СИСТЕМА ПИТАНИЯ ГАЗОДИЗЕЛЯ

Техническое решение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно к системам питания дизелей жидким и газообразным топливом.
Известны системы питания двигателей жидким и газообразным топливом, содержащие линию подачи газа, сообщающую источник газового топлива с впускным коллектором двигателя через подпружиненный регулятор подачи газа, линию питания жидким топливом с топливоподкачивающим насосом, насосом высокого давления, имеющим рейку с приводным упором и центробежным регулятором, рычаг которого через главную пружину связан с рычагом управления и с тягой рейки с возможностью ограниченного свободного хода и подпружинен относительно ее, а также подпружиненный мембранный исполнительный механизм, кинематически связанный с регулятором подачи газа, золотниковый распределитель, имеющий подвижно установленные в корпусе втулку и золотник, подключенный с возможностью сообщения топливоподкачивающего насоса одновременно с мембранным исполнительным механизмом и через дроссель со сливом, причем золотник кинематически связан с рычагом центробежного регулятора, а втулка - обратной связью с регулятором подачи газа. [А.С. №1612104, кл. F02M 43/00].
Недостатком этих систем питания является их сложность и отсутствие автоматического, всережимного регулирования величины подачи газообразного топлива во впускной коллектор при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, содержащая линию подачи газа, сообщающую источник газового топлива с впускным коллектором двигателя через подпружиненный приводной регулятор подачи газа, линию питания жидким топливом с топливоподкачивающим насосом, насосом высокого давления, имеющим рейку с подвижным упором и центробежным регулятором, рычаг которого через главную пружину связан с рычагом управления и с тягой рейки с возможностью ограниченного свободного хода и подпружинен относительно ее, а также подпружиненный мембранный исполнительный механизм, кинематически связанный с регулятором подачи газа, золотниковый распределитель, имеющий подвижно установленные в корпусе втулку и золотник, подключенный с возможностью сообщения топливоподкачивающего насоса одновременно с мембранным исполнительным механизмом и через дроссель со сливом, причем золотник кинематически связан с рычагом центробежного регулятора, а втулка - обратной связью с регулятором подачи газа, система снабжена дополнительным подпружиненным мембранным механизмом, кинематически связанным с подвижным упором рейки и сообщенным с входом регулятора подачи газа, а линия подачи газа снабжена электромагнитным двухпозиционным клапаном, имеющим возможность сообщения входа регулятора подачи газа с его выходом и разобщения с источником газового топлива. [А.С. №1749531, кл. F02М 43/00, 1989].
Недостатком известной системы является ее сложность. Гидромеханический привод клапанного регулятора подачи газа включает золотниковый распределитель, три мембранных исполнительных механизма и разветвленную систему топливопроводов. Кроме того, установка упругого элемента, пружины в тяге, соединяющей рейку топливного насоса с рычагом регулятора, ограничивает ход рейки и максимальную подачу топлива при дизельном процессе, вследствие деформации пружины, что ограничивает максимальную мощность двигателя и возможность работы его на перегрузочной ветви регуляторной характеристики.
Техническая задача предлагаемого технического решения - упрощение системы, повышение ее надежности, оптимизация подачи газообразного топлива посредством всережимного управления ее подачей при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы газодизеля и улучшение его топливной экономичности.
Техническая задача реализуется тем, что система питания газодизеля, содержащая линию подачи газа, сообщающую источник газового топлива с впускным коллектором двигателя, линию питания жидким топливом с насосом высокого давления, имеющим рейку с подвижным упором и центробежным регулятором, рычаг которого через главную пружину связан с рычагом управления и с тягой рейки, подпружиненные мембранные механизмы, один из которых кинематически связан с подвижным упором рейки, система снабжена дроссельной заслонкой дозатора подачи газа кинематически соединенной с рычагом центробежного регулятора, причем шкив привода дроссельной заслонки дозатора подачи газа выполнен с пазом соединения его с осью дроссельной заслонки с возможностью регулирования передаточного числа ее привода от рычага регулятора, а рычаг регулятора связан с тягой рейки с возможностью свободного хода и снабжен подпружиненным двухплечим рычагом, соединенным с подпружиненным мембранным механизмом отключения рычага регулятора от тяги рейки, линия подачи газа к подпружиненным мембранным механизмам снабжена электромагнитным клапаном разгрузки линии.
На чертеже изображена схема предлагаемой системы.
Система питания газодизеля содержит линию подачи газа, сообщающую источник газового топлива 1 с впускным коллектором 2 двигателя. Линия подачи газа содержит последовательно соединенные вентиль 3, заправочное устройство 4, газовый фильтр 5, газовый редуктор 6.
Система содержит линию питания жидким топливом, имеющую топливный насос высокого давления 7, с центробежным регулятором 8. Центробежный регулятор содержит рычаг 9 соединенный через главную пружину 10 с рычагом управления 11. Рычаг 9 через тягу 12 с пазом свободного хода 13 и с помощью двухплечего рычага 14, установленного на оси 15, соединен с рейкой 16 топливного насоса усилием пружины 17. Рейка топливного насоса снабжена подвижным упором 18 перевода ее в положение подачи запальной порции жидкого топлива.
Система питания газодизеля содержит также подсистему регулирования подачи газообразного топлива, которая состоит из дроссельной заслонки дозатора подачи газа 19, кинематически связанную с рычагом регулятора 9 тросиком 20. Для регулирования передаточного числа привода дроссельной заслонки дозатора подачи газа 19 от рычага регулятора 9 шкив 21 ее привода выполнен с пазом соединения его с осью дроссельной заслонки.
Система питания снабжена дополнительной подсистемой автоматизации перевода двигателя на питание газообразным топливом, которая содержит подпружиненный мембранный механизм 22, кинематически соединенный с подвижным упором 18 рейки двухплечим рычагом 23, снабженным регулируемым элементом 24 регулирования запальной порции жидкого топлива, а также подпружиненный мембранный механизм 25, разобщающий рычаг 9 с тягой 12 рейки 16 при переходе на газодизельный процесс. Линия подачи газа снабжена электромагнитным клапаном 26 соединяющим вход редуктора подачи газа с источником газового топлива 1. Кроме того, подсистема содержит переключатель 27 дизель - газодизель, электромагнитное реле 28, сигнальную лампу подачи газообразного топлива 29, электромагнит 30 клапана 31 подачи газа к подпружиненным мембранным механизмам 22 и 25 по линии 32 и ее разгрузки сообщением с атмосферой при выключении подачи газа.
Система питания газодизеля работает следующим образом.
Для работы двигателя на газообразном топливе с подачей запальной порции жидкого топлива электромагнитный клапан 26 подключают к источнику тока выключателем 27 через электромагнитное реле 28, при этом электромагнитный клапан 26 сообщает редуктор 6 и подпружиненный мембранные механизмы 22 и 25 через электромагнитный клапан 31 и линию 32 с источником газообразного топлива 1. При включении подачи газообразного топлива загорается сигнальная лампа 29. Под действием давления газообразного топлива мембрана подпружиненного механизма 22 перемещается и кинематической связью, например двухплечим рычагом 23 воздействует на подвижный упор 18 и рейка 16 перемещается вправо в положение до упора рычага 23 в регулируемый элемент 24, обеспечивающее минимально необходимую цикловую подачу запальной порции жидкого топлива, составляющую 15-20% от номинальной. При перемещении мембраны подпружиненного механизма 25 она кинематической связью воздействует на двухплечий рычаг 14, который поворачивается относительно оси 15 преодолевая усилие пружины 17, разобщает рычаг 9 от тяги 12 рейки 16.
При увеличении нагрузки газодизеля в работу включается подсистема автоматического регулирования подачи газообразного топлива. Рычаг 9 центробежного регулятора поворачивается влево и его палец свободно перемещается в пазе 13 тяги 12. Автоматическое регулирование подачи газа в соответствии с нагрузочным и скоростным режимом работы двигателя обеспечивается положением рычага 9 центробежного регулятора, управляющего соединенной с ним дроссельной заслонкой дозатора подачи газа 19, осуществляющим всережимное поддержание заданного скоростного и нагрузочного режима работы двигателя посредством тросиковой связи 20.
При переводе двигателя на питание только жидким топливом электромагнитный клапан 26 выключается переключателем 27, который переключается на питание электромагнита 30 клапана 31. При этом редуктор 6 разобщается от источника газового топлива 1. Линия 32 соединяется с атмосферой, мембраны подпружиненных механизмов 22 и 25 возвращаются в исходное положение. Подпружиненный мембранный механизм 22 отключает ограничение хода рейки 16, а при разгрузке подпружиненного мембранного механизма 25 рычаг регулятора 9 соединяется с тягой рейки 12 двухплечим рычагом 14 под действием пружины 17. В этом случае система питания работает в обычном дизельном режиме.
Пуск двигателя производится при работе на жидком топливе, как и двигателей с обычной системой питания, при этом переключатель 27 ставится в нейтральное положение, при котором электромагниты 28 и 30 обесточены и электромагнитный клапан 26 разобщает редуктор 6 и источник газового топлива 1. Использование данной системы питания позволяет упростить систему и повысить ее надежность, автоматизировать перевод двигателя на газодизельный процесс, оптимизировать подачу газообразного топлива посредством всережимного управления подачей при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы газодизеля, улучшить топливную экономичность двигателя за счет замещения жидкого топлива на 80%, снизить токсичность отработавших газов двигателя.
На кафедре «тракторов, автомобилей и ЭМТП» ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет» изготовлен и испытан опытный образец системы питания газодизеля.
Результаты испытаний показали, что система питания газодизеля имеет более простую конструкцию, высокую надежность, автоматизацию перевода двигателя на газодизельный процесс, оптимизирует подачу газообразного топлива посредством всережимного управления подачей при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы газодизеля, улучшает топливную экономичность двигателя за счет замещения жидкого топлива на 80%, снижает токсичность отработавших газов двигателя.