РАБОТАЮЩЕЕ НА ТОПЛИВЕ ОБОГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАБОТАЮЩЕГО НА ТОПЛИВЕ ОБОГРЕВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2020 года по МПК F02N19/02 F23N5/20 F23N1/02 

Данное изобретение относится к работающему на топливе обогревательному устройству транспортного средства и к его способу эксплуатации.

Описывается способ эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, включающий в себя понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания между поданным воздухом для сгорания и поданным топливом в камере сгорания работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства для интервала Δt времени с исходного значения λ_start>1 до диапазона λ<λ_start. Коэффициент λ избытка воздуха для сгорания, называемый также коэффициентом избытка воздуха или числом избытка воздуха, является безразмерным параметром между массовым отношением поданного воздуха для сгорания и поданным топливом. Коэффициент λ=1 избытка воздуха для сгорания описывает стехиометрическое сгорание, то есть полное сгорание имеющегося топлива и имеющегося в воздухе для сгорания кислорода. Значение λ>1 означает обедненную смесь топлива и воздуха для сгорания, при которой подается больше воздуха для сгорания, чем это необходимо для полного сгорания поданного в тот же промежуток времени топлива. Понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания может иметь место, например, при непрерывной эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, причем обогревательное устройство транспортного средства находится до понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания в устойчивом стационарном режиме работы. В этом устойчивом стационарном режиме работы коэффициент λ=λ_start избытка воздуха для сгорания может быть постоянным. Примером стационарных исходных значений λ_start могут быть, например, значения между 1,5 и 2,0. Исходные значения λ_start могут, например, также варьироваться в зависимости от номинальной мощности работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Например, стационарное исходное значение λ_start=1,8 может быть в случае работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства с 15 кВт, а стационарное исходное значение λ_start=1,7 может быть в случае работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства с номинальной мощностью 12 кВт. Диапазон λ<λ_start, до которого коэффициент λ избытка воздуха для сгорания понижается со стационарного исходного значения λ_start, может быть, например, от 1,1 до 1,4. В частности диапазон, до которого коэффициент λ избытка воздуха для сгорания понижается с исходного значения λ_start, находится полностью выше λ=1. По сравнению с исходным значением λ_start имеется после понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания сравнительно богатое отношение топлива и воздуха для сгорания. Эта сравнительно богатая смесь топлива и воздуха для сгорания подходит для того, чтобы сжигать и таким образом устранять осевший в камере сгорания нагар, например кокс или сажу. Описанный способ подходит таким образом для регенерации обогревательного устройства транспортного средства, так как камера сгорания освобождается от нагара, который скапливается с течением времени. Таким образом, может предотвращаться возможное, вызванное образованием нагара в камере сгорания нарушение надлежащей работы работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Подобными нарушениями работы могут быть, например, повышенные значения отработанного газа монооксида углерода, повышенный выброс частиц сажи и/или более высокое шумообразование во время эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Далее нагар в камере сгорания может также приводить к плохому характеру пуска, то есть к плохому характеру зажигания работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, так что в частности во время фазы пуска могут вызываться повышенные выбросы отработанного газа и частиц сажи. Это может приводить вплоть до полного выхода из строя работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, при котором пуск работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства повторно не удается из-за образования нагара в камере сгорания.

Вышеуказанные проблемы решаются или сокращаются благодаря описанному способу.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что коэффициент λ избытка воздуха для сгорания удерживается в диапазоне λ<λ_start в течение интервала Δt времени в постоянном диапазоне значений. Благодаря удержанию коэффициента λ избытка воздуха для сгорания в постоянном диапазоне значений в течение интервала Δt времени может достигаться контролируемое и в частности равномерное выгорание нагара в камере сгорания. Длительность интервала времени может быть заранее, исходя из конкретного устройства, экспериментально определена и задана для соответствующего типа работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Возможно также длительность интервала Δt времени определять динамически на основе осевшего в камере сгорания количества нагара. Выводы об осевшем в камере сгорания количестве нагара могут делаться, например, косвенным образом через пусковую характеристику работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. С этой целью могут контролироваться, например, значения температуры и выброса отработанного газа во время фазы пуска работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, и при менее благоприятном ходе может намечаться удлинение интервала Δt времени во время следующего предстоящего понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания до постоянного диапазона значений. Постоянный диапазон значений может быть задан, например, вокруг ожидаемого предпочтительно целевого значения λ_ziel. Возможно, что вместо постоянного диапазона значений коэффициент λ избытка воздуха для сгорания удерживается на постоянном целевом значении λ_ziel.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что по окончании интервала Δt времени коэффициент λ избытка воздуха для сгорания возвращается в диапазон конечных значений коэффициента избытка воздуха для сгорания с λ>1. Таким образом, работающее на топливе обогревательное устройство транспортного средства возвращается после завершенной регенерации, то есть после завершения выгорания нагара в камере сгорания, по существу в изначальный нормальный стационарный режим работы. Диапазон конечных значений может включать в себя предпочтительно исходное значение λ_start. Возможно, что коэффициент λ избытка воздуха для сгорания возвращается на исходное значение λ_start.

Далее может быть предусмотрено, что длительность интервала Δt времени составляет от 2 минут до 5 минут. Предпочтительно интервал Δt времени может составлять 4 минуты. В вышеуказанном интервале времени, который составляет от 2 минут до 5 минут, может ожидаться, как правило, полное выгорание нагара в камере сгорания. Регенерация работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства таким образом по окончании интервала Δt времени по существу полностью завершена.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что поданное в камеру сгорания количество воздуха для сгорания снижается, и/или поданное в камеру сгорания количество топлива повышается. Благодаря сокращению поданного количества воздуха для сгорания и благодаря повышению поданного количества топлива может в каждом случае, по отдельности или совместно, достигаться необходимое понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания до диапазона λ<λ_start.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что поданное в камеру сгорания количество воздуха для сгорания и/или поданное в камеру сгорания количество топлива задается в зависимости от зарегистрированного датчиком давления воздуха. Благодаря изменению давления воздуха изменяется поданная в камеру сгорания масса воздуха, без того чтобы поданный объем воздуха испытывал изменение. Благодаря варьированию поданного количества воздуха и поданного количества топлива в зависимости от измеренного давления воздуха это может компенсироваться, так что необходимый коэффициент λ избытка воздуха для сгорания надежно выдерживается.

Далее может быть предусмотрено, что понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания до диапазона λ<λ_start инициируется на основе времени работы обогревательного устройства транспортного средства с момента последнего понижения и/или оканчивается на основе зарегистрированного датчиком давления воздуха. Благодаря связыванию понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания со временем работы обогревательного устройства транспортного средства с момента последнего понижения достигается по существу циклическая регенерация работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. При первоначальном вводе в эксплуатацию работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства момент времени первоначального ввода в эксплуатацию может приравниваться к моменту времени последнего понижения, так как в этот момент времени камера сгорания свободна от нагара. Далее может быть предусмотрено, что вне зависимости от времени работы, по окончании фиксированного промежутка времени, например один раз в год, производится регенерация работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Окончание понижения на основе зарегистрированного давления воздуха может предотвращать в более высоких положениях нежелательное падение ожидаемого коэффициента λ избытка воздуха для сгорания ниже заявленного постоянного значения λ_ziel во время понижения. Это может происходить, например, если транспортное средство во время понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания преодолевает больший перепад высот, например на горном перевале, и вследствие сопутствующего падения давления воздуха меньшее количество воздуха для сгорания подается в камеру сгорания.

Далее описывается работающее на топливе обогревательное устройство транспортного средства с устройством управления, которое приспособлено для выполнения вышеописанного способа.

Вышеописанное изобретение разъясняется теперь в качестве примера со ссылкой на приложенный чертеж при помощи предпочтительного варианта осуществления.

На чертежах показаны:

фиг. 1 - блок-схема способа эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства; и

фиг. 2 - схематичное изображение работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства.

Фиг. 1 показывает блок-схему способа эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Описанный способ 100 начинается со старта 110. Начиная со старта 110, проверяется, выполнено ли условие, шаг 120. В качестве условия может использоваться, например, время работы обогревательного устройства транспортного средства с момента последнего понижения. Далее может также использоваться общее прошедшее время с момента последнего понижения в качестве условия. Возможное время работы между двумя фазами понижения может составлять, например, от 8 до 30 часов. Наиболее предпочтительно время работы может составлять от 8 до 12 часов, причем в свою очередь 10 часов могут быть предусмотрены в качестве времени работы до в каждом случае следующего понижения. Максимальный промежуток времени между двумя понижениями может составлять, например, 1 год. Если условие не выполнено, шаг 120 - нет, то способ снова продолжается со старта 110. Если условие выполнено, шаг 120 - да, то способ продолжается понижением на шаге 130. Наряду с определенно указанными в связи с фиг. 1 условиями, то есть временем работы обогревательного устройства транспортного средства с момента последнего понижения и максимальным промежутком времени с момента последнего понижения, могут также другие условия, которые указываются в другом месте данного описания, использоваться для инициации понижения. На шаге 130 осуществляется понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания с исходного значения λ_start>1 до диапазона значений 1<λ<λ_start. Исходное значение λ_start может составлять, например, 1,7 или 1,8. Диапазон значений 1<λ<λ_start, до которого осуществляется понижение, может быть, например, диапазоном от 1,1 ДО 1,5. Предпочтительно понижение может осуществляться до постоянного значения λ_ziel. λ_ziel может составлять, например, 1,2. Понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания может осуществляться, например, посредством сокращения поданного воздуха для сгорания. Это может достигаться, например, посредством дросселирования в области подвода воздуха или за счет уменьшенной частоты вращения вентилятора, причем вентилятор подает воздух для сгорания в камеру сгорания. Далее также возможно изменение поданного количества топлива, например, за счет повышенной интенсивности подачи топливного насоса. Также таким образом коэффициент избытка воздуха для сгорания может сдвигаться в необходимый диапазон. Сокращение поданного воздуха для сгорания имеет по сравнению с повышением количества поданного топлива то преимущество, что тепловая мощность работающего на топливе устройства транспортного средства остается во время фазы понижения практически постоянной, так как количество поданного топлива остается по существу неизменным. Понижение может достигаться по существу практически ступенчато за счет непосредственного переключения соответствующих средств подачи для воздуха для сгорания и/или для топлива на необходимые значения. По окончании понижения на шаге 140 может проверяться, должна ли инициированная фаза понижения заканчиваться. Соответствующим критерием является, например, истечение интервала Δt времени, который может начинаться с началом понижения на шаге 130. Длительность интервала Δt времени может составлять от 2 до 5 минут, предпочтительно 4 минуты. Дальнейшим критерием окончания фазы понижения может быть давление воздуха в окружающей среде обогревательного устройства транспортного средства, так как при понижении давления воздуха меньшая масса воздуха подается в камеру сгорания при остающейся в остальном неизменной работе средства подачи воздуха для сгорания. Если фаза понижения еще не должна завершаться, шаг 140 - нет, то на последующем шаге 160 удерживается по существу лишь предыдущее рабочее состоянии, то есть регенерация продолжается. Исходя из этого, снова проверяется, должна ли фаза понижения завершаться, шаг 140. Если условие окончания фазы понижения обеспечено, шаг 140 - да, то на последующем шаге 150 обогревательное устройство транспортного средства снова возвращается в первоначальный режим работы. Это может осуществляться, например, посредством повышения количества поданного воздуха для сгорания и/или за счет сокращения количества поданного топлива до первоначальных исходных значений, в зависимости от того, как происходило понижение до этого. Затем со старта 110 способ 100 может заново запускаться и соответственно продолжаться.

Фиг. 2 схематично показывает работающее на топливе обогревательное устройство 10 транспортного средства. Работающее на топливе обогревательное устройство 10 транспортного средства имеет линию 12 топлива и линию 14 воздуха для сгорания, через которые в работающее на топливе обогревательное устройство транспортного средства подается топливо и соответственно воздух для сгорания. Поданное топливо может дозироваться топливным насосом 20 и подаваться в камеру 32 сгорания. В камере 32 сгорания расположено сопло 30, которое служит для распыления поданного топлива. Поданный в работающее на топливе обогревательное устройство 10 транспортного средства воздух для сгорания может при помощи устройства 18 регулировки воздуха, например вентилятора и/или дроссельного устройства, равным образом подаваться в камеру 32 сгорания. Распыленное топливо и поданный воздух для сгорания образуют внутри камеры сгорания смесь топлива и воздуха для сгорания с коэффициентом λ избытка воздуха для сгорания в зависимости от поданной за единицу времени массы топлива и воздуха. Установление коэффициента λ избытка воздуха для сгорания может производиться устройством 16 управления, которое через линию 22 управления управляет устройством 18 регулировки воздуха, а через дальнейшую линию 24 управления управляет топливным насосом 20. Отвод отработанного газа работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства не изображен на фиг. 2 определенно, однако безусловно имеется. В отводе отработанного газа могут также иметься неизображенные датчики, которые могут контролировать, например, значения выброса отработанного газа работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, например сажевое число и нагрузку монооксида углерода. На фиг. 2 изображен датчик 28, который может регистрировать, например, окружающее давление в области работающего на топливе обогревательного устройства 10 транспортного средства. Устройство 16 управления может быть приспособлено в частности для выполнения вышеописанного способа.

Раскрытые в вышеизложенном описании, на фигурах, а также в формуле изобретения признаки изобретения могут быть существенными для реализации изобретения как по отдельности, так и в произвольной комбинации.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 обогревательное устройство транспортного средства

12 линия топлива

14 линия воздуха для сгорания

16 устройство управления

18 устройство регулировки воздуха

20 топливный насос

22 линия управления

24 дальнейшая линия управления

28 датчик

30 сопло

32 камера сгорания

100 способ

110 старт

120 условие выполнено?

130 понижение

140 окончание?

150 возвращение

160 удержание.

Изобретение относится к машиностроению. Способ (100) эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства включает в себя понижение (130) коэффициента λ избытка воздуха для сгорания между поданным воздухом для сгорания и поданным топливом в камере сгорания работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства для интервала Δt времени с исходного значения λ_start>1 до диапазона λ<λ_start. Понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания осуществляют исходя из непрерывной эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства. Обогревательное устройство транспортного средства находится до понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания в устойчивом стационарном режиме работы. Также раскрыто работающее на топливе обогревательное устройство транспортного средства. Технический результат заключается в равномерном выгорании нагара в камере сгорания. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ (100) эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства (10) транспортного средства, включающий в себя понижение (130) коэффициента λ избытка воздуха для сгорания между поданным воздухом для сгорания и поданным топливом в камере (32) сгорания работающего на топливе обогревательного устройства (10) транспортного средства для интервала Δt времени с исходного значения λ_start>1 до диапазона λ<λ_start, причем понижение коэффициента λ избытка воздуха для сгорания осуществляют исходя из непрерывной эксплуатации работающего на топливе обогревательного устройства транспортного средства, причем обогревательное устройство транспортного средства находится до понижения коэффициента λ избытка воздуха для сгорания в устойчивом стационарном режиме работы.

2. Способ (100) по п. 1, в котором коэффициент λ избытка воздуха для сгорания удерживают в диапазоне λ<λ_start в течение интервала Δt времени в постоянном диапазоне значений.

3. Способ (100) по п. 1 или 2, в котором по окончании интервала Δt времени коэффициент λ избытка воздуха для сгорания возвращают в диапазон конечных значений коэффициента избытка воздуха для сгорания с λ>1.

4. Способ (100) по любому из пп. 1-3, в котором длительность интервала Δt времени составляет от 2 минут до 5 минут.

5. Способ (100) по любому из пп. 1-4, в котором понижают поданное в камеру (32) сгорания количество воздуха для сгорания, и/или повышают поданное в камеру (32) сгорания количество топлива.

6. Способ по п. 5, в котором поданное в камеру (32) сгорания количество воздуха для сгорания и/или поданное в камеру (32) сгорания количество топлива задают в зависимости от зарегистрированного датчиком (28) давления воздуха.

7. Способ (100) по любому из пп. 1-6, в котором понижение (130) коэффициента λ избытка воздуха для сгорания до диапазона λ<λ_start инициируют на основе времени работы обогревательного устройства (10) транспортного средства с момента последнего понижения (130) и/или заканчивают на основе зарегистрированного датчиком (28) давления воздуха.

8. Работающее на топливе обогревательное устройство (10) транспортного средства с устройством (16) управления, которое выполнено с возможностью осуществления способа (100) по любому из пп. 1-7.