Система регулирования подачи газа в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02D19/02 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к системам регулирования подачи газа в цилиндры двигателя внутреннего сгорания,

Известна система регулирования под- ачи газа в цилиндры двигателя внутреннего сгорание, содержащая регулируемый дрос- сел-,, связанный с регулятором частоты вращения и установленный а газовом коллекторе топливного газа, и индивидуаль- ные дозаторы газа каждого рабочего цилиндра двигателя, снабженные приводом от исполнительных устройств - сервомоторов, которые подключены к общему трубопроводу, соединенному с рабочей полостью одно- го из цилиндров (задающего),

Однако в этой системе регулировка проходного сеченич индивидуальных дозаторов каждого рабочего цилиндра и количества поступающего в цилиндр топли- ва зависит от работы одного (задающего) цилиндра, в котором в первый момент при запуске двигателя и работе без нагрузки могут возникать пропуски вспышек, как в любом цилиндре, из-за низкого давления воздуха наддува и нечеткого искрообразо- вания. Настройка всех цилиндров по задающему в этом случае приводит к прекращению вспышек в работающих цилиндрах и переобогащению смеси в осталь- ных цилиндрах и, следовательно, к. созданию предпосылок для взрыва в аы хлопном коллекторе. Нестабильное горение (пропуски вспышек) может возникать в задающем цилиндре и при работе под нагруз- кой, например при снижении давления топливного газа.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система регулирования подачи газа в двигатель внутреннего сгорания, содержащая регулируемый дроссель, связанный с регулятором частоты вращения и установленный в трубопроводе подачи топливного газа, индизи

дуальные дозаторы газа каждого рабочего цилиндра двигателя, снабженные приводом от исполнительных устройств, и регулятор, подающий управляющие сигналы на исполнительные устройства и соединенный с датчиком для измерения расхода подаваемого топливного газа.

Система характеризуется тем, что регулятор является экстремальным, связан с датчиком общего расхода газа и подает управляющие сигналы на исполнительные устройства через шаговый переключатель, управляемый компаратором, связанным с экстремальным регулятором. В системе каждый рабочий цилиндр двигателя последовательно настраивается на уменьшение мгновенного значения общего расхода топливного газа, те. осуществляется принцип шаговой настройки по расходу.

Однако система регулирования подачи газа не учитывает индивидуальные гидравлические характеристики дозаторов и примыкающих к ним трубопроводов и существующее распределение давления топливного газа вдоль трубопровода подачи. Поэтому система не может обеспечить оптимальный режим одновременно для всех рабочих цилиндров, а значит, не может обеспечить одновременно по всем цилиндрам равномерное распределение нагрузки и, следовательно, достаточную надежность работы двигателя. Кроме того, регулировка по расходу не всегда приводит к оптимальному режиму работы цилиндра, так как расход может быть не тождественен давлению в трубопроводе подачи, а именно от давления зависит перераспределение топливного газа между цилиндрами.

Целью изобретения является повышение надежности в работе двигателя путем обеспечения равномерного распределения нагрузки между цилиндрами.

Система дополнительно снабжена устройствами сдвига по числу цилиндров и переключателем, а регулятор исполнительных устройств выполнен пропорциональным с двумя входами, датчик выполнен в виде датчика давления, причем вход каждого устройства сдвига доединен с выходом пропорционального регулятора, а выход устройства сдвига - с соответствующим входом исполнительного устройства, выход переключателя соединен с одним из входов пропорционального регулятора, а датчик давления - с другим входом пропорционального регулятора.

На фиг. 1 показана функциональная схема системы; на фиг. 2 - пропорциональный регулятор исполнительных устройств.

Система регулирования подачи газа в двигатель внутреннего сгорания содержит регулируемый дроссель 1, установленный в трубопроводе 2 подачи топливного газа. Регулирующий орган дросселя тягой 3 связан с регулятором 4 частоты вращения двигателя. Цилиндры 5 двигателя через дозаторы 6 соединены с трубопроводом 2 подачи газа. Дозирующие органы дозаторов 6 кинематически связаны с выходом исполнительных устройств 7, Вход каждого исполнительного устройства 7 соединен с выходом соответствующего устройства 8 сдвига, а вход каждого устройства 8 сдвига - с выходом пропорционального регулятора 9.

Устройство 8 сдвига состоит из пневмо- повторителя со сдвигом, предназначенного для компенсации разности усилий на управление дозаторами (момент трогания, перемещения органа регулирования), и пневматического пропорционального регулятора с линейными статическими характеристиками, обеспечивающего настройку дозатора при изменении давления топливного газа в коллекторе, Число устройств сдвига равно числу рабочих цилиндров. Пропорциональный регулятор 9 исполнительных устройств по функциональным возможностям является управляющим устройством и включает пневматический пропорциональный регулятор 10с линейными статическими характеристиками, задат- чик 11 управления, выключающее реле 12, регулируемое пневмосопротивление 13, Пропорциональный регулятор 9 исполнительных устройств имеет один выход, к нему подсоединены все устройства 8 сдвига. Выход переключателя 14 соединен с одним из входов пропорционального регулятора 9. Датчик 15 давлена, например манометр с пневмовыходом, связанный с трубопроводом 2, соединен с другим входом регулятора 9.

Система работает следующим образом.

Топливный газ по трубопроводу 2 через дозаторы 6 поступает в цилиндры 5 двигателя. Давление топливного газа в трубопроводе 2 зависит от проходного сечения 5 дросселя 1, которым управляет регулятор 4 частоты вращения через кинематическую связь 3. Дозаторы б управляются исполнительными устройствами 7, на которые через устройства 8 сдвига поступают управляю- 10 щие сигналы с пропорционального регулятора 9. Пневмоповторитель со1 сдвигом, входящий в состав устройства 8 сдвига. обеспечивает сдвиг сигнала до величины ±0,15 кгс/см2. Пневматический пропорцио- 15 нальный регулятор с линейными статическими характеристиками, входящий в состав устройства 8 сдвига, позволяет настраивать предел пропорциональности 2-3000%, что обеспечивает настройку дозатора при из0 менении давления топливного газа в коллекторе в пределах 1,0-4,0 кгс/см2 (в эксплуатации давление топливного газа обычно в пределах 1,2-2,8 кгс/см2)

Каждое устройство 8 сдвига в эависимо5 сти от величины управляющего сигнала из устройства 9 формирует свой сигнал в зависимости от регулировки пкевмоповторителя со сдвигом и настройки регулятора (наклона статической характеристики), т.е. с учетом

0 распределения давления топливного газа в трубопроводе подачи и индивидуальных гидравлических характеристик дозатора, для которого предназначен сигнал, и примыкающего к нему трубопровода. В зависи5 мости от величины сигнала, выработанного устройством 8, регулируется проходное сечение соответствующего дросселя 6 так, чтобы обеспечить оптимальный режим работы цилиндра,

0 При запуске двигателя по команде системы управления (не показана) устройство 14 переключает регулятор 9 на режим пуска, блокируя сигнал датчика 15 давления. Для этого переключатель 14 подает сигнал на

5 реле 12 выключения. Нормально открытое сопло закрывается и отключает выходной сигнал от пневматического пропорционального регулятора 10, преобразованный от датчика 15 давления. Сигнал от задатчи0 ка 11 управления через открывшееся нормально закрытое сопло выключающего реле 12 поступает на устройства 8 сдвига и настраивает дозаторы 6 на режим пуска двигателя.

5По завершению пуска двигателя сигнал

от переключателя 14 снимается, реле 12 переключается и сигнал от пневматического регулятора 10 через пневмосопротивление 13 проходит на настройку устройств 8 сдвига. С этого момента регулятор 9 вырабатывает управляющий сигнал в зависимости от уровня сигнала датчика 15 давления (манометра), т.е. от давления в трубопроводе 2. Давление топливного газа в трубопроводе подачи плавно поднимается до рабочего.

При изменении нагрузки давление в трубопроводе 2 изменяется. Изменяется и уровень сигнала на выходе датчика 15. Пропорциональный регулятор 9 вырабатывает управляющее воздействие, пропорциональ- ное полученному от датчика 15 давления сигнала.

Формула изобретения Система регулирования подачи газа в двигатель внутреннего сгорания, содержащая регулируемый дроссель, связанный с регулятором частоты вращения и установленный в трубопроводе подачи газа, индивидуальные дозаторы газа каждого рабочего цилиндра, снабженные приводом

от исполнительных устройств, и регулятор исполнительных устройств, соединенный с датчиком для измерения параметра подаваемого топливного газа, отличающая- с я тем, что, с целью повышения надежности в работе двигателя путем обеспечения равномерного распределения нагрузки между цилиндрами, система дополнительно снабжена устройствами сдвига по числу цилиндров и переключателем, а регулятор ис- полнительных устройств выполнен пропорциональным с двумя входами, датчик выполнен в виде датчика давления,- причем вход каждого устройства сдвига соединен с выходом пропорционального регулятора, а выход устройства сдвига - с соответствующим входом исполнительного устройства, выход переключателя соединен с одним из входов пропорционального регулятора, а датчик давления - с другим входом пропорционального регулятора.

Использование: системы регулирования подачи газа в двухтактных газовых двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система снабжена устройствами 8 сдвига по числу цилиндров и переключателем 14, а регулятор 9 исполнительных устройств выполнен пропорциональным с двумя входами. Датчик 15 выполнен в виде датчика давления. Вход каждого устройства 8 сдвига соединен с выходом пропорционального регулятора 9, а выход устройства 8 сдвига - с соответствующим входом испол

4-