ГАЗОПОРШНЕВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области энергетики, в частности, к силовым установкам на базе двигателей внутреннего сгорания, и может быть использована в качестве источника электроэнергии в электроагрегатах, работающих на природном газе.
Известна газопоршневая энергетическая установка, содержащая генератор и газовый двигатель, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания, имеющего систему зажигания, включающую свечи, регулятор импульсов зажигания, источник питания, датчики положения и частоты вращения коленчатого вала двигателя и систему топливоподачи, имеющую подающую газовую магистраль, газовый электромагнитный клапан, газовый редуктор низкого давления и смеситель газа, соединенный с воздухоочистителем, причем двигатель внутреннего сгорания выполнен с внешним смесеобразованием и с форкамерно-факельным зажиганием (см. описание полезной модели №18841, заявл. 23.05.2000, по кл. F 02 В 63/04).
Общими существенными признаками заявляемой и известной газопоршневой энергетической установки являются: наличие генератора и газового двигателя, выполнение газового двигателя в виде двигателя внутреннего сгорания, а также наличие в двигателе внутреннего сгорания системы зажигания, включающей регулятор импульсов зажигания, и системы топливоподачи, имеющей подающую газовую магистраль и газовый электромагнитный клапан.
Недостатком известного устройства является то, что при запуске газового двигателя и при несвоевременном воспламенении газовоздушной смеси, смесь накапливается в выхлопном коллекторе и взрывается в момент пуска, что приводит к выходу из строя
газопоршневой энергетической установки.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой (прототипом) является газопоршневая энергетическая установка, содержащая генератор и газовый двигатель, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания, имеющего блок цилиндров с всасывающим и выхлопным коллекторами, систему зажигания, включающую регулятор импульсов зажигания и систему топливоподачи, имеющую подающую газовую магистраль с газовым электромагнитным клапаном, соединенную с всасывающим коллектором, причем система зажигания также включает свечи, источник питания, датчики положения и частоты вращения коленчатого вала двигателя, а система топливоподачи имеет газовый редуктор низкого давления и смеситель газа, соединенный с воздухоочистителем, при этом смеситель газа имеет диффузор, связанный с газовым редуктором низкого давления, и регулирующую заслонку, соединенную с актуатором, подключенным к электронному блоку управления, а свечи высоковольтными проводами подключены к катушкам зажигания, расположенным на кронштейнах, прикрепленных к головке блока двигателя посредством компенсаторов колебаний (см. описание полезной модели №46304, заявл. 22.10.2004, по кл. F 02 В 63/04).
Признаки: наличия в газопоршневой энергетической установке генератора и газового двигателя, выполнение газового двигателя в виде двигателя внутреннего сгорания, имеющего блок цилиндров с всасывающим и выхлопным коллекторами, наличие системы зажигания, включающей регулятор импульсов зажигания и наличие системы топливоподачи, имеющей подающую газовую магистраль с газовым электромагнитным клапаном, а также соединение подающей газовой магистрали с всасывающим коллектором являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.
Недостатком данной газопоршневой энергетической установки также является то, что она не позволяет при запуске газового двигателя исключить вероятность взрыва скапливающейся в выхлопном коллекторе газовоздушной смеси и к выходу из строя изделия.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в том, чтобы исключить вероятность взрыва газовоздушной смеси, скапливающейся в выхлопном коллекторе при запуске газового двигателя и выхода из строя установки в целом.
Поставленная задача решается тем, что в газопоршневой энергетической установке, содержащей генератор и газовый двигатель, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания, имеющего блок цилиндров с всасывающим и выхлопным коллекторами, систему зажигания, включающую регулятор импульсов зажигания и систему топливоподачи, имеющую подающую газовую магистраль с газовым электромагнитным клапаном, соединенную с всасывающим коллектором, согласно полезной модели, газопоршневая энергетическая установка снабжена установленными в выхлопным коллекторе датчиком контроля концентрации кислорода воздуха и датчиком контроля концентрации газового топлива, которые соединены с блоком управления, связанным с регулятором импульсов зажигания и с газовым электромагнитным клапаном.
Наличие датчика контроля концентрации кислорода воздуха и датчика контроля концентрации газового топлива, размещение их в выхлопном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, а также подключение к блоку управления, который связан с регулятором импульсов зажигания и с газовым электромагнитным клапаном позволяет не только контролировать концентрацию кислорода и газового топлива внутри выхлопного коллектора, но и производить аварийное отключение газового двигателя при вероятности взрыва газовоздушной смеси. Это позволяет
предотвратить выход из строя газопоршневой энергетической установки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Газопоршневая энергетическая установка содержит генератор 1 и газовый двигатель, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания, имеющего блок цилиндров 2 с всасывающим 3 и выхлопным 4 коллекторами. Двигатель внутреннего сгорания также содержит систему зажигания, включающую регулятор 5 импульсов зажигания и систему топливоподачи, имеющую подающую газовую магистраль 6 с газовым электромагнитным клапаном 7, соединенную с всасывающим 3 коллектором. Газопоршневая энергетическая установка снабжена установленными в выхлопным 4 коллекторе датчиком 8 контроля концентрации кислорода воздуха и датчиком 9 контроля концентрации газового топлива, которые соединены с блоком управления 10, связанным с регулятором 5 импульсов зажигания и с газовым электромагнитным клапаном 7.
Газопоршневая энергетическая установка работает следующим образом.
Для получения электроэнергии генератор 1 приводят во вращение газовым двигателем, выполненным в виде двигателя внутреннего сгорания. При работе двигателя внутреннего сгорания газовое топливо по подающей газовой магистрали 6 через электромагнитный клапан 7 подается в смеситель газа, смешивается с воздухом и по всасывающему коллектору 3 поступает в цилиндры двигателя. Регулятор 5 импульсов зажигания в заданной последовательности подает напряжение на свечи (на чертеже не показаны) для воспламенения газовоздушной смеси в цилиндрах двигателя. Как правило, для запуска газового двигателя требуется провернуть его коленчатый вал на несколько оборотов. При этом, не воспламенившаяся газовоздушная смесь из цилиндров двигателя поступает в выхлопной 4 коллектор и заполняет его внутреннее
пространство. Как только смесь газового топлива с воздухом воспламенится в одном из цилиндров и произойдет выхлоп газов в выхлопной коллектор, находящаяся там газовоздушная смесь взрывается. Это приводит к поломке газопоршневой энергетической установки.
Для того, чтобы исключить вероятность взрыва при запуске газопоршневой энергетической установки с помощью датчика 8 контроля концентрации кислорода воздуха и датчика 9 контроля концентрации газового топлива определяют количественное содержание газовоздушной смеси в выхлопном коллекторе и при достижении значений концентрации, при которой возможен взрыв с блока управления 10 подают сигнал на отключение регулятора импульсов зажигания и прекращения подачи искры на свечи зажигания. Одновременно, с блока управления 10 подается сигнал на газовый электромагнитный клапан для аварийного отключения подающей газовой магистрали и прекращения подачи газового топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Затем осуществляют продувку газового двигателя и повторно производят запуск.
Заявляемая полезная модель позволяет исключить вероятность взрыва газовоздушной смеси, скапливающейся в выхлопном коллекторе при запуске газового двигателя и выхода из строя установки в целом.