(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. F02M 17/22 (06.01) F02M 31/ (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 11/2 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: Urządzenie zasilające do silnika spalinowego () Pierwszeństwo: FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr / (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 12/09 (73) Uprawniony z patentu: GLF Technologies SAS, Semur-en-Auxois, FR PL/EP T3 (72) Twórca(y) wynalazku: JEAN-PIERRE GOBLED, Semur en Auxois, FR (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Sławomira Łazewska LDS ŁAZEWSKI DEPO I WSPÓLNICY SP. K. ul. Mysłowicka Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 Z-9471/12 EP B1 URZĄDZENIE ZASILAJĄCE DO SILNIKA SPALINOWEGO 1 2 Opis DZIEDZINA WYNALAZKU [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy silnika spalinowego, a w szczególności urządzenia i metody ulepszenia zasilania silnika w paliwo w taki sposób, aby zoptymalizować zużycie paliwa przez lepsze spalanie w silniku, ograniczyć zanieczyszczenia w spalinach i zwiększyć sprawność silnika. STAN TECHNIKI [0002] Ulepszenie spalania paliwa w silniku spalinowym jest problemem dotyczącym aktualnie całego społeczeństwa. W praktyce, każde ulepszenie spalania zwiększa sprawność silnika spalinowego i zmniejsza zużycie paliwa co skutkuje zmniejszeniem kosztów bezpośrednich. Jednocześnie zmniejsza się ilość spalin oraz substancji zanieczyszczających w tych spalinach, co stanowi bardzo dużą zaletę w przypadku naturalnego środowiska. [0003] Wiadomo, że silniki na gaz napędowy ciekły wytwarzają spaliny względnie czyste, przy czym gaz napędowy ciekły znany jest jako paliwo czyste, które zapewnia najlepsze spalanie. Cena gazu napędowego ciekłego jest również normalnie niższa od ceny innych paliw, co stanowi dodatkowy atut w przypadku tego typu paliwa. Jednak gaz napędowy ciekły ma pewne wady takie jak jego wartość energetyczna, która jest niższa od wartości energetycznej

3 2 1 2 innych paliw takich jak benzyna lub olej napędowy. Liczba punktów dystrybucji gazu napędowego ciekłego jest również mniejsza od liczby punktów dystrybucji benzyny lub oleju napędowego. [0004] W przeszłości były już propozycje wytwarzania paliwa łączącego niektóre zalety gazu napędowego ciekłego z zaletami klasycznych paliw takich jak benzyna lub olej napędowy. W niektórych z tych propozycji zmierzano do zgazowania w pewnym stopniu paliwa przed jego wysłaniem do silnika. [000] W amerykańskim patencie US (F.D. Dykstra) opisany jest układ paliwowy silnika spalinowego, w którym zbiornik paliwa jest również używany do wytwarzania mieszanki paliwo/powietrze. Mieszanka ta jest otrzymywana przez użycie panwi do pęcherzyków znajdującej się w dnie zbiornika paliwa, przez którą zasysane jest powietrze z zewnątrz. Czujniki, umieszczone w rurze, która łączy zbiornik paliwa z silnikiem, mierzą proporcję powietrze/paliwo. Na podstawie zmierzonych wartości, komputer kontroluje dodatkową ilość powietrza, która jest dodawana do mieszanki paliwo/powietrze, wydawanej na wyjściu ze zbiornika paliwa. Jeśli proporcja powietrze/paliwo jest zbyt duża, do mieszanki dodawane jest powietrze z zewnątrz; jeśli proporcja jest zbyt mała, do mieszanki wtryskiwane jest paliwo płynne. [0006] W patencie amerykańskim US (J.C. Rhodes i in.) opisany jest układ redukowania ilości niektórych szkodliwych substancji w spalinach podczas rozruchu i w czasie rozgrzewania silnika. W tych momentach następuje obejście paliwa silnika i silnik jest zasilany mieszanką powietrza i niektórych składników benzyny mających niską temperaturę wrzenia. Mieszanka ta jest otrzymywana za pośrednictwem przejścia powietrza z zewnątrz przez benzynę

4 3 1 2 w zbiorniku. Gdy silnik osiągnie normalne warunki działania jest on zasilany w paliwo przez gaźnik. [0007] We francuskim patencie FR (Haas-Volkman) opisany jest układ doskonalenia jednorodności mieszanki paliwo/powietrze w taki sposób, aby ograniczyć ilość szkodliwych gazów. Według tego układu, mieszanka powietrze paliwo dodawana jest do mieszanki wytworzonej przez gaźnik. [0008] W brytyjskim zgłoszeniu patentowym GB (da Costa) opisany jest układ, który umożliwia pracę silnika spalinowego przy użyciu mieszanki bardzo ubogiej. Według tego zgłoszenia, mieszanka ta może być otrzymana przez przejście części powietrza z zewnątrz przez paliwo. Paliwo jest podgrzewane przez obejście na układzie chłodzenia silnika. [0009] W dokumentach US , US opisane są również układy obejmujące ogrzewanie silnika. [00] Wszystkie te układy mają wady i zalety. CEL WYNALAZKU [0011] Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia zasilającego do silnika spalinowego, w którym paliwo płynne ulega zgazowaniu, i które umożliwia pracę silnika przy optymalnej sprawności i przy minimalnej ilości substancji zanieczyszczających w spalinach. [0012] Według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, cel ten zostaje osiągnięty za pomocą urządzenia zasilającego do silnika spalinowego; urządzenie to zawiera zbiornik z paliwem, rurę doprowadzającą powietrze wyposażoną w rozdzielacz powietrza zanurzony w paliwie i układ ogrzewania paliwa według zastrzeżenia 1. [0013] Według pierwszego wariantu wynalazku, rozdzielacz powietrza posiada otwory na swoich bokach. [0014] Według innego wariantu wynalazku, układ ogrzewania paliwa wykorzystuje wodę z chłodzenia silnika.

5 4 1 2 [001] Według jeszcze innego wariantu wynalazku, środki utrzymywania temperatury paliwa o optymalnej wartości składają się z termostatu układu chłodzenia, zainstalowanego w układzie w celu podgrzewania paliwa. [0016] Według jeszcze innego wariantu wynalazku, układ ogrzewania paliwa zawiera element grzejny oporowy. [0017] Według jeszcze innego wariantu wynalazku, optymalna wartość temperatury w jakiej utrzymywane jest paliwo w zbiorniku wynosi średnio 22 C, plus lub minus kilka stopni. [0018] Według jeszcze innego wariantu wynalazku, urządzenie zasilające do silnika spalinowego zawiera środki skraplania mieszanki powietrze/paliwo. [0019] Według jeszcze innego wariantu wynalazku, urządzenie zasilające do silnika spalinowego zawiera element stabilizujący, znajdujący się nad rozdzielaczem powietrza. Ten element stabilizujący może być utworzony przez warstwę wiórów ze stali nierdzewnej. [00] Według drugiego przykładu wykonania wynalazku, cel wynalazku jest również osiągnięty za pośrednictwem urządzenia zasilającego do silnika spalinowego, w którym paliwo ulega gazyfikacji, przy czym urządzenie zawiera zbiornik z paliwem, pompę próżniową wytwarzającą podciśnienie we wspomnianym zbiorniku i zasysającą gazy paliwowe, które są wydzielane w zbiorniku przy jednoczesnym przetłaczaniu tych gazów do mieszanki powietrze/paliwo. [0021] Według trzeciego przykładu wykonania wynalazku, cel wynalazku jest również osiągnięty za pośrednictwem zestawu do instalowania w silniku spalinowym, zawierającego urządzenie zasilające do silnika spalinowego, przy czym urządzenie to posiada jedną lub kilka wyżej opisanych cech charakterystycznych. Wynalazek obejmuje również urządzenia

6 1 2 zasilające do silnika spalinowego, obejmujące jedną lub kilka kombinacji wyżej opisanych cech charakterystycznych. KRÓTKI OPIS FIGUR [0022] Figura 1 przedstawia urządzenie do zgazowywania paliwa płynnego i do wytwarzania ulepszonej mieszanki powietrze/paliwo. Figura 2 przedstawia środek pośredni do łączenia urządzenia z figury 1 z przewodem dolotowym silnika. Figura 3 jest wariantem urządzenia z figury 1, Figura 4 przedstawia, schematycznie, inny wariant urządzenia do zgazowywania paliwa płynnego. SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU [0023] Wynalazek opiera się na zasadzie zgazowywania paliwa płynnego i wytwarzania optymalnej mieszanki powietrze/paliwo. [0024] Na figurach, te same elementy oznaczone są tymi samymi cyframi. [002] Figura 1 przedstawia urządzenie do realizacji tej zasady według wynalazku. Urządzenie to obejmuje zbiornik (1), który zawiera paliwo płynne (4). Urządzenie stałego poziomu (), sztywno połączone ze zbiornikiem (1) utrzymuje poziom paliwa w zbiorniku (1) na pewnym poziomie. Urządzenie stałego poziomu () połączone jest ze zbiornikiem (1) górą w celu zniesienia efektu podciśnienia związanego z działaniem. Rura doprowadzająca powietrze (2) zanurzona jest w zbiorniku (1). Rura ta pobiera z jednej strony powietrze z zewnątrz i jest połączona z drugiej strony z rozdzielaczem powietrza (7), który posiada otwory na bokach, przy czym dno rozdzielacza jest zamknięte. Ilość otworów powinna być wystarczająca w celu umożliwiania wylotu powietrza w wystarczającej ilości. Rozdzielacz powietrza (7) zainstalowany jest w taki sposób, aby był

7 6 1 2 zawsze zanurzony w paliwie płynnym. Według korzystnej postaci wykonania, powietrze z zewnątrz jest wstępnie ogrzewane przez układ wylotowy (12) przed jego wysłaniem do rury doprowadzającej powietrze (2). W części zasilania w powietrze, zawór sterowany termostatem (11) może zasilać urządzenie w gorące lub w zimne powietrze, w zależności od potrzeby. [0026] Obejście układu chłodzenia silnika (na przykład wężownica 8,9) za pośrednictwem którego gorąca woda może krążyć, umożliwia ogrzewanie paliwa. Termostat układu chłodzenia (8) służy do utrzymywania temperatury paliwa o optymalnej wartości, niezależnej od temperatury wody chłodzącej. [0027] Do mierzenia temperatury paliwa używany jest termometr odległościowy (termometr ze zgłębnikiem szczelnym zanurzeniowym 13); temperatura ta może być podana na tablicy sterowniczej lub na tablicy rozdzielczej. [0028] Element grzejny oporowy (3) umożliwia ogrzewanie paliwa płynnego (4) podczas rozruchu na zimno w określonej temperaturze. Przewidziana może być również regulacja w celu zagwarantowania stałej temperatury paliwa podczas ogrzewania przez ten element grzejny oporowy. [0029] Mieszanka powietrze/paliwo opuszcza zbiornik (1) za pośrednictwem rury wylotowej (6). [00] Środek pośredni do łączenia tej rury wylotowej (6) z przewodem dolotowym (19) silnika przestawiony jest na Figurze (2). Ten środek pośredni obejmuje doprowadzenie zasilające (16), które jest połączone z rurą wylotową (6), na przykład za pośrednictwem przewodu giętkiego. Środek pośredni zawiera ponadto przepustnicę wywoływania podciśnienia () i zawór starter (17), połączony przewodem ze starterem pojazdu.

8 7 1 2 [0031] Środek pośredni zawiera również zawór zwrotny mechaniczny (1) znajdujący się na wlocie przewodu dolotowego w celu zabezpieczania urządzenia przed wybuchem w przypadku samozapłonu. W tym przypadku, zawór mechaniczny (18) znajdujący się na wlocie przeciwległym, umożliwia usuwanie ciśnienia wywołanego samozapłonem. [0032] Działanie urządzenia według figur 1 i 2 jest następujące. Gdy cylinder lub cylindry silnika znajdują się w momencie napełniania, w zbiorniku (1) wytwarzane jest podciśnienie za pośrednictwem rury (6). Wskutek tego podciśnienia, część paliwa wyparowuje a gaz będący tego wynikiem zasysany jest wraz z powietrzem z zewnętrz, które wpływa przez rozdzielacz powietrza (7). Optymalna mieszanka powietrze/paliwo zgazowane zasysana jest do danego cylindra gdzie mieszanka ulegnie zapaleniu za pośrednictwem środka zapłonu zewnętrznego (świeca) lub samozapłonu, w zależności od typu działania silnika. [0033] Ewaporacja paliwa w zbiorniku wymaga energii (kalorie) a ponieważ proces ewaporacji jest procesem adiabatycznym, paliwo ulegnie schłodzeniu. Z tego względu należy przewidzieć środki ogrzewania paliwa. [0034] W celu uzyskania optymalnego spalania mieszanki powietrze/paliwo, należy dysponować stechiometryczną proporcją objętości powietrze/paliwo. Okazało się w praktyce, że w przypadku silnika benzynowego, uzyskuje się optymalne spalanie mieszanki gdy paliwo ma średnią temperaturę 22 C plus lub minus kilka stopni. Z tego względu, przewidziany jest układ regulowania temperatury paliwa z termostatem układu chłodzenia (8). Należy podkreślić, że wartość 22 C jest wartością eksperymentalną i że na optymalną wartość temperatury paliwa mogą mieć wpływ pewne czynniki takie jak podciśnienie w zbiorniku, rodzaj użytego paliwa, geometria zbiornika, itp.

9 8 1 2 [003] Innym warunkiem uzyskania dobrego spalania mieszanki jest to aby zawartość procentowa cząstek paliwa w postaci płynnej w mieszance powietrze/paliwo, zasysanej przez cylinder, była możliwie jak najniższa i aby paliwo, obecne w mieszance, znajdowało się praktycznie całkowicie w stanie gazowym. Wynik ten jest uzyskiwany dzięki obecności środków skraplania mieszanki, to znaczy maksymalnego rozdzielania części płynnych (na przykład w postaci małych kropli) mieszanki. W tym celu, w zbiorniku mogą być przewidziane przegrody (patrz figura 1, przegrody pochylone 1, zamontowane nad paliwem, przez które przemieszcza się mieszanka). Ale istnieje również możliwość przewidzenia w tym celu innych środków takich jak separator kropli, odstojnik, itp. [0036] Korzystnie, można jeszcze przewidzieć regulowanie mieszanki powietrze/paliwo przez dodanie powietrza gdy mieszanka jest zbyt bogata i przez zmniejszenie dopływu powietrza gdy mieszanka jest zbyt uboga. [0037] Figura 3 przedstawia wariant urządzenia według figury 1; niektóre elementy, takie jak zasilanie w powietrze z zewnątrz, nie są już przedstawione ze względu na uproszczenie. Na tej figurze 3, zbiornik (1) zasilany jest w paliwo płynne (4) za pośrednictwem urządzenia (), które utrzymuje poziom paliwa płynnego. Powietrze z zewnątrz zasysane jest przez rurę (2) i mieszanka powietrze/paliwo wysyłana jest do silnika przez rurę (6). Nad rozdzielaczem powietrza (7) z otworami i w paliwie znajduje się element stabilizujący (33); ten element stabilizujący jest bardzo porowaty (33) i ma własność mnożenia pęcherzyków powietrza w paliwie i jednocześnie stabilizowania powierzchni górnej paliwa płynnego w taki sposób, że pozostaje ona mniej lub bardziej stabilna, to znaczy pozioma podczas ruchów zbiornika, na przykład na

10 9 1 2 zakrętach lub pochyłościach. Elementem, który okazał się bardzo skuteczny, jest warstwa wiórów ze STALI NIERDZEWNEJ, ale może to być również warstwa zawierająca jeden lub kilka materiałów. Inne rozwiązanie w celu stabilizowania urządzenia polega na zawieszeniu kardanowym zbiornika. [0038] Według przykładu wykonania z figury 3, mieszanka powietrze/paliwo jest skraplana przez układ spiralny (32), za którym znajduje się odstojnik (34). W odstojniku, rozdzielanie kropli płynnych następuje za pośrednictwem ruchu kątowego jakiemu poddawana jest mieszanka powietrze/paliwo w rurze (36). Mały otwór (3), znajdujący się w dnie odstojnika (34) służy za powrót paliwa płynnego do zbiornika. Oczywiste jest, że każdy z elementów układu spiralnego (32) i odstojnik (34) może również być użyty oddzielnie jako środek skraplania, bez konieczności stosowania kombinacji ich obydwu. [0039] W przykładzie wykonania według figury 4, zbiornik (1) służy jedynie jako element do zgazowywania paliwa płynnego, przy czym wytwarzanie mieszanki powietrze/paliwo następuje później. Urządzenie z figury 4 zawiera zbiornik (1), zasilany w paliwo za pośrednictwem urządzenia utrzymywania stałego poziomu () z elementem grzejnym (8,9). Pompa próżniowa (46), połączona ze zbiornikiem (1) wytwarza podciśnienie nad paliwem płynnym (4) i umożliwia w związku z tym zgazowywanie paliwa. Gazy z paliwa wysyłane są przez pompę próżniową (46) do mieszarki powietrze/paliwo (47), która jest zasilana w powietrze z zewnątrz za pośrednictwem rury (48). Mieszanka powietrze/paliwo jest następnie przesyłana do silnika spalinowego (0) za pośrednictwem innej rury (49). [0040] Elementy kontroli i regulacji nie są przedstawione na figurze 4, ale jasne jest, że takie środki kontroli i regulacji mogą być przewidziane, na przykład takie jak

11 1 2 elementy urządzenia z figury 1 lub środki dobrze znane fachowcom. [0041] Zbiornik (1) może być zbiornikiem paliwa silnika, ale jest on korzystnie zbiornikiem oddzielnym, o odpowiednich wymiarach i odpowiedniej lokalizacji. W praktyce, ogrzewanie całego paliwa w zbiorniku paliwa silnika zmniejszałoby pojemność paliwową wspomnianego zbiornika i korzystniej jest również zainstalować zbiornik (1) niezbyt daleko od silnika. Ponadto klasyczny zbiornik paliwa nie jest zbyt dobrze przystosowany do działania jako zbiornik urządzenia według wynalazku. [0042] Okazało się, że dzięki zastosowaniu urządzenia według wynalazku sprawność silników spalinowych może wzrosnąć do ponad 60%, w porównaniu ze sprawnością normalną rzędu od 3 do 4%. Co pociąga automatycznie za sobą dużą redukcję spalin zanieczyszczających i zużycia paliwa. [0043] Urządzenie zasilające do silnika spalinowego, według wynalazku, może być zainstalowane już pierwotnie, ale wynalazek przewiduje również zestawy zawierające takie urządzenie, umożliwiające dostosowywanie istniejących silników do nowej technologii. [0044] Wynalazek stosuje się zarówno do silników benzynowych jak i silników Diesla oraz do silników, w których stosuje się biopaliwo (na przykład etanol, olej rzepakowy) lub mieszankę różnych typów paliw. [004] W przypadku silników Diesla, w szczególności istniejących silników Diesla, istnieją różne możliwości dostosowania tych silników aby można było w nich stosować urządzenie według wynalazku. Istnieje możliwość przeróbki silnika Diesla na silnik benzynowy przez dostosowanie stopnia sprężania (technika dobrze znana) i umieszczenie świec. Inna możliwość przewiduje działanie kombinowane z jednej strony z klasycznym silnikiem Diesla działającym

12 11 na małych obrotach i z drugiej strony z zasilaniem za pośrednictwem urządzenia według wynalazku. Ponadto wynalazek może być używany zarówno w silnikach stacjonarnych (na przykład zespoły prądotwórcze) jak i w silnikach ruchomych (samochody, autobusy, samochody ciężarowe, statki, ciągniki). W przypadku silników benzynowych, urządzenie według wynalazku może zastępować gaźnik. [0046] Wynalazek nie jest ograniczony do wykonań przedstawionych na figurach i opisanych w powyższym opisie, ale obejmuje on również inne postacie wykonania, które biegły w tej dziedzinie może wyprowadzić z tych wykonań. 1 GLF Technologies SAS, Francja Pełnomocnik:

13 12 Z-9471/12 EP B1 1 2 Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego, w którym paliwo płynne ulega zgazowaniu, zawierające: - zbiornik (1) z paliwem (4), - rurę doprowadzającą powietrze (2) wyposażoną w rozdzielacz powietrza (7), zanurzony w paliwie (4), - rurę wylotową (6) zgazowanej mieszanki powietrze-paliwo za pośrednictwem której wytwarzane jest podciśnienie w zbiorniku (1), - urządzenie stałego poziomu (), które utrzymuje poziom paliwa w zbiorniku (1) na pewnej wartości, - układ (8,9) ogrzewania paliwa zawierający środki utrzymywania temperatury paliwa o optymalnej wartości. 2. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według zastrzeżenia 1, w którym rozdzielacz powietrza posiada otwory na bokach. 3. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według zastrzeżenia 1 lub 2, w którym układ ogrzewania paliwa wykorzystuje wodę z chłodzenia silnika. 4. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, w którym środki do utrzymywania temperatury paliwa o optymalnej wartości składają się z termostatu układu chłodzenia, zainstalowanego w układzie do podgrzewania paliwa.. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 4, w którym układ ogrzewania paliwa zawiera element grzejny oporowy. 6. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według jednego z zastrzeżeń 1 do, w którym optymalna wartość

14 13 1 temperatury, w jakiej utrzymywane jest paliwo w zbiorniku, wynosi, średnio, 22 C, plus lub minus kilka stopni. 7. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 6, które zawiera środki skraplania mieszanki powietrze/paliwo. 8. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 7, które zawiera element stabilizujący, znajdujący się nad rozdzielaczem powietrza. 9. Urządzenie zasilające do silnika spalinowego według zastrzeżenia 8, w którym element stabilizujący jest utworzony przez warstwę wiórów ze stali nierdzewnej.. Zestaw do instalowania w silniku spalinowym zawierający urządzenie zasilające do silnika spalinowego określone w jednym z zastrzeżeń 1 do 9. GLF Technologies SAS, Francja Pełnomocnik:

15 14 Z-9471/12 EP B1

16 1 Z-9471/12 EP B1

17 16 Z-9471/12 EP B1

18 17 Z-9471/12 EP B1