КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДАЧИ В ЦИЛИНДРЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02M43/00 F02B69/04 

Изобретение относится к газодизельным двигателям.

Известна система подачи топлива и газа в цилиндры дизеля, содержащая трубопровод с заслонкой и управляемым клапаном для подвода газа в цилиндры, насос высокого давления для работы дизеля только на жидком топливе и дополнительный насос с форсункой, обеспечивающий запальную порцию топлива при переводе работы дизеля на газ /1/.

Также известна система подачи топлива и газа, содержащая комбинированную форсунку, соединенную с типовым насосом высокого давления, с системой подачи газа и с гидросистемой для управления работой форсунки /2/.

Недостатками таких систем подачи топлива и газа являются:
- наличие дополнительного насоса высокого давления с форсункой и цилиндрового газового клапана требует значительного усложнения конструкции дизеля и приводит к повышению расхода газа по причине утечки его в моменты продувки цилиндров от остаточных газов /1/;
- использование комбинированной форсунки усложняет конструкцию газоподающей системы и исключает возможность ее регулировки по давлению впрыска топлива, что будет сказываться на качестве распыла топлива.

В качестве существенного недостатка известных систем /1/ и /2/ следует отметить, что они не позволяют в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки оптимизировать моменты и количество подачи газа в цилиндры дизеля.

В отличие от известных конструкций топливоподачи в цилиндры газодизелей, предлагается комбинированная система, позволяющая устранить недостатки в перечисленных аналоговых технических решениях /1, 2/.

Задача изобретения заключается в упрощении конструкции, снижении расхода газа, оптимизации моментов и количества подачи газа в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Поставленная задача решается тем, что комбинированная система топливоподачи в цилиндры двигателей внутреннего сгорания, содержащая штатную топливную аппаратуру, включающую форсунки, топливные насосы высокого давления и газовый аккумулятор с газопроводом, согласно изобретения, верхняя полость газового аккумулятора сообщена через трубопровод и обратный клапан с одним из цилиндров дизеля, цилиндры, кроме штатных форсунок, оборудованы электроуправляемыми газофорсунками, работа которых осуществляется посредством электронного блока управления началом и длительностью впрыска газа, который электрически связан с бесконтактным датчиком начала впрыска газа, с конденсаторным источником электроэнергии и с датчиком выхода реек штатных топливных насосов, при этом датчик начала впрыска газа установлен напротив распределительного устройства впрыска газа.

Распределительное устройство впрыска газа выполнено в виде зубцового диска, который подвижно связан с коленчатым валом дизеля и кинематически с центробежным регулятором механического типа.

На чертеже представлена схема комбинированной системы топливоподачи.

Система включает: газоаккумулятор высокого давления 1 с заправочной горловиной 2 и перепускным вентилем 3, электроуправляемую газофорсунку 4, газопровод (трубопровод) 5, соединяющий через обратный клапан 6 и перепускной вентиль 7 верхнюю полость газоаккумулятора с одним из цилиндров дизеля. С целью дистанционного управления подачи газа к газофорсунке 4 на газопроводе 8 установлен электроуправляемый клапан 9.

Для управления процессом газовпрыска в системе предусмотрены: электронный блок 10 управления началом и длительностью впрыска газа, конденсаторный источник 11 электроэнергии, коммутирующий блок 12, источник 13 электроэнергии постоянного тока, бесконтактный датчик 14 начала впрыска газа, распределительное устройство 15 впрыска газа, представляющее конструкцию в виде зубцового диска, подвижно связанного с коленчатым валом и кинематически - с центробежным регулятором 16 механического типа.

На чертеже также показана штатная топливная аппаратура, включающая форсунку 17, топливные насосы высокого давления 18, регулятор 19 частоты вращения коленчатого вала и датчик 20 выхода реек насосов, кинематически связанный с общей тягой привода 21 реек.

В качестве дополнительного пояснения конструкции системы следует отметить, что конденсаторный источник электроэнергии 11 обеспечивает быстродействие срабатывания электроуправляемой газофорсунки 4.

Система работает следующим образом. Перед запуском дизеля производится заправка газоаккумулятора на 3/4 его объема сжиженным газом - пропаном, бутаном или другим углеводородным топливом, например, водоспиртовой смесью.

Далее в эксплуатационном режиме работы дизеля поддерживание избыточного давления в газоаккумуляторе 1 обеспечивается путем перепуска газов из работающего цилиндра через обратный клапан 6 трубопровода 5 и перепускной вентиль 7 до давления, равного максимальному давлению сгорания топлива. Такой способ поддержания избыточного давления исключает использование агрегатов в виде компрессора высокого давления, теплообменника и других узлов, усложняющих конструкцию системы топливоподачи и дизеля в целом.

Для перевода штатного режима топливоподачи в газодизельный, посредством коммутирующего блока 12 подключают напряжение от источника 13 электроэнергии к катушке электроуправляемого клапана 9, конденсаторному источнику 11 электроэнергии и к электронному блоку 10 управления началом и длительностью впрыска газа.

После подключения электроэнергии сжиженный газ из аккумулятора 1 через электроуправляемый клапан 9, газопровод 8 и электроуправляемую газофорсунку 4 будет в оптимальные моменты впрыскиваться в цилиндры дизеля. При этом штатная топливная аппаратура также будет обеспечивать топливоподачу в пределах 40-50% от нормы цикловой порции в дизельном режиме. Такая комбинированная работа систем топливоподачи необходима для создания необходимой температуры самовоспламенения газа и для обеспечения качества распыла основного топлива.

Оптимальный момент впрыска газа и его количество осуществляется посредством блока 10 управления началом и длительностью впрыска. В свою очередь функционирование блока 10 обеспечивается за счет связи его с датчиком 14 начала впрыска и с датчиком 20 выхода реек штатных топливных насосов. При этом момент срабатывания датчика 14 будет автоматически корректироваться за счет кинематической связи распределительного устройства 15 впрыска газа с центробежным регулятором 16, то есть момент впрыска газа будет зависеть от частоты вращения коленчатого вала, что обеспечивает оптимальные моменты впрыска газа. За счет связи блока 10 с датчиком 20 выхода реек штатных топливных насосов будет автоматически меняться количество подачи газа в зависимости от степени нагрузки дизеля. Для перевода газодизельного режима в дизельный достаточно посредством коммутирующего блока 12 отключить источник 13 электроэнергии постоянного тока.

Таким образом, комбинированная система топливоподачи без использования дополнительных нагнетательных агрегатов поддерживает избыточное давление в газоаккумуляторе 1, обеспечивает оптимальные моменты впрыска газа, корректирует цикловую порцию газа в зависимости от степени нагрузки дизеля и обеспечивает его работу на основном топливе и в газодизельном режиме.

Экономический эффект ожидается за счет сохранения конструкции штатной топливовпрыскивающей аппаратуры, исключения использования дополнительных агрегатов для поддержания избыточного давления в газоаккумуляторе, снижения эксплуатационных расходов на топливо и токсичности выпускных газов.

Источники информации
1. Ю. Н. Васильев и др. "Транспорт на газе". М.: "Недра", 1992 г., с. 155-191.

2. Авторское свидетельство СССР 1650933, опубликов. 1991 г.

Изобретение может быть использовано в комбинированных системах топливоподачи в цилиндры двигателей внутреннего сгорания. Комбинированная система топливоподачи в цилиндры двигателей внутреннего сгорания содержит штатную топливную аппаратуру, включающую форсунки, топливные насосы высокого давления и газовый аккумулятор с газопроводом. Верхняя полость газового аккумулятора сообщена через трубопровод и обратный клапан с одним из цилиндров дизеля. Цилиндры дизеля, кроме штатных форсунок, оборудованы электроуправляемыми газофорсунками, работа которых осуществляется посредством электронного блока управления началом и длительностью впрыска газа, который электрически связан с бесконтактным датчиком начала впрыска газа, с конденсаторным источником электроэнергии и с датчиком выхода реек штатных топливных насосов. Датчик начала впрыска газа установлен напротив распределительного устройства впрыска газа. Распределительное устройство впрыска газа выполнено в виде зубцового диска, который подвижно связан с коленчатым валом дизеля и кинематически с центробежным регулятором механического типа. Технический результат заключается в упрощении конструкции, снижении расхода газа и токсичности выпускных газов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Комбинированная система топливоподачи в цилиндры двигателей внутреннего сгорания, содержащая штатную топливную аппаратуру, включающую форсунки, топливные насосы высокого давления и газовый аккумулятор с газопроводом, отличающаяся тем, что верхняя полость газового аккумулятора сообщена через трубопровод и обратный клапан с одним из цилиндров дизеля, а также цилиндры, кроме штатных форсунок, оборудованы электроуправляемыми газофорсунками, работа которых осуществляется посредством электронного блока управления началом и длительностью впрыска газа, который электрически связан с бесконтактным датчиком начала впрыска газа, с конденсаторным источником электроэнергии и с датчиком выхода реек штатных топливных насосов, при этом датчик начала впрыска газа установлен напротив распределительного устройства впрыска газа. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что распределительное устройство впрыска газа выполнено в виде зубцового диска, который подвижно связан с коленчатым валом дизеля и кинематически с центробежным регулятором механического типа.