Sposób ograniczania zadymienia spalin w silniku o zapłonie samoczynnym

Zespół:

Istota wynalazku

Wynalazek może być zastosowany w samochodzie osobowym lub ciężarowym. Jego zasada polega na wyposażeniu samochodu w układ generacji mieszaniny wodoru i tlenu i dostarczenia jej do układu dolotowego silnika w celu wspomagania procesu spalania. Wynalazek przeznaczony jest do samochodów z zamontowanymi silnikami Diesla.

Działanie wynalazku opiera się na procesie produkcji mieszaniny wodoru i tlenu z wykorzystaniem procesu elektrolizy wody. Mieszanina ta jest produkowana w specjalnym urządzeniu zwanym generatorem. Następnie za pomocą specjalnego wtryskiwacza jest podawana do kanału dolotowego silnika spalinowego w ściśle określonej ilości i w odpowiednim czasie. Pracą generatora i wtryskiwacza steruje elektroniczny układ, który reguluje moc generatora oraz ilość podawanej mieszaniny w zależności od aktualnego stanu jednostki napędowej. Przy zwiększaniu obciążenia silnika układ sterujący stopniowo zwiększa produkcję mieszaniny do maksymalnej wydajności generatora. Natomiast przy ustalonym obciążeniu silnika generator regulowany jest na maksymalną wydajność oraz przy zmniejszaniu obciążenia układ sterujący wyłącza generator, jednocześnie zamykając dozowanie mieszaniny do silnika. Czujnik ciśnienia dokonuje pomiaru ciśnienia w generatorze, co daje możliwość zabezpieczenia układu przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Inicjacja pracy układu następuje po przekroczeniu minimalnej prędkości obrotowej silnika oraz po uzyskaniu minimalnego napięcia w pokładowym układzie generowania energii elektrycznej. Prędkość obrotowa wyznaczana jest na podstawie impulsu napięciowego na oryginalnym wtryskiwaczu oleju napędowego. Złącza dodatkowe umożliwiają podłączenie dodatkowych czujników - np. czujnika temperatury elektrolitu. Ponadto złącze wyposażone jest w uniwersalną magistralę szeregową umożliwiającą podłączenie komputera do jednostki układu sterującego w celu kontroli aktualnych parametrów całego układu oraz wprowadzania modyfikacji algorytmu sterowania. Zaprezentowany układ można zamontować w każdym samochodzie osobowym czy ciężarowym wyposażonym w silnik Diesla. Jedyna modyfikacja jaka jest konieczna, to podobnie jak przy procesie montażu instalacji LPG, zamontowanie generatora (najlepiej w bagażniku auta), poprowadzenie niezbędnych kabli zasilających i instalacyjnych, podłączenie do głównej jednostki sterującej silnikiem oraz zamontowanie wtryskiwacza w kanale dolotowym silnika Diesla. Zakres tych usług nie wykracza w żadnym aspekcie poza standardowy proces instalacji LPG i może być wykonany w krótkim czasie. Reasumując: kierowca poruszający się swoim samochodem i zmieniając stan obciążenia silnika poprzez pedał przyspieszenia, wpływa pośrednio na ilość paliwa dozowanego do komory spalania. Sygnał dotyczący dawki paliwa jest rejestrowany przez elektroniczną jednostkę sterującą i w zależności od warunków pracy silnika obliczana jest odpowiednia dawka mieszaniny wodoru i tlenu do podania do kanału dolotowego silnika. Dzięki temu silnik działa dwupaliwowo, co powoduje zmianę procesu spalania.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Zastosowanie sposobu ograniczania zadymienia spalin w silniku o zapłonie samoczynnym, poprzez dostarczenie dodatkowego paliwa wodorotlenowego skutkuje zmianą przebiegu procesu spalania. Jak dowiodły przeprowadzone badania na hamowni podwoziowej, z wykorzystaniem kilku samochodów osobowych wyposażonych w silnik Diesla, wynalazek ten pozwala na zmniejszenie stężenia związków toksycznych zawartych w spalinach, zwłaszcza zadymienia spalin. Dla testu NEDC z języka angielskiego New European Driving Cycle w pojeździe z silnikiem o zapłonie samoczynnym suma zadymienia spalin maleje blisko 4-krotnie. Powstawania zwiększonego zadymienia spalin następuje przy nagłym zwiększeniu obciążenia silnika (np. gwałtownym przyspieszeniu pojazdu lub ruszaniu). Wynalazek ten można zastosować w pojazdach poruszających się w ruchu miejskim gdzie występuje proces wielokrotnego ruszania z miejsca.

Potencjał komercjalizacyjny

Metoda ograniczania zadymienia spalin może być stosowana do wszystkich silników o zapłonie samoczynnym, bez względu na rodzaj systemu zasilania w paliwo, zarówno w nowoczesnych silnikach sterowanych elektronicznie , jak i silnikach sterowanych mechanicznie. Sposób ograniczania zadymienia spalin w silniku o zapłonie samoczynnym pozwala na zmniejszenie stężenia związków toksycznych zawartych w spalinach, zwłaszcza zadymienia splin.
Zastosowanie wynalazku jest możliwe w jednostkach napędowych pojazdów osobowych, ciężarowych jak i w silnikach stacjonarnych o zapłonie samoczynnym. Stosowanie sposobu nie wymaga modyfikacji oryginalnego sytemu zasilania w paliwo, dzięki czemu w pełni zachowana jest funkcjonalność takiego układu. Rozwiązanie jest przeznaczone głównie dla przedsiębiorców:
- projektujących układy zasilania silników spalinowych
- produkujących pojazdy, silniki Diesla
- zajmujących się produkcją wodoru, wytwarzaniem paliw
- z branży transportowej, szczególnie komunikacji miejskiej.