Система питания для газового двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02M21/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам питания для газового двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы питания для газового двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - дозатор газа с линейным электромагнитом; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема управления процессами топливоподачи и зажигания; на фиг. 4 - линейный электромагнит с катушкой.

Система питания содержит газовый баллон 1, заправочное устройство 2, сообщенное с баллоном 1 при помощи наполнительного трубопровода 3, расходное устройство 4, сообщенное с газовым фильтром 5 и испарителем 6 газа через расходный трубопровод 7, дозатор 8 газа, обеспечивающий подачу газа во впускной трубопровод 9.

В случае работы газового двигателя на сжатом природном газе в системе питания вместо испарителя 6 газа применяют газо00

со со о ел

со

вый редуктор 10 высокого давления с подогревателем 11 газа.

На входе впускного трубопровода 9 и дозатора 8 газа установлены датчики 12 и 13 массового расхода газа и воздуха. Датчики 12 и 13 соответственно массового расхода газа и воздуха представляют собой термо- анемотетры, снабженные чувствительными элементами и термокомпенсационными сопротивлениями, включенными в мостовую схему измерения (на фиг. не показано).

Управление дозатором 8 газа и системой 1.4 зажигания осуществляют с помощью электронного блока 15, снабженного корректором 16 величины угла опережения зажигания, связанного электрической цепью с системой 14 зажигания, усилителем 17 мощности, регулятором 18 напряжения электромагнита 19 дозатора 8 газа, функциональным преобразователем 20 и датчиками 21 внешней среды. Электронный блок 15 питается от бортовой сети автомобиля напряжением 12В.;

Выход датчика 13 массового расхода воздуха соединен с одним из входов функционального преобразователя 20, а выход датчика 12 массового расхода газа соединен со входом регулятора 18 напряжения, а выходы датчиков 21 состояния внешней среды соединены со входом регулятора 18 напряжения и функционального преобразователя 20.

Дозатор 8 газа выполнен в виде входно- го и выходного каналов 22 и 23 соответственно, дозирующего отверстия 24 с запирающим элементом 25, нагруженным пружиной 26, опирающейся на стенку 27, снабженной отверстием 28 для прохода га- за. Линейный электромагнит 19 содержит статор 29 с катушкой 30 и подвижным яко- рем 31 со штоком 32, кинематически связанным с запирающим элементом 25 дозатора 8 газа. Рабочие поверхности 33 и 34 соответственно статора 29 и якоря 31 выполнены криволинейной формы с образованием регулирующего зазора 35 между ними. Газовая полость 36 дозатора 8 газа отделена от статора 29 электромагнита 19 при помощи уплотнительной диафрагмы 37.

Благодаря наличию криволинейной поверхности 33 и 34 соответственно корпуса 29 и якоря 31 достигается эффект получения линейного усилия в зависимости от силы тока, поступающего в катушку 30 электромагнита 19. Шток 30 подвижного якоря 31 выполнен подвижным в подшипниках скольжения 38 и 39. Ход подвижного якоря 31 равен 2,0 мм. Максимальное усилие, развиваемое линейным электромагнитом 19, достигает 5,0 кг при силе тока равной 2 А.

Зазор между подвижным якорем 31 и катушкой 30 электромагнита 19 не превышает 0,25 мм.

Усилитель 17 мощности выполнен в виде транзистора, работающего в классе А или какусилитель с широко-импульсной модуля цией. Транзистор 40 связан с обмоткой 41 катушки 30 электромагнита 19 дозатора 8 газа и выходом регулятора 18 напряжения.

0 Регулятор 18 напряжения выполнен в виде операционного усилителя 42, связанного электрической цепью с датчиком 12 расхода газа, усилителем 17 и функциональным преобразователем 20.

5 Функциональный преобразователь 20 выполнен в виде операционного усилителя 43 и диодной ячейки 44 и связан с датчиком 21 внешней среды, датчиком 13 расхода воздуха и корректором 16 величины угла опере0 жения зажигания.

Система 14 управления опережением зажигания является штатной электронной системой, установленной на автомобиле. Датчиками 21 среды могут быть дэтчи5 ками влажности воздуха, состава отработавших газов, температуры охлаждающей жидкости и других параметров среды, к которой надо адаптироваться.

Система работает следующим образом.

0 При вращении коленчатого вала двигателя через впускной трубопровод 9 в цилиндры засасывается воздух, массовый расход которого изменяется датчиком 13 массового расхода воздуха. С увеличением текущей

5 мощности, развиваемой двигателем соответственно увеличивается и расход воздуха. Сигнал с датчика 13 расхода воздуха посту- .пает на вход функционального преобразователя 20. Его выходной сигнал

0 пропорционален такому расходу газа, который оптимален для текущей мощности двигателя и является заданием командного параметра для контура регулирования расхода газа. Функциональный преобраэова5 тель 20 реализует характеристику связи сигналов датчиков 12 и 13 расходов газа и воздуха, обеспечивающую оптимальный состав горючей смеси во впускном трубопроводе 9 во всем диапазоне изменения

0 мощности данного двигателя.

Контур регулирования расхода газа через регулятор 18 напряжения и усилитель мощности 17 открывают дозирующее отверстие 24 дозатора 8 газа с помощью сигнала

5 датчика 12 массового расхода газа, соответствующего сигналу поданному на вход регу- ляторз 18 напряжения с выхода функционального преобразователя 20.

Регулятор 18 напряжения выдает также и сигнал на корректор 16 величины угла oneрешения зажигания (для бензиновых двига- ) в зависимости от развиваемой двиса- мощности.

Сигналы с датчиков 21 внешней среды позволяют адаптировать систему питания к параметрам, удовлетворяющим требованиям лвигателя. При этом нелинейная адаптация достигается вводом сигналов датчиков 21 через входы функционального преобразователя 20, а линейная - через входы регулятора 18 напряжения.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Система питания для газового двига- тел$ внутреннего сгорания, содержащая га- зовый баллон с устройствами заправки и расходом газа и испаритель газа с фильтром отличающаяся тем, что, с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, система питания снабжена дозатором газа с линейным электромагнитом, датчиками массового расхода газа и воздуха и электронным блоком, снабженным усилителем мошности, регулятором напряжения элект- ромлгнитз, функциональным преобразователем, корректором величины угла

опережения зажигания и датчиками внешней среды, причем дозатор газа выполнен в виде входного и выходного каналов и дозирующего отверстия с запирающим эломентом, подпружиненным со стороны оходного канала, а усилитель мощности выполнен в виде транзистора, связанного электрической цепью с катушкой электромагнита и выходом регулятора напряжения электромагнита, выполненным в виде операцион- ного усилителя и связанного электрической цепью с датчиком массового расхода газа датчиком внешней среды и функциональным преобразователем, выполненным в виде операционного усилителя с диодными ячейками и связанного с датчиком внешней среды датчиком массового расхода воздуха и корректором величины угла опережения зажигания.

2. Система поп. 1,отличающаяся тем, что электромагнит выполнен в виде статора с катушкой и подвижного якоря со штоком, кинематически связанным с запирающим элементом дозатора газа, причем рабочие поверхности статора и якоря выполнены криволинейной формы с образованием регулируемого зазора между ними.

10. 7

г-i I I t-,1

.L.

Й

Использование: машиностроение, в частности системы питания для газового двигателя внутреннего сгорания, позволяющие повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов. Сущность изобретения: система содержит газовый баллон 1, заправочное устройство 2, наполнительный трубопровод 3, расходное устройство 4, газовый фильтр 5, испаритель 6, расходный трубопровод 7, дозатор 8 газа, обеспечивающий подачу газа во впускной трубопровод 9. На входе трубопровода 9 установлены датчики 12 и 13 массового расхода газа и воздуха соответственно. Управление дозатором 8 газа и системой 14 зажигания осуществляют с помощью электронного блока 15. снабженного корректо-. ром 16 величины угла опережения зажигания, усилителем 17 мощности, регулятором 18 напряжения, электромагнита, дозатора 8 газа, функциональным преобразователем 20 и датчиками 21 внешней среды. При вращении коленчатого вала двигателя через впускной трубопровод 9 в цилиндры засасывается воздух, массовый расход которого изменяется датчиком 13 массового расхода воздуха. Функционадь- ный преобразователь 20 реализует характеристику связи сигналов датчиков 12 и 13 расхода газа и воздуха. Контур регулирования расхода газа через редуктор 18 напряжения и усилитель 17 мощности открывают дозирующее отверстие дозатора 8 с помощью сигнала датчика 12. 1 з.п, ф-лы, 4 ил. (Л С

3

If

«

IT

1ZJ

/

/5

77 / Я 13

/v

in

Г

Й/г 7

if и г. I

i

12

§ 9 Jff 3f

ЩШ III.

Jt Я 35 ipfft.t

30