СИСТЕМА ПИТАНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА СЖИЖЕННОМ ГАЗЕ
AUTOMOTIVE LIQUEFIED GAS FEED SYSTEM

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания, использующим в качестве топлива сжиженный нефтяной газ.
Известна система газобаллонного оборудования автомобиля с возможностью кондиционирования внутрисалонного воздуха [1], которая представляет собой систему, работающую на сжиженном газе и состоящую из баллона, клапана и редуктора. Для обеспечения возможности кондиционирования внутрисалонного воздуха параллельно редуктору через дозирующее устройство подключен радиатор с системой обдува, располагающийся в салоне автомобиля.
Недостатком известной системы является то, что при охлаждении внутрисалонного воздуха весь поток газа, необходимый для работы двигателя, проходит через радиатор, установленный в салоне автомобиля, в этом случае испарение происходит исключительно за счет теплообмена газа с воздушной средой салона, что при больших расходах газа может привести к попаданию его жидкой фазы в двигатель. Также данная система не позволяет поддерживать оптимальную температуру в салоне автомобиля в автоматическом режиме.
Известна система питания газового двигателя транспортного средства [2], включающая соединенные с редуктором-испарителем контур подачи газа и контур циркуляции охлаждающей жидкости с климатическим устройством. В контур циркуляции охлаждающей жидкости через запорную арматуру встроены дополнительный насос и дополнительный редуктор-испаритель, при этом последний соединен с контуром подачи газа и с основным редуктором-испарителем. Дополнительный редуктор-испаритель выполнен в виде термоизолированного одноступенчатого редуктора.
Недостатком данной системы является ее сложность, поскольку в ней имеются дополнительный контур циркуляции охлаждающей жидкости и насос. Помимо этого система не позволяет поддерживать температуру в салоне автомобиля в автоматическом режиме.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является система питания двигателя, работающего на сжиженном нефтяном газе [3], включающая газовый баллон, магистральный электромагнитный газовый клапан, испаритель, подключенный к системе охлаждения двигателя, редуктор, смеситель и трубопроводы. Система снабжена дополнительным испарителем, выполненным в виде теплообменника, подключенным к системе питания параллельно основному между газовым баллоном и редуктором при помощи дополнительного электромагнитного клапана. Теплообменник установлен в салоне автомобиля и позволяет снижать температуру воздуха в нем за счет поглощения теплоты испаряющимся газом.
Недостатком данной системы является также то, что она не позволяет автоматически поддерживать температуру воздуха салона в заданных пределах.
Задача изобретения заключается в расширении функциональных возможностей путем оптимизации холодопроизводительности, обеспечение автоматического регулирования режима работы, упрощение конструкции и снижении стоимости системы.
Технический результат - повышение комфортности условий в салоне автомобиля за счет автоматического поддержания температуры воздуха салона, упрощение конструкции и снижение стоимости системы.
Указанный технический результат достигается тем, что испаритель, встроенный через дополнительный электромагнитный клапан, управляемый электронным блоком, в контур циркуляции охлаждающей жидкости, снабжен вентилятором, подключенным к выходу электронного блока, на входе которого установлены датчики температуры, при этом испаритель представляет собой теплообменник «труба в трубе». Испаритель выполнен в виде трубы, расположенной в оребренном кожухе и имеет штуцеры для подключения к газовой магистрали и контуру циркуляции охлаждающей жидкости.
На фиг.1 представлена схема питания автомобиля на сжиженном газе; на фиг.2 - схема испарителя.
Система состоит из газового баллона 1, предназначенного для хранения сжиженного нефтяного газа, электромагнитного клапана 3, управляющего подачей жидкой фазы в систему, испарителя 4, предназначенного для перевода жидкой фазы в газообразную и охлаждения воздуха в салоне автомобиля, редуктора 9, служащего для понижения давления газа, смесителя 10, предназначенного для смешивания топлива в газообразной фазе с воздухом, дополнительного электромагнитного клапана 2, который служит для включения или отключения дополнительного контура циркуляции жидкости из системы охлаждения двигателя через испаритель, соединенных между собой трубопроводами, датчиков 7, 8 температуры забортного воздуха и воздуха в салоне автомобиля, необходимых для формирования допустимого диапазона изменения температуры в салоне автомобиля по отношению к температуре забортного воздуха, а также контроля за температурой воздуха в салоне, вентилятора 5 обдува испарителя 4, необходимого для подачи охлажденного воздуха в салон и электронного блока 6.
Испаритель представляет собой теплообменник «труба в трубе». Конструктивно он выполнен в виде трубы 11, в которой протекает сжиженный газ, расположенной в кожухе 12, где циркулирует жидкость из системы охлаждения, для подключения испарителя к газовой магистрали и контуру циркуляции охлаждающей жидкости предусмотрены штуцеры 13 и 14.
Испарение газа может осуществляться как за счет теплообмена с окружающей средой, так и за счет теплообмена с жидкостью из системы охлаждения автомобиля.
Система работает следующим образом. Нефтяной газ (пропан-бутановая смесь) находится в газовом баллоне 1 в сжиженном состоянии. Газ поступает к электромагнитному клапану 3. После открытия электромагнитного клапана 3 газ поступает по трубопроводу в испаритель 4, который установлен в салоне автомобиля. Под воздействием теплого воздуха в салоне и жидкости из дополнительного контура циркуляции охлаждающей жидкости (на чертеже не указана), сжиженный нефтяной газ переходит в газообразное состояние. Затем газ поступает в редуктор 9, где давление снижается до близкого атмосферному. Из редуктора газ подается в смеситель 10, откуда газо-воздушная смесь поступает в цилиндры двигателя.
По сигналам датчика 7 температуры забортного воздуха и датчика 8 температуры воздуха в салоне автомобиля электронный блок 6 формирует допустимый диапазон изменения температуры в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями к перепаду температур в рабочей зоне. И если верхняя граница сформированного диапазона ниже или равна допустимой температуре, электронный блок 6 включает вентилятор 5 обдува испарителя 4 и отключает контур циркуляции жидкости из системы охлаждения двигателя через испаритель при помощи дополнительного электромагнитного клапана 2, охлажденный при отборе тепла газом воздух поступает в салон автомобиля. При достижении оптимального значения температуры электронный блок отключает вентилятор обдува 5 и при помощи дополнительного электромагнитного клапана 2 включает в работу контур циркуляции жидкости из системы охлаждения через испаритель, охлаждение прекращается и начинается нагрев салона.
В известных установках кондиционирования, состоящих из компрессора, конденсатора, ресивера, терморегулирующего клапана, блока управления и испарителя, охлажденный воздух подается в салон от испарителя при испарении жидкой фазы хладогента. В предлагаемой установке данный эффект достигается без использования в автомобиле дополнительных устройств, которые требуют больших затрат энергии и позволяет исключить применение штатного испарителя газа, заменив его на теплообменник «труба в трубе». А охлаждение воздуха в салоне автомобиля осуществляется автоматически и в соответствии с требованиями санитарно-гигиенических норм.
Данная схема при переключении клапана 2 позволяет использовать охлаждающую жидкость в качестве аккумулирующего вещества, позволяющего уменьшить колебания температуры внутри испарителя при различных режимах работы двигателя.
Поскольку в кожухе испарителя протекает жидкость из системы охлаждения двигателя, имеющая температуру 85-95 градусов, возможна установка испарителя вместо штатного отопителя салона.
x
m
n
Применение такой системы питания также обосновано преимуществами питания двигателей внутреннего сгорания сжиженным газом. Более высокое содержание водорода в газовом топливе обеспечивает более полное сгорание топливной смеси в цилиндрах двигателя, что дает существенное снижение выброса вредных веществ по основным контролируемым компонентам (СО - в 2-4 раза, NO - в 1,2-2,0 раза, СН - в 1,1-1,4 раза). Газовое топливо обладает также следующими преимуществами: при работе двигателя на газе происходит более совершенное смесеобразование; применение газа: уменьшает нагарообразование, исключает возможность конденсации паров топлива на стенках цилиндров, смывание масляной пленки и разжигание масла, что увеличивает (в 1,5-2 раза) срок службы двигателя и периодичность смены масла; низкая стоимость газа по сравнению с другими видами топлива (мировое соотношение цены бензина к газу - 10:6).
Источники информации
1. Патент РФ №70481 МПК В60Н 1/00, 2008 г.
2. Патент РФ RU 2256814 С2 МПК F02M 21/00, В60Н 1/32, 2003 г.
3. Патент РФ RU 40396 U1 МПК F02B 43/02, 2004 г.