СИСТЕМА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА ДВУХ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА Российский патент 2011 года по МПК F02D19/06 F02D19/08 

Настоящее изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и касается системы двигателей, работающих на двух различных видах топлива согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

По причине снижения запасов нефти и повышения требований к выпуску выхлопных газов современные транспортные средства оборудуются двигателями внутреннего сгорания, которые работают как двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием согласно четырехтактному принципу, но вместо бензина также могут эксплуатироваться с газом.

В качестве газа применяется, преимущественно, сжиженный газ на основе нефти, так называемый автогаз (LPG=Liquified Petroleum Gas), побочный продукт гидролиза при очистке нефти, состоящий, по существу, из пропана и бутана, и природный газ (CNG=Compressed Natural Gas), состоящий преимущественно из метана и получаемый из природных месторождений. Так как LPG и CNG не содержат примесей серы и свинца и имеют очень хорошие характеристики сгорания при превосходном смесеобразовании, выброс вредных веществ СО, СН, NO_х и СО₂ ниже, чем у работающих только на бензине двигателей.

В связи с тем, что сеть заправочных станций, в частности для LPG и CNG, в индустриальных странах еще недостаточно развита, некоторые работающие на газе транспортные средства на сегодняшний день являются «бивалентными», т.е. транспортное средство оборудуется как бензиновой, так и газовой системой питания, переключение между которыми осуществляется при необходимости автоматически или вручную с помощью управляющего устройства. Известно, что на таких бивалентных транспортных средствах автоматическое переключение с газового питания на бензиновое производится тогда, когда содержимое газового резервуара снижается до определенной величины. Кроме того, работающие на газе транспортные средства запускаются обычно на бензине, так как на непрогретом двигателе и при холодной охлаждающей жидкости не достигается нужное приготовление горючей смеси. По достижении необходимой эксплуатационной температуры следует автоматическое переключение на газовое питание.

Другая проблема газовой эксплуатации (питания) двигателей внутреннего сгорания состоит в том, что седла клапанов ввиду недостаточной или отсутствующей смазывающей способности газообразного топлива LPG/CNG подвержены более высокой нагрузке, чем при чисто бензиновой эксплуатации. Если принять смазывающую способность бензина в качестве эталонной величины за 100%, то относительная смазывающая способность LPG составит приблизительно 20%, а относительная смазывающая способность CNG практически равна 0%.

Для решения этой проблемы уже предлагаются комплекты для дооборудования, которыми обеспечивают дополнительный подвод смазки к седлам клапанов. Такой комплект содержит запасную емкость для хранения смазывающего средства, которая размещена в моторном отделении, а также линию для смазывающего средства от запасной емкости к впускному каналу для непрерывной подачи смазки к маленькой форсунке, которая встроена во всасывающую трубу после дроссельного клапана. Таким образом может всасываться предварительно установленное количество смазки по принципу Вентури.

Недостатком представленного выше решения проблемы является то, что приобретение и установка указанного комплекта, а также приобретение смазки влекут затраты. Кроме того, должно быть предусмотрено конструктивное пространство для запасной емкости для смазки. Нельзя также пренебрегать тем, что подведенная смазка вызывает ухудшение процесса сгорания и проблемы в катализаторе.

Задача данного изобретения состоит в предоставлении системы и способа эксплуатации бивалентных двигателей внутреннего сгорания (в техническом смысле), в случае которых возможно достаточное смазывание седел клапанов, без необходимости связанного с недостатками внесения дополнительной смазки.

Эта задача решена согласно заявленному изобретению за счет системы и способа эксплуатации бивалентного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные выполнения изобретения определены признаками зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно изобретению предоставлена система для работающего на двух различных видах топлива двигателя внутреннего сгорания, в частности для привода транспортных средств, которая включает в себя два, по меньшей мере, частично соотнесенных с различными видами топлива топливных контура, и, по меньшей мере, одно электронное устройство управления для управления эксплуатацией двигателя внутреннего сгорания как на первом, так и на втором виде топлива. Из обоих видов топлива первый выбран или подготовлен так, что имеет достаточную смазывающую способность для седел клапанов без необходимости подачи дополнительной смазки.

Соответствующая изобретению система характеризуется в значительной степени тем, что устройство управления пригодно для такого управления эксплуатацией двигателя внутреннего сгорания, что первый вид топлива двигателя внутреннего сгорания подается во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов, чтобы таким образом в достаточной мере смазывать седла клапанов.

При этом возможно, что во время работы двигателя внутреннего сгорания с двумя видами топлива подача второго вида топлива прерывается во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов, чтобы во время этого интервала подавать исключительно первый вид топлива.

Так как после прекращения подачи первого вида топлива во время одного такого интервала смазывающее действие первого вида топлива на седлах клапанов сохраняется в течение некоторого времени, достаточное смазывание седел клапанов может быть достигнуто и при подаче только второго вида топлива. Есть предположение, что промежутки между интервалами и длительность интервалов для подачи первого вида топлива выбираются так, чтобы после прекращения ввода первого вида топлива всегда имелось достаточное смазывающее действие на седлах клапанов от него.

В качестве альтернативы возможно, чтобы при работе двигателя внутреннего сгорания на втором виде топлива, во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов первый вид топлива подавался одновременно со вторым. При совместной подаче первого и второго видов топлива во время предварительно задаваемых интервалов может достигаться достаточное смазывание седел клапанов как во время упомянутых предварительно задаваемых интервалов, так и после прекращении подачи первого вида топлива во время подачи исключительно второго типа топлива. Есть предположение, что длительность интервалов для дополнительной подачи первого вида топлива и промежутки между ними выбираются так, чтобы после прекращения ввода первого вида топлива постоянно имелось достаточное смазывающее действие от него на седлах клапанов.

В случае двигателя внутреннего сгорания предпочтительно, но не обязательно, речь идет о двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением.

Длительность предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов для подачи первого типа топлива и промежутки между ними могут быть заданы, например, посредством временных промежутков или посредством количества оборотов коленчатого вала. Длительность интервалов и промежутков между ними зависят, в частности, от параметров и режима работы двигателя внутреннего сгорания. Например, после 10000 оборотов коленчатого вала при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания на втором виде топлива, отсчитанных от момента запуска, может соответственно осуществляться от 100 до 1000 оборотов исключительной или дополнительной эксплуатации двигателя внутреннего сгорания на первом виде топлива, чтобы достичь достаточной смазки седел клапанов.

В одном примерном выполнении соответствующей изобретению системы в качестве топлива первого вида служит (традиционный) бензин, а в качестве второго вида топлива служит сжиженный нефтяной газ (LPG). В одном другом примерном выполнении соответствующей изобретению системы в качестве первого вида топлива служит (традиционный) бензин, а в качестве второго вида топлива служит сжатый природный газ (CNG). В этом случае достаточное смазывание седел клапанов может достигаться, если при работе двигателя внутреннего сгорания на LPG или CNG во время, в частности, регулярных промежутков в ДВС подается бензин, чтобы добиться достаточного смазывающего действия на седлах клапанов. Подача LPG/CNG во время подачи бензина может быть прекращена.

Изобретение распространяется далее на электронное устройство управления для системы для работающих на двух различных видах топлива двигателей внутреннего сгорания, в частности для привода транспортных средств, причем система включает в себя два, по меньшей мере, частично соотнесенных с различными видами топлива топливных контура. Первый вид топлива имеет достаточную смазывающую способность для седел клапанов.

Электронное устройство управления управляет работой (эксплуатацией) двигателя внутреннего сгорания как на первом виде топлива, так и на втором виде топлива и пригодно для управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, что первый вид топлива подается в ДВС во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов. При этом возможно, что при работе двигателя внутреннего сгорания на втором виде топлива его подача будет прерываться во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов, чтобы во время этих интервалов подавать в ДВС исключительно первый вид топлива. В качестве альтернативы возможно, что во время работы двигателя внутреннего сгорания на втором виде топлива во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов первый вид топлива подается в ДВС дополнительно ко второму виду топлива.

Далее изобретение распространяется на транспортное средство с описанной выше системой для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, работающего на двух видах топлива.

Далее изобретение распространяется на способ эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, работающих на первом и втором видах топлива, в частности для привода транспортного средства, причем первый вид топлива имеет достаточную смазывающую способность для седел клапанов двигателя внутреннего сгорания. Способ характеризуется тем, что первый вид топлива подается в двигатель внутреннего сгорания во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов, чтобы в достаточной степени смазать седла клапанов. При этом возможно, что во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания на втором виде топлива прерывается подача второго вида топлива во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов, чтобы во время этих интервалов подавать исключительно первый вид топлива. В качестве альтернативы возможно, что при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания на втором виде топлива во время предварительно задаваемых, в частности регулярных, интервалов первый вид топлива подается одновременно со вторым видом топлива.

Далее изобретение распространяется на программный код для пригодного для обработки данных электронного устройства управления вышеописанной системы для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, работающего на двух видах топлива, содержащий управляющие команды, которые побуждают устройство управления к осуществлению вышеописанного способа.

Далее изобретение распространяется на носитель информации с сохраненным на нем соответствующим программным кодом.

Изобретение более подробно поясняется примером осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором:

схематичное представление варианта осуществления соответствующей изобретению системы для попеременной эксплуатации двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, работающего на двух различных видах топлива.

На чертеже схематически представлен вариант осуществления соответствующей изобретению системы для попеременной эксплуатации двигателя внутреннего сгорания «бивалентно» эксплуатируемого транспортного средства, которое может работать на бензине и автогазе (LPG). В соответствии с чертежом транспортное средство включает в себя в целом обозначенный позицией 1 двигатель с принудительным воспламенением, в котором бензин может впрыскиваться через форсунки 2 в камеру сгорания не показанного цилиндра. Блок 3 управления двигателем посредством электрических соединительных линий 4 связан с форсунками 2 и управляет открытием и закрытием форсунок 2 для впрыска бензина. Через частично представленную всасывающую трубу 5, в которой установлен дроссельный клапан 6, бензин подается к форсункам 2. Подробно не представлены, так как для понимания изобретения это не требуется, другие компоненты бензинового топливного контура, а так же компоненты подготовки бензиновой смеси. Предусмотрен также охладитель 7 с датчиком 8 температуры воды. Чтобы показать относительное расположение компонентов на транспортном средстве, представлены очертание 9 транспортного средства и колеса 10.

Далее следует описание устройства подачи автогаза. Устройство подачи автогаза включает в себя резервуар 11 для автогаза, который через соединительную линию 13 связан с заправочным вентилем 12 для внешней заправки автогазом. Резервуар 11 автогаза подсоединен через многофункциональный/предохранительный клапан 18 к подающей линии 23 автогаза, которая связана с испарителем 14 с, например, интегрированным регулятором давления. Этот испаритель изменяет агрегатное состояние LPG из жидкого в газообразное. Испаритель 14 связан через газовый фильтр 17 с множеством газовых инжекторов 22, через которые газообразное топливо (LPG) может впрыскиваться во впускной (всасывающий) канал цилиндров двигателя 1. Подробно не представлено термическое подсоединение испарителя 14 к охлаждающему контуру транспортного средства. Испаритель 14 связан через электрическую соединительную линию 15 с электронным устройством 16 управления для автогаза, которое управляет испарителем 14. Далее, испаритель 14 связан через электрическую соединительную линию 21 с датчиком 8 температуры воды.

В представленной на чертеже соответствующей изобретению системе связанное посредством электрических соединительных линий 24 с газовыми инжекторами 22 электронное устройство 16 управления для автогаза связано посредством электрической соединительной линии 19 с блоком 3 управления двигателем. Далее, устройство 16 электрически связано с отводом 20 для выходного сигнала блока 3 управления двигателем. Электронное устройство 16 и блок 3 управления двигателем запрограммированы так, что бензин и LPG попеременно подаются в двигатель 1 через регулярные интервалы. Точнее, подача LGP в двигатель 1 прекращается согласно предварительно задаваемым регулярным интервалам, чтобы в течении этих интервалов подавать исключительно бензин, благодаря чему может быть достигнуто достаточное смазывание седел клапанов. Например, через каждые 10000 оборотов двигателя 1 при эксплуатации на LPG может производиться от 100 до 1000 оборотов на бензине, чтобы достичь достаточного смазывания седел клапанов.

Блок 3 управления двигателем и устройство 16 управления для автогаза могут быть равным образом интегрированы в единое устройство управления, которое программируется соответствующим образом.

Список ссылочных позиций

1. Двигатель

2. Форсунка для впрыска бензина

3. Блок управления двигателем

4. Электрическая соединительная линия

5. Всасывающая труба

6. Дроссельный клапан

7. Охладитель

8. Датчик температуры воды

9. Очертание

10. Колесо

11. Резервуар для LPG

12. Заправочный клапан

13. Соединительная линия

14. Испаритель

15. Электрическая соединительная линия

16. Устройство управления для автогаза

17. Газовый фильтр

18. Многофункциональный/предохранительный клапан

19. Электрическая соединительная линия

20. Отвод для выходного сигнала блока управления двигателем

21. Электрическая соединительная линия

22. Газовый инжектор

23. Подающая линия автогаза

24. Электрическая соединительная линия

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет выполнять достаточное смазывание седел клапанов без необходимости связанного с недостатками внесения дополнительной смазки. Изобретение касается системы и способа для двигателя внутреннего сгорания, работающего на первом или втором видах топлива, причем первый вид топлива имеет достаточную смазывающую способность для смазывания седел клапанов двигателя внутреннего сгорания, причем система включает в себя два, по меньшей мере, частично соотнесенных с различными видами топлива топливных контура, а также по меньшей мере одно электронное устройство управления, которое управляет эксплуатацией двигателя внутреннего сгорания как на первом виде топлива, так и на втором виде топлива. Управление двигателем внутреннего сгорания осуществляется так, что первый вид топлива подается в двигатель в предварительно задаваемые интервалы. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система для двигателя внутреннего сгорания, работающего на первом и втором видах топлива, в частности, для привода транспортного средства, причем первый вид топлива имеет достаточную смазывающую способность для смазывания седел клапанов двигателя внутреннего сгорания, причем система имеет два, по меньшей мере, частично соотнесенных с различными видами топлива топливных контура, а также по меньшей мере одно электронное устройство управления для управления эксплуатацией двигателя внутреннего сгорания, как на первом виде топлива, так и на втором виде топлива, отличающаяся тем, что устройство управления пригодно для управления эксплуатацией двигателя внутреннего сгорания так, что первый вид топлива подается в двигатель внутреннего сгорания во время предварительно задаваемых интервалов, причем промежутки между этими интервалами и длительность этих интервалов выбираются так, чтобы после прекращения ввода первого вида топлива имелось достаточное смазывающее действие на седлах клапанов от первого вида топлива.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что во время упомянутых предварительно задаваемых интервалов в двигатель внутреннего сгорания подается исключительно первый вид топлива.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй виды топлива совместно подаются в двигатель внутреннего сгорания во время упомянутых предварительно задаваемых интервалов.

4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что первый вид топлива представляет собой бензин, а второй вид топлива - сжиженный нефтяной газ (LPG).

5. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что первый вид топлива представляет собой бензин, а второй вид топлива - сжатый природный газ (CNG).

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве интервалов задаются промежутки времени.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве интервалов задаются количества оборотов двигателя внутреннего сгорания.

8. Транспортное средство с системой по любому из пп.1-7.

9. Электронное устройство управления для системы для двигателя внутреннего сгорания, работающего на первом и втором видах топлива, в частности, для привода транспортного средства, причем первый вид топлива имеет достаточную смазывающую способность для седел клапанов двигателя внутреннего сгорания, причем система имеет два, по меньшей мере, частично соотнесенных с различными видами топлива топливных контура, причем устройство управления управляет эксплуатацией двигателя внутреннего сгорания как на первом виде топлива, так и на втором виде топлива и пригодна для управления двигателем внутреннего сгорания так, что первый вид топлива подается в двигатель внутреннего сгорания во время предварительно задаваемых интервалов, причем промежутки между этими интервалами и длительность этих интервалов выбираются так, чтобы после прекращения ввода первого вида топлива имелось достаточное смазывающее действие на седлах клапанов от первого вида топлива.

10. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания на первом и втором видах топлива, в частности, для привода транспортного средства, причем первый вид топлива имеет достаточную смазывающую способность для смазывания седел клапанов двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что первый вид топлива подают в двигатель внутреннего сгорания во время предварительно задаваемых интервалов, причем промежутки между этими интервалами и длительность этих интервалов выбирают так, чтобы после прекращения ввода первого вида топлива имелось достаточное смазывающее действие на седлах клапанов от первого вида топлива.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что во время упомянутых интервалов в двигатель внутреннего сгорания подают исключительно первый вид топлива.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что первый и второй виды топлива подают совместно в двигатель внутреннего сгорания во время упомянутых предварительно задаваемых интервалов.

13. Способ по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что в качестве первого вида топлива выбирают бензин, а в качестве второго вида топлива - сжиженный нефтяной газ (LPG).

14. Способ по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что в качестве первого вида топлива выбирают бензин, а в качестве второго вида топлива - сжатый природный газ (CNG).

15. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве интервалов задают промежутки времени.

16. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве интервалов задают количества оборотов двигателя внутреннего сгорания.

17. Программный код для пригодного для обработки данных электронного устройства управления согласно п.9, который содержит управляющие команды, которые побуждают устройство управления к осуществлению способа по любому из пп.10-16.

18. Носитель информации с сохраненным на нем программным кодом по п.17.