ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 1999 года по МПК F02M43/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано транспортными средствами, особенно в многотопливных двигателях.

Известны топливные системы, обеспечивающие подвод к топливоподающим устройствам дизеля двух видов топлива: маловязкого топлива (МВТ) при запуске и на малых нагрузках и вязкого топлива (ВТ) при нагрузке, близкой к номинальной (А.с. N 744140, F 02 М 31/16. Топливная система судового дизеля /Г. Ф. Левшин (СССР). 2565833/25-06; заявлено 09.01.78, опубл. 30.06.80; Бюл. 24).

Недостатком данной системы является сложная конструкция системы и то, что она мало автоматизирована. Кроме того, в данной системе отсутствует возможность автоматического изменения угла опережения подачи топлива при изменении нагрузки и при переводе дизеля на другой вид топлива.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является "Топливная система двигателя внутреннего сгорания с электронным управлением" (см. Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые дизельные установки: Справочник. - Л.: Судостроение, 1986. - 424 с., ил. (рис. 5.45, стр. 255)).

Система содержит дежурную цистерну для подачи топлива, топливный насос высокого давления, аккумулятор (топлива), общий для всех цилиндров, быстродействующие запорные клапаны, электронный контроллер - управляющее логическое устройство, управляющий сервоклапан, форсунку. Электронный контроллер всей системы является микрокомпьютерным комплексом, перерабатывающим все входящие в него сигналы и контролирующим заданную последовательность операций при пуске, реверсе и работе дизеля. Он также выполняет функции регулятора частоты вращения во всем диапазоне эксплуатационных режимов. Функции дозирующего устройства осуществляет форсунка с установленным на ее корпусе сервоклапаном, имеющим электрогидравлический исполнительный механизм.

Однако данная система может работать только на одном виде топлива. Между тем известно, что при работе дизеля на тяжелом топливе при пуске, выполнении маневров, перед остановкой и нередко на малых нагрузках дизель должен работать на дизельном топливе, соответственно при этом требуется изменение угла опережения подачи топлива.

Кроме того, в данной системе отсутствует охлаждение форсунки. При работе на тяжелом топливе происходит увеличение температуры распылителей и механических нагрузок на основные детали форсунок. Температура сопла распылителя во избежание закоксования должна быть на уровне 170-180^oC, которая достигается с помощью охлаждения распылителя, что в этой системе не предусмотрено.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, работающего на двух видах топлива с возможностью перехода с одного вида на другой. Техническим результатом, достигаемым при этом является возможность изменения угла опережения подачи топлива в широком диапазоне изменения нагрузок. Этот технический результат достигается тем, что предлагаемая топливная система двигателя внутреннего сгорания с электронным управлением, содержащая систему маловязкого топлива, соединенную через смеситель в топливный насос высокого давления с аккумулятором, подключенным через дозатор к форсункам, а также управляющее логическое устройство, снабжена системой вязкого топлива, соединенной со смесителем, причем в обеих системах в месте их соединения со смесителем установлены датчики положения, связанные с управляющим логическим устройством, причем управлявшее логическое устройство снабжено датчиками температуры форсунки, атмосферного давления, нагрузки. Кроме того, датчик нагрузки соединен с датчиком пульта управления, а датчик температуры форсунки связан с термоэлектрическим охладителем, холодные спаи которого связаны с распылителем форсунки, горячие спаи - с системой охлаждения двигателя.

На чертеже представлена схема топливной системы двигателя внутреннего сгорания с электронным управлением. Система содержит трубопровод 1 маловязкого топлива (МВТ), трубопровод 2 вязкого топлива (ВТ), смеситель 3, топливный насос 4 высокого давления, аккумулятор 5, электрогидравлический дозатор 6, управляющее логическое устройство (микропроцессорный контроллер) 7, форсунку 8, термоэлектрический охладитель 9, датчики: температуры форсунки 10, нагрузки 11, пульта управления 12, атмосферного давления 13, рабочего положения топлив 14, 15, блок питания 16. Система также снабжена каналами 17, 18, 19, 20, 21, 22 подачи топлива в форсунки и системой охлаждения 23. Термоэлектрический охладитель 9 своими холодными спаями связан с форсункой, а горячие спаи подключены к системе охлаждения 23 двигателя. Холодные спаи термоэлектрического охладителя 9 при помощи конвективного теплообмена отбирают тепло от распылителя форсунки 8 и поддерживают оптимальную температуру распылителя форсунки.

В качестве датчика пульта управления 12 используется сельсин> который позволяет осуществить дистанционное управление подачей топлива в двигатель, например из рулевой рубки судна.

Аккумулятор 6 позволяет поддерживать постоянное давление впрыска на всех режимах работы двигателя.

Управляющее логическое устройство (микропроцессорный контроллер) 7 обрабатывает входные сигналы от датчиков температуры 10 форсунки, нагрузки 11, пульта управления 12, атмосферного давления 13, рабочего положения топлив 14, 15 и управляет работой электрогидравлического дозатора 6, термоэлектрического охладителя 9 и в зависимости от рабочего топлива, нагрузки, атмосферного давления устанавливает оптимальный угол опережения подачи топлива, а при работе на вязком топливе - температуру распылителя форсунки.

Предлагаемая топливная система двигателя с электронным управлением работает следующим образом.

Чтобы запустить двигатель включается топливная система. Тогда на пульт управления поступает питание и начинает работать сельсин - датчик 12. С помощью сельсина - датчика 12 питание подается на управляющее логическое устройство 7, которое вырабатывает требуемый сигнал и подает на электрогидравлический дозатор 5. При нажатии на кнопку стартера или подаче сжатого воздуха (не показаны) двигатель начинает работать с частотой, пропорциональной поданному сигналу на дозатор 6. Одновременно на управляющее логическое устройство 7 поступает сигнал от датчиков и в зависимости от рабочего положения датчиков 14, 15, нагрузки 11, атмосферного давления 13 вырабатывается оптимальный угол опережения подачи топлива в двигатель.

При увеличении частоты вращения (нагрузки) двигатель переходит (автоматически) на тяжелое топливо, например на мазут. Двигатель начинает нагреваться, соответственно повышается температура распылителя форсунки 10. При температуре распылителя форсунки, например, 170^oC и более сигнал от датчика температуры 10 поступает на управляющее логическое устройство 7, которое включает термоэлектрический охладитель 10, холодные спаи которого охлаждают при помощи конвективного теплообмена распылитель форсунки 8, горячие спаи охлаждаются системой охлаждения 23 двигателя.

Одновременно при повышении нагрузки предлагаемая система корректирует угол опережения подачи топлива (впрыска).

При уменьшении частоты вращения (нагрузки) двигателя вышеназванные параметры меняют в обратном направлении.

Таким образом, топливная система двигателя с электронным управлением дает весьма важные преимущества: в широком диапазоне частоты вращения и нагрузок возможно изменение угла опережения подачи топлива. Аккумулятор с электронным управлением впрыска позволяет достигнуть экономичности работы двигателя на малых нагрузках. Такая система лучше приспособлена для работы на различных сортах топлива, если учесть, что для каждого вида топлива требуются свой оптимальный угол впрыска и определенное давление распыливания. Быстродействующая система с электронным управлением позволяет обеспечить экономию топлива при различных режимах работы. Термоэлектрический охладитель увеличивает эксплуатационные свойства распылителя форсунки.

Источники информации
1. A.c. N 744140, F 02 M 31/16. Топливная система судового дизеля / Г.Ф. Левшин (СССР). - 2565833/25-06; заявлено 09.01.78, Опубл. 30.06.80; Бюл. N 24.

2. Овсянников М. К. , Петухов В. А. Судовые дизельные установки: Справочник. - Л.: Судостроение, 1986. - 424 с., ил.

Изобретение может быть использовано в многотопливных дизелях. Технический результат заключается в том, что при изменении нагрузки, атмосферного давления и при переходе с одного вида топлива на другое устройство автоматически устанавливает оптимальный угол опережения подачи топлива. Система содержит трубопровод маловязкого топлива, трубопровод вязкого топлива, смеситель, топливный насос высокого давления, аккумулятор, электрогидравлический дозатор, управляющее логическое устройство, форсунку и термоэлектрический охладитель. Имеются датчики температуры форсунки нагрузки, пульта управления, атмосферного давления, рабочего положения топлив, блок питания, каналы подачи топлива в форсунки и систему охлаждения. После запуска двигателя устройство подает строго нужное количество топлива в цилиндры двигателя. Одновременно в зависимости от нагрузки, вида топлива и атмосферного давления устанавливается оптимальный угол опережения подачи топлива. В случае работы двигателя на маловязком топливе термоэлектрический охладитель поддерживает оптимальную температуру распылителя форсунки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Топливная система двигателя внутреннего сгорания с электронным управлением, содержащая систему маловязкого топлива, соединенную через топливный насос высокого давления с аккумулятором, подключенным через дозатор к форсункам, а также управляющее логическое устройство, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смеситель, соединенный с системой маловязкого топлива, и систему вязкого топлива, соединенную со смесителем, причем в обеих системах в месте их соединения со смесителем установлены датчики рабочего положения топлив, связанные с управляющим логическим устройством, причем управляющее логическое устройство снабжено датчиком температуры форсунки, атмосферного давления и нагрузки.