Однако, несмотря на классическое определение дизельного двигателя, развитие двигателестроения привело к появлению новых видов двигателей: двухтопливных и дизель-газовых двигателей. Их конструкция и принцип действия не совсем соответствуют определению, но на данный момент времени они относятся к дизельным двигателям.
2.1 Двухтопливные двигатели внутреннего сгорания (Dual fuel engines)
Принцип работы (Operating principle) двухтопливного двигателя конструктивно обеспечивает работу двигателя в двух режимах по ввиду используемого топлива: газовом (Gas mode) и дизельном режимах (Diesel mode). При этом газовый режим работы является основным режимом работы, а дизельный режим работы резервным или аварийным.
| Рис. 2. Принцип работы двухтопливного дизельного двигателя в газовом режиме |
В газовом режиме двигатель работает на смеси газового и нефтяного топлива по циклу Отто (Otto principle).
Формирование смеси свежего воздуха (air) и газа (gas) низкого давления (Low-pressure gas admission) происходит во впускном патрубке перед впускными клапанами (intake valves).
Сжатие свежего воздуха и газа (Compression of air and gas) в цилиндре двигателя проводит к повышению ее давления и соответственно температуры. При этом полученное значение температуры является недостаточной для самовоспламенения газо-воздушной смеси (gas-air mixture), однако достаточным для самовоспламенения дизельного топлива. Поэтому воспламенение газо-воздушной смеси происходит за счет впрыскивания (Ignition) малого количества (small amount) управляющего дизельного топлива (pilot diesel fuel).
| Рис. 3. Принцип работы двухтопливного двигателя в дизельном режиме |
В дизельном режиме двигатель работает только на нефтяном топливе по циклу Дизеля (Diesel principle). Этот режим работы двигателя по существу является резервным режимом работы двигателя по используемому типу топлива (Back-up fuel system).
Работающие параллельно (running in parallel) топливные насосы высокого давления на жидком топливе (liquid fuel pumps) приводятся в действие распределительным валом (camshaft-operated). Таким образом, в цилиндре двигателя происходит нормальный дизельный процесс (normal diesel process).
Двигатель автоматически переводится (switched automatically) с работы в дизельном режиме (from fuel oil) на работу в газовом режиме (gas operation) при снижении эксплуатационной нагрузки ниже 80 % (loads below 80 %) от полной нагрузки (full load).
2.2 Газодизельные двигатели внутреннего сгорания (Gas-diesel engines).
Газодизельные двигатели могут работать либо на газовом топливе, либо на нефтяном топливе, либо на их смеси. Таким образом, конструкция газодизельного двигателя обеспечивает работу двигателя в трех режимах работы: газовом режиме работы (Gas mode), режиме работы на жидком топливе (Liquid Fuel mode) и совместном топливном режиме работы (Fuel Sharing mode).
В газовом режиме работы двигатель работает на основном газообразном топливе, однако для его воспламенения используется небольшая порция дизельного топлива. Вначале в цилиндр двигателя поступает свежий заряд воздуха, который сжимается в результате хода поршня вверх. Давление и температура его повышаются, в результате чего воспламеняется впрыскиваемая в цилиндр управляющая порция дизельного топлива (pilot fuel). После чего в цилиндр впускается газ высокого давления (gas is injected at high pressure), который воспламеняется от пламени (ignited by the flame) дизельного топлива.
|
| Рис. 4. Принцип действия газодизельного двигателя |
В режиме работы двигателя на жидком топливе осуществляется обычный процесс дизельного двигателя (conventional diesel process) без впрыска газового топлива.
В качестве жидкого топлива (liquid fuel) может применяется легкое нефтяное топливо (light fuel oil), тяжелое нефтяное топливо (heavy fuel oil) или сырая нефть (crude oil).
В этот режим газодизельный двигатель может переключаться мгновенно (instantly to operation).
В совместном топливном режимеработы
При этом в процессе эксплуатации (during operation) соотношением между количеством жидкого и газообразного топлива (liquid and gas fuel amounts) можно контролировать (controlled) и изменять (varied). В эксплуатационном диапазоне (operating window) от 35 до 90 % нагрузки (load) двигателя соотношение между газовым и жидким топливом (gas/liquid fuel ratio) изменяется от 80/20 до 15/85. Газо-дизельный процесс (gas-diesel process) допускает большие вариации именно в количестве газообразного топлива. Это связано с применением различного по качеству газообразного топлива, особенно некачественного газообразного топлива (“non-pipeline quality gas”) типа нефтяного газа (associated gas) из нефтяных месторождений (oil fields).
2.3 Газовые двигатели внутреннего сгорания (Gas engines или Spark-ignited Gas - SG).
|
| Рис. 5. Принцип действия газового двигателя |
В газовых двигателях (Gas engines или Spark-ignited Gas - SG) происходит воспламенение только газообразного топлива и от искры зажигания (spark-ignited).
Поступающий в цилиндр свежий заряд воздуха смешивается (mixed) перед впускными клапанами (inlet valves) с газообразным топливом.
Кроме этого, более богатая газом по сравнению с газом в цилиндре (rich compared to the gas in the cylinder) газообразная смесь (gas mixture) вводится в небольшую предкамеру (small prechamber).
Именно эта газо-воздушная смесь (gas-air mixture) в предкамере и воспламеняется свечой зажигания (spark plug). Пламя из сопла (flames from the nozzle) предкамеры вырываясь, производит воспламенение газо-воздушной смеси в цилиндре.