочетании со средствами для охлаждения сжиженного газа для того, чтобы поддерживать температуру сжиженного газа, подаваемого в форсунку, на низком уровне, чтобы, по меньшей мере, понизить вероятность появления пузырьков или испарения в форсунке.

24. Система подачи топлива по п.19, в которой форсунка размещена в кожухе, причем кожух включает проход для гашения пузырьков для обеспечения возможности подъема вверх пузырьков и пара, а форсунка расположена в кожухе ниже прохода, причем проход соединен с первым механизмом для гашения пузырьков для снижения давления пузырящегося и испаряющегося сжиженного газа;

трубопровод, проходящий от первого механизма для гашения пузырьков к внешней стороне второго механизма для гашения пузырьков кожуха для перехода сжиженного газа в полностью парообразное состояние.

25. Система подачи топлива по п.19, в которой форсунка сообщена с впуском двигателя, а второй механизм для гашения пузырьков соединен с впуском двигателя вторичным трубопроводом так, чтобы с помощью форсунки подавать сжиженный газ, распыливаемый форсункой, а посредством второго трубопровода подавать сжиженный газ в парообразном состоянии от второго механизма для гашения пузырьков.

26. Система для подачи топлива для подачи сжиженного газа в цилиндры двигателя, включающая

средства для подачи сжиженного газа;

множество форсунок для приема сжиженного газа от средств для подачи и впрыскивания сжиженного газа в цилиндры;

по меньшей мере, один кожух, в котором установлены форсунки;

впуск в одном или в каждом кожухе для приема пузырящегося сжиженного газа и для обеспечения возможности для пузырящегося сжиженного газа окружать форсунку в кожухе для охлаждения форсунки, чтобы таким образом поддерживать сжиженный газ в форсунке в жидкой фазе;

выпускные средства в кожухе для выпуска пара из кожуха;

испарительные средства для приема пара из кожуха и для поддержания или преобразования сжиженного газа в парообразное состояние для подачи в цилиндры двигателя;

регулятор давления для регулирования давления пара в одном или в каждом кожухе.

27. Система подачи топлива по п.26, в которой регулятор давления содержит диафрагму, клапанный элемент, поддерживаемый диафрагмой, для запирания впуска и средства для поджима диафрагмы и клапанного элемента в направлении закрытого положения так, чтобы при подъеме давления в кожухе диафрагма отжималась против действия средств для поджима для перемещения клапанного элемента в закрытое положение, а при понижении давления в кожухе под воздействием средств для поджима диафрагма перемещала клапанный элемент так, чтобы открыть впускное отверстие.

28. Система подачи топлива по п.26, в которой испарительные средства включают испарительный блок для приема нагревающей среды для нагрева блока, ограничитель для ограничения потока пара через испарительный блок и в которой благодаря нагреву блока обеспечиваются условия, при которых пар в испарительном блоке поддерживается в парообразном состоянии, а любое жидкое топливо, которое попадает в испарительный блок, переходит в парообразное состояние для подачи его из испарительного блока в цилиндр двигателя.

29. Система подачи топлива для подачи сжиженного газа в цилиндры двигателя, включающая

кожух для приема сжиженного газа;

по меньшей мере, одну форсунку, установленную в кожухе и снабженную впуском для топлива для сжиженного газа для обеспечения возможности прохода сжиженного газа в форсунку и выпуском для жидкого топлива для впрыскивания сжиженного газа из форсунки в цилиндры двигателя;

камеру в кожухе, которым, по меньшей мере, частично окружают форсунку также для приема сжиженного газа для обеспечения возможности окружения форсунки сжиженным газом для охлаждения форсунки с целью поддержания сжиженного газа в форсунке в жидком состоянии для впрыскивания из форсунки;

выпуск камеры для предоставления возможности выхода находящегося в камере пара и любого сжиженного газа из камеры;

регулятор давления для регулирования давления пара и сжиженного газа в камере.

30. Система подачи топлива по п.29, в которой выпуск камеры соединен с испарительным устройством для поддержания пара, выходящего из камеры, в парообразном состоянии и преобразования любого сжиженного газа, поступившего из камеры, в парообразное состояние для подачи в цилиндр двигателя.

31. Система подачи топлива по п.29, в которой впуск для сжиженного газа в кожухе содержит первое впускное отверстие, сообщенное с впуском форсунки для топлива в форме сжиженного газа, и второе отдельное впускное отверстие для предоставления возможности входа сжиженного газа в камеру.

32. Система подачи топлива по п.29, в которой регулятор давления регулирует вход сжиженного газа в камеру для того, чтобы таким образом регулировать давление сжиженного газа в камере.

33. Система подачи топлива по п.29, в которой регулятор давления снабжен диафрагмой, реагирующей на давление в камере, для регулирования давления в камере.

34. Система для сжиженного газа для приема пузырьков из сжиженного газа и преобразования пузырьков в жидкость или пар для возвращения в место сбора, включающая

камеру для приема пузырьков;

поплавок в камере;

переключатель, связанный с поплавком;

совместно действующий переключатель для включения с помощью переключателя, когда поплавок находится в предварительно заданном положении;

выпуск из камеры;

клапан для закрывания выпуска,

в которой при входе пузырьков в камеру они могут лопаться и переходить обратно в жидкое или парообразное состояние, образуя среду, на которой поплавок плавает, вследствие чего при повышении давления в камере из-за поступления пузырьков в камеру и их лопания с образованием жидкости или пара поплавок выталкивается под действием давления в предварительно заданное положение так, что переключатель включает соответствующий переключатель и открывает клапан для предоставления пару возможности выхода через выпуск для поступления на место сбора.

35. Система для сжиженного газа по п.34, в которой местом для сбора может быть просто впускной коллектор двигателя для того, чтобы пар возвращался в двигатель из испарительной системы после гашения пузырьков.

36. Система для сжиженного газа по п.35, в которой клапан содержит электромагнитный клапан, который включается посредством датчика, когда поплавок находится в предварительно заданном положении, для того, чтобы открывать электромагнитный клапан для обеспечения возможности выхода пара из выпуска.

37. Система для сжиженного газа по п.34, в которой переключатель содержит магнит, соединенный с поплавком, а совместно действующий переключатель содержит датчик для определения положения магнита для того, чтобы, когда поплавок перемещается в предварительно заданное положение, магнит располагается рядом с датчиком для включения датчика, в свою очередь, для открывания клапана.

38. Система для подачи топлива для двигателя, включающая

кожух для содержания охлаждающей жидкости;

впуск в кожухе для сжиженного газа;

теплообменник, связанный с впуском для обеспечения теплообмена между сжиженным газом во впуске и охладителем в кожухе;

форсунку в кожухе, в котором имеется выпуск, направленный из кожуха для соединения со впуском двигателя;

проход для гашения пузырьков между впуском и форсункой, расположенный над форсункой так, чтобы пузырьки или пар из сжиженного газа, которые образуются в сжиженном газе, уходили от форсунки, а сжиженный газ в жидкой фазе проходил в форсунку;

первый механизм для гашения пузырьков в кожухе и соединенный с проходом так, чтобы пузырьки из сжиженного газа и пар из сжиженного газа могли уходить из прохода в механизм для гашения пузырьков сжиженного нефтяного газа и для преобразования сжиженного нефтяного газа в жидкость, содержащую сжиженный газ с погашенными пузырьками и пар; и

трубопровод в кожухе, направленный от первого механизма для гашения пузырьков к месту для сбора.

39. Система для подачи топлива по п.38, в которой второе место содержит второй механизм для гашения пузырьков для преобразования жидкости, полученной из первого механизма для гашения, в парообразное состояние.

40. Система для подачи топлива по п.39, в которой второй механизм для гашения пузырьков соединен посредством второго выпускного трубопровода с впуском двигателя для подачи пара из сжиженного газа в двигатель.

41. Система для подачи топлива по п.38, в которой проход между впуском и форсункой содержит сливной Т-образный элемент.

42. Система для подачи топлива по п.41, в которой Т-образный элемент содержит выпуск, соединенный с форсункой для того, чтобы сжиженный газ в жидкой фазе можно было подавать в форсунку через Т-образный элемент.

43. Система для подачи топлива по п.38, включающая до системы подачи топлива

средства для теплообмена для приема сжатого природного газа или для охлаждения сжатого природного газа;

средства для понижения давления для понижения давления сжатого природного газа до подачи сжатого природного газа в систему подачи топлива.

44. Система подачи топлива по п.43, в которой между теплообменником и средствами для понижения давления установлен фильтр.

45. Система для подачи топлива по п.38, в которой топливо содержит смесь сжиженного нефтяного газа и масла для двухтактного двигателя.

РИСУНКИ