Двигатель внутреннего сгорания, работающий по газожидкостному циклу Советский патент 1992 года по МПК F02D19/06 

Изобретение относится к двигателест- роению.

Известен двигатель внутреннего сгорания, работающий по газожидкостному циклу, содержащий рабочие цилиндры с камерами сгорания и с коллекторами для подвода газа и воздуха, систему питания с исполнительными органами и систему управления, выполненную в виде управляющей микроЭВМ, пульта управления и датчиков параметров газовой смеси, подключенных к входу микроЭВМ, к выходу которой подключен исполнительный орган системы питания.

Несовершенством системы топливопи- тания этого двигателя является недостаточно эффективный выбор соотношения газообразного и жидкого топлив, что снижает его экономичность.

Целью изобретения является повышение экономичности путем оптимизации соотношения газообразного и жидкого топлива.

В отличие от прототипа двигатель снабжен дополнительно датчиком нагрузки и датчиками давления и температуры, установленными в каждой камере сгорания, каждый рабочий цилиндр двигателя снабжен управляемым электромагнитным клапаном подачи газа, система управления снабжена формирователем командных сигналов и блоком формирования сигналов с датчиков, а управляющая микроЭВМ снабжена вторым выходом, при этом исполнительный орган подачи жидкого топлива выполнен в виде топливного насоса высокого давления с электрогидравлическим исполнительным механизмом, подключенным к одному из выходов микроЭВМ, к другому выходу которой подключены через формирователь командных сигналов электро- магнитные клапаны подачи газа, а датчики двигателя подключены к входу микроЭВМ через блок формирования сигналов с датчиков.

XJ

Ю О Ю

На чертеже изображена схемэ двигателя внутреннего сгорания работающего по гэзожидкостному циклу

Двигатель содержит рабочие цилиндры, каждый с камерой 1 сгорания, соединенной с газовым коллектором 2 и воздушным ресивером 3, исполнительный орган подачи жидкого топлива, включающий насос 4 высокого давления, форсунку 5, регулятор 6 частоты вращения с датчиком 7 положения рейки насоса 4 и с элеюрргидравлическим исполнительным механизмом 8.

Система управления выполнена в виде микроЭВМ 9. пульта 10 управления и датчиков 11 и 12 параметров газовой смеси, подключенный к входу микроЭВМ 9 через блок 13 формирования сигналов, электрогидравлический исполнительный механизм 8 подключен к одному из выходов микроЭВМ 9, а к другому ее выходу подключен, через формирователь 14 командных сигналов электромагнитный клапан 15 подачи газа, установленный на каждом рабочем цилиндре.

В каждой камере 1 сгорания установлены датчики давления 16 и температуры 17, а устройство 18 передачи мощности к потребителю 19 снабжено датчиком 20 нагрузки. Датчики двигателя подключены к входу микроЭВМ через блок 13 формирования сигналов с датчиков.

Действие схемы двигателя заключается в следующем.

При поступлении команды Пуск двигателя с пульта 10 управления на блок автоматики потребителя и сигналов на входы управляющей микроЭВМ на ее выходе, соединенном с входом электрогидравлического исполнительного механизма 8. вырабатывается сигнал, соответствующий заданному пусковому положению рейки топливного насоса 4 высокого давления. Действительное положение рейки контролируется датчиком 7, сигнал с которого через блок 13 формирования поступает на вход управляющей микроЭВМ 9.

По достижении двигателем частоты вращения холостого хода управляющая микро- ЭВМ 9 подает на вход электрогидравлического исполнительного механизма 8 управляющий сигнал, необходимый для стабилизации частоты вращения двигателя. Частота вращения контролируется датчиком ДКВ, сигнал с которого через блок 13 формирования поступает на вход управляющей микроЭВМ 9. Сигнал датчика 7 положения рейки при этом используется для повышения устойчивости работы электрогидравлического исполнительного механизма 8 в режиме автоматического регулирования частоты вращения двигателя.

Пуск двигателя и работу на холостом ходу возможно осуществлять только на жидком топливе, поэтому система подачи газообразного топлива i на этих режимах отключена: электромагнит клапана 15 обесточен, на вход формирователя 14 командных сигналов от микроЭВМ 9 сигналы не

0 поступают. Мощность двигателя контролируется датчиком 20, сигнал с выхода которого поступает через блок 13 формирования сигналов на вход управляющей микроЭВМ 9. Увеличение мощности двигателя возмож5 но только после его прогрева, что контролируется блоком автоматики потребителя, с выхода которого разрешающий сигнал на увеличение мощности поступает на вход управляющей микроЭВМ 9. Аварийные ситуа0 ции по температуре воды и масла и давление масла фиксируются также блоком автоматики потребителя, формирующим сигнал на входе микроЭВМ 9. Этот сигнал снижает частоту вращения до частоты холо5 стого хода.

При увеличении мощности, например, более 15% Ре управляющая микроЭВМ 9 вырабатывает сигнал, фиксирующий рейку топливного насоса 4 высокого давления в

0 положении, соответствующем оптимальной запальной дозе жидкого топлива для заданного уровня мощности. Одновременно на входе микроЭВМ 9, связанном с входом формирователя 14 командных сигналов, по5 являются электрические сигналы, длительность и начальная фаза которых определяет время открытого состояния и начальную фазу отпирания клапана 15 подачи газа. На обмотку электромагнита клапана 15, под0 ключенного к выходу формирователя 14, подаются при этом мощные электрические импульсы, форма которых оптимизирована с целью достижения наибольшего быстродействия электромагнитного привода при

5 приемлемых мощности рассеяния и динамики цикла срабатывания клапана 15 подачи газа. Таким образом, заданная частота вращения (мощность) двигателя поддерживается за счет регулирования массы газооб0 разного топлива, подаваемого в каждый цилиндр, при постоянной массе запального жидкого топлива. Оптимизация по расходу газа достигается корректирующими воздействиями с выходов микроЭВМ 9 на запаль5 ную дозу жидкого топлива через электрогидравлический исполнительный механизм 8. а также на фазу подачи газа через формирователь 14. Масса газа подаваемого в цилиндры двигателя, рассчитывается микроЭВМ по длительности

командного сигнала на входе формирователя 14, величине давления газа в коллекторе 2, контролируемого датчиком 11 давления, и температуре газа, контролируемой датчиком 12.

Оптимизация рабочего процесса двигателя на установившемся режиме заключается не только в минимизации расхода газа путем задания оптимального соотношения между количеством жидкого запального и газообразного топпив, но и в выравнивании тепловыделения в цилиндрах. Температура выпускных газов в каждом цилиндре контролируется датчиком 17, сигналы с которых поступают на вход микроЭВМ, которая вычисляет величину и знак отклонения температура газов в каждом цилиндре относительно средней, соответствующей заданной мощности и частоте вращения. При этом на выходе микроЭВМ 9, связанном с входом формирователя 14, вырабатываются сигналы с учетом отклонения температуры выпускных газов от средней по каждому цилиндру,

На переходных режимах, например, при набросе нагрузки, приращение подачи газообразного топлива производится мик- роЭВМ с учетом давления и температуры воздуха, которые контролируются датчиком давления ДДВ и датчиком температуры ДТВ, установленными в воздушном ресивере 3. Максимальное приращение подачи топлива, необходимое для развития заданной мощности, осуществляется только по достижению такого давления воздуха в ресивере, при котором сгорание добавочного топлива будет наиболее полным.

Таким образом, удается не только уменьшить дымность отработавших газов на переходном режиме, ной расход топлива

на установившихся режимах путем выбора оптимального соотношения газообразного и жидкого топлив.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, работающий по газожидкостному циклу, содержащий рабочие цилиндры с камерами сгорания и с коллектором для подвода газа

и воздуха, систему питания с исполнительными органами и систему управления, выполненную в виде управляющей микроЭВМ, пульта управления и датчиков параметров газовой смеси, подключенных к

входу микроЭВМ, к выходу которой подключен исполнительный орган системы питания, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем оптимизации соотношения газообразного и жидкого

топлив, двигатель снабжен дополнительным датчиком нагрузки и датчиками давления и температуры, установленными в каждой камере сгорания, каждый рабочий цилиндр двигателя снабжен управляемым

электромагнитным клапаном подачи газа, система управления снабжена формирователем командных сигналов и блоком формирования сигналов с датчиков, а управляющая микро- ЭВМ снабжена вторым входом, при этом исполнмтельный орган подачи жидкого топлива выполнен в виде топливного насоса высокого давления с электрогидравлическим исполнительным механизмом, подключенным к одному из выходов микроЭВМ, к другому

выходу которой подключены.через формирователь командных сигналов электромагнитные клапаны подачи газа, а датчики двигателя подключены к входу микроЭВМ через блок формирования сигналов с датчиков.

ю

блок абтопатики потое- оителя

Использование: изобретение предназначено для регулирования подачи топлива з двигатели, работающие по гззожидкостно- му циклу. Сущность изобретения: каждый цилиндр двигателя снабжен управляемым от микроЭВМ электромагнитным клапаном подачи газа. Оптимальное соотношение количества газообразного и жидкого топлив рассчитывается микроЭВМ по сигналам с датчиков контроля рабочего процесса и величины нагрузки. 1 ил.