АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОДБОРА И ПОДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Заявляемое техническое решение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим на нескольких видах топлива (например, газе, бензине, водороде и др.).
Широко известны двигатели, используемые в автомобилях и работающие на различных видах топлива и их смесях. Смотри, например, авторские свидетельства СССР №№1650933, опубл. 20.03.89, 91754, опубл. 17.07.50 и другие.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система, реализующая способ подачи и смешения газа и бензина в двигателе внутреннего сгорания по патенту России №2272929 опубл. 27.03.2006. Это устройство содержит две параллельные линии подачи топлива - газа и бензина. На линии подачи газа последовательно установлены: источник горючего газа (газовый баллон). Запорный электромагнитный клапан, редуктор, дозатор горючего газа - инжектор. На линии подачи жидкого топлива также последовательно установлены: топливный бак (бензобак), запорный электромагнитный клапан, дозатор жидкого топлива - инжектор. Обе линии входят в коллектор двигателя внутреннего сгорания. Клапаны и инжекторы электрически соединены с блоком управления, с которым также соединены датчик температуры и группа датчиков состояния работы двигателя внутреннего сгорания.
Недостатком этой системы, является отсутствие автоматического режима выбора вида топлива в зависимости от режима эксплуатации и условий работы двигателя т.к. в ней предусмотрен жесткий алгоритм регулирования подачи топлива, учтены не все возможные варианты управления подачей топлива в зависимости от состояния и режима работы двигателя, не учтены давление впускного коллектора двигателя и характеристики используемого топлива.
Задачей заявляемого технического решения является создание системы:
- позволяющей обеспечить работу двигателя на разных видах топлива и их смесях на всех эксплуатационных режимах с любыми комбинациями подачи разных видов топлива;
- позволяющей в каждый момент времени работы двигателя выбирать максимально эффективный, с точки зрения технических характеристик работы двигателя и решаемых задач, вид топлива,
- обеспечивающей универсальность и простоту технической реализации решения, совместимого с основными электронными системами автомобилей.
Технический результат заключается в возможности применения решения на всех современных двигателях с инжекторными и карбюраторными системами питания без конструктивной переделки двигателя, используя большинство комплектующих автомобильных топливоподающих систем. При этом обеспечивается эксплуатация автомобиля на нескольких видах топлива и их комбинаций в следующих режимах:
- работа на жидком топливе;
- работа на газообразном топливе;
- работа на смеси жидкого и газообразного топлива в любых пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания;
- работа в автоматическом режиме - подбор видов топлива и их смесей с максимальным использованием положительных свойств каждого вида топлива в различных режимах и условиях эксплуатации осуществляется автоматически электронным блоком управления.
Этот технический результат достигается следующим образом. В автоматизированной системе подбора и подачи различных видов топлива в двигатель внутреннего сгорания, включающей линии подачи топлива, датчики температуры и нагрузки на двигатель, соединенные с электронным блоком управления, электронный блок управления дополнительно соединен с контроллером управления двигателем, датчиком давления впускного коллектора, датчиками температуры и давления топлива, а также датчиком кислорода двигателя, с учетом которых электронный блок управления в автоматическом режиме подбирает вариант и количество топлива или смесей топлив для различных режимов эксплуатации двигателя
На фиг.1 схематически приведена система подбора и подачи различных видов топлива в двигатель внутреннего сгорания
Эта система содержит линию подачи жидкого топлива 1, линию подачи газообразного топлива 2, на которых соответственно установлены устройства подачи газообразного 3 и жидкого 4 видов топлива, соединенные с впускным коллектором 5 двигателя внутреннего сгорания 6. Электрически устройства подачи топлива соединены с электронным блоком управления 7. Количество устройств подачи топлива 3 и 4 (топливных форсунок) на каждой линии подачи зависит от количества цилиндров и схемы топливоподачи.
На линии подачи газообразного топлива установлены датчик температуры топлива 8 и датчик давления топлива 9, электрически связанные с электронным блоком управления 7 и генерирующие выходные напряжения, которые пропорциональны температуре газообразного топлива и давлению внутри топливопровода линии его подачи. 10 - выпускной коллектор, в котором в качестве датчика состояния и режима работы двигателя может быть установлен датчик кислорода 11, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное соотношению компонентов топливовоздушной смеси. 12 - датчик давления (разряжения) впускного коллектора 5, который генерирует напряжение, пропорциональное давлению в нем.
На двигателе установлен датчик 13 температуры двигателя (хладагента), генерирующий выходное напряжение, которое пропорционально температуре двигателя. 14 - штатный (установленный заводом изготовителем автомобиля) контроллер управления двигателем, выходные сигналы управления форсунками которого соединены с входом электронного блока управления 7. 15 - блок переключателя и индикации режимов работы системы. 16 - воздухозаборник.
Система работает следующим образом.
В основе работы описываемого варианта реализации формулы изобретения, лежит принцип использования сигнала управления работой каждого устройства подачи жидкого топлива, генерируемого штатным (установленным заводом изготовителем автомобиля) контроллером управления двигателем 14. Эти сигналы управления, а также сигналы, генерируемые датчиками состояния и режима работы двигателя 11, 12, 13, датчиками характеристик видов топлива 8, 9, обрабатываются электронным блоком управления 7, который и управляет всеми устройствами подачи топлива (форсунками) всех линий подачи топлива.
В коллектор 5 двигателя 6 через устройства подачи топлива 3 и 4, соединенные с линиями подачи топлива 1 и 2, подается требуемое количество топлива. Управление устройствами подачи топлива 3 и 4 осуществляется выходными сигналами электронного блока управления 7, который формирует эти сигналы на основании сигналов, генерируемых датчиками состояния и режима работы двигателя 11, 12, 13, датчиками характеристик видов топлива 8. 9, контроллером управления двигателем - 14.
Предлагаемая автоматизированная многотопливная система может работать в следующих режимах, задаваемых переключателем режимов работы 15:
- в положении 1 двигатель работает на жидком топливе;
- в положении 2 двигатель работает на газообразном топливе;
- в положении 3 двигатель работает на топливе, представляющем собой смесь жидкого и газообразного топлива в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания;
- в положении 4 двигатель работает в автоматическом режиме (выбор вида топлива осуществляется автоматически в зависимости от настроек, характеристик топлива, состояния и режима работы двигателя).
В автоматическом режиме система работает следующим образом. При включении электропитания двигателя электронный блок управления 7 определяет температуру двигателя по сигналу датчика температуры 13, и, в случае старта работы двигателя и достижения двигателем 450 оборотов в минуту, открывает в разных комбинациях устройства подачи жидкого и газообразного топлива, подавая в впускной коллектор 5 только жидкое топливо или только газообразное топливо, или смесь жидкого и газообразного топлива в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания. Выбранный вид подаваемого топлива зависит от программы работы двигателя и ее настройки, связанной с конкретными условиями и задачами эксплуатации автотранспорта.
Прогрев двигателя до рабочей температуры осуществляется на жидком топливе или смеси жидкого и газообразного топлива. При достижении рабочей температуры двигателя датчик температуры 13 подает сигнал в электронный блок управления 7, который отключает устройства подачи топлива 3 и включает устройства подачи топлива 4. Далее работа на холостом ходу осуществляется на газообразном топливе. На средних оборотах и в режиме плавного ускорения двигатель работает на смеси топлив в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания.
Работа двигателя в режиме ускорительного насоса (при резком нажатии на педаль газа) осуществляется на смеси топлив или на жидком топливе. Еще одно важное отличие - работа на стабильных оборотах, не требующих нагрузки, осуществляется на газообразном топливе. Опорными сигналами для работы электронного блока управления 7 являются сигналы контроллера управления двигателем 14 и датчика кислорода 11.
В положении 3 переключателя 15 двигатель работает аналогично работе в автоматическом режиме, кроме работы в режиме ускорительного насоса и на стабильных оборотах. В положении 3 работа в режиме ускорительного насоса и на стабильных оборотах, не требующих нагрузки, осуществляется на смеси топлив в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания.
При движении автомобиля контроллер управления двигателем 14 и все датчики постоянно передают информацию в электронный блок управления 7, который в автоматическом режиме корректирует сигналы управления устройствами подачи топлива 3 и 4, осуществляя подачу оптимальных(ого) для данных условий вида и количества топлив(а).
Таким образом, предлагаемая система подбора и подачи разных видов топлива и их смесей, совместимых при одновременной работе в двигателе внутреннего сгорания, позволяет без существенных конструктивных изменений и переделок существующих двигателей, установленных на отечественных и иностранных легковых автомобилях, повысить их экономичность и экологичность при одновременном увеличении мощности двигателя, использовать существующие топливоподающие системы, а также их составляющие.