СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ДВУХСЕКЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ ПИТАНИЯ
METHOD FOR CONTROLLING FUEL SUPPLY SYSTEM TO INTERNAL COMBUSTION GAS ENGINE WITH TWO-SECTIONAL POWER SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к системам питания газовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) большой мощности, преимущественно конвертированных из дизельных ДВС и использующих в качестве газового топлива компримированный природный или другой горючий газ. Настоящий способ подачи топлива в газовый ДВС может применяться для автотранспортных средств, сельскохозяйственных, дорожных машин, строительных транспортных средств и другой техники.
Однако в выхлопных газах, выбрасываемых из камер сгорания двигателя внутреннего сгорания, может оставаться несгоревшее топливо, и то же самое верно для двигателей, работающих на природном газе, так как в пристеночном слое из-за малой температуры и других неблагоприятных условий газообразное топливо не может сгореть полностью. Поскольку метан является парниковым газом, желательно окислить несгоревший метан и продукты его неполного сгорания до того, как выхлопные газы покинут выхлопную трубу автомобиля.
Существует несколько подходов к сжиганию природного газа в двигателе. Так называемые стехиометрические двигатели, работающие на природном газе, используют фактическое соотношение воздуха и топлива около 14,6: 1, что соответствует лямбде, равной 1, поскольку лямбда рассчитывается путем деления фактического отношения воздух-топливо на 14,6 (что является теоретическим стехиометрическим идеальным соотношением воздуха и топлива). Как определено здесь, двигатель, работающий в стехиометрическом режиме, не обязательно должен работать с лямбдой, равной точно 1,0, но с лямбдой, равной 1 или близкой к ней.
x
x
Следующий из них способ с послойным распределением топливно-воздушного заряда в камере сгорания каждого цилиндра, (см., например, патент США US 5052360 А, заявитель GAS RESEARCH INSTITUTE, опубл. 01.10.1991) При этом стараются избавиться от газообразного топлива в пристеночном слое или максимально в нем его обеднить его смесь. Работу ДВС, происходящую под управлением командного блока и заданную программой его работы. При этом, начиная с измерения начальной порции топлива и впуска воздуха во впускной коллектор для образования однородной обедненной топливно-воздушной смеси перед впуском в цилиндры через порт и один или несколько портов топливных форсунок. Гомогенная предельно бедная топливно-воздушная смесь равномерно распределяется по рабочему объему, по меньшей мере, в одном цилиндре во время фазы впуска каждого соответствующего цилиндра. Оставшаяся часть топлива впрыскивается контролируемым образом во время фазы впуска, чтобы сформировать расслоенный заряд внутри каждого цилиндра и обеспечить обогащенный заряд рядом с воспламенителем, таким как свеча зажигания и т.п. Более богатая топливно-воздушная смесь стратифицированного заряда воспламеняется и, в свою очередь, воспламеняет бедную смесь внутри цилиндра. Затем продукты сгорания выпускаются из каждого цилиндра. Это возможно также при подаче обедненной топливно-воздушной смеси через впускной коллектор и подаче в цилиндр порции газообразного топлива желательно сжиженного. При следующем варианте способа смесеобразования и сгорания это возможно сделать путем закручивания заряда и подаче сжиженного или компримированного газообразного топлива из форсунок непосредственно в центр вихря, но при этом неравномерно распределяется газообразное топливо и из-за этого возможно неполное сгорание газообразного топлива в зонах его избыточной концентрации и появление продуктов переокисления азота в зонах, где сжигают обедненную смесь природного газа с воспламенением от свечи зажигания. Бедная смесь означает, что в камере сгорания имеется избыток кислорода, поэтому лямбда больше 1. Следующий путь так называемые двигатели (So called lean burn spark ignition (LBSI)) с искровым зажиганием на обедненной смеси (LBSI), работающие на природном газе, сжигают обедненную смесь природного газа с воспламенением от свечи зажигания. Бедная смесь означает, что в камере сгорания имеется избыток кислорода, поэтому лямбда больше 1. Двигатели LBSI, работающие на природном газе, могут быть менее сложными и менее дорогостоящими, при этом производя более низкие выбросы оксида азота (NO), по сравнению со стехиометрическими двигателями, работающими на природном газе, работающими без трехкомпонентного катализатора на выхлопе и рециркуляции выхлопных газов, поскольку более высокое соотношение воздух-топливо приводит к снижению температуры горения. Двигатели LBSI, работающие на природном газе, также могут производить более низкие выбросы диоксида углерода по сравнению со стехиометрическими двигателями на природном газе. Соответственно, двигатели LBSI предлагают преимущества в стоимости и производительности по сравнению со стехиометрическими двигателями, работающими на природном газе, в которых не используется рециркуляция выхлопных газов или трехкомпонентные катализаторы. Однако проблема двигателей LBSI, работающих на природном газе, заключается в том, что катализаторы окисления метана могут подавляться воздействием оксидов серы (SO) даже при очень низких концентрациях, что приводит к снижению эффективности конверсии окисления метана. Основной недостаток известных способов работы является то, что они могут работать только при определенных динамических параметрах работы ДВС, так как любое изменения динамики движения воздуха и подачи топлива, например при изменении частоты вращения вала двигателя или изменение степени дросселирования будут менять распределение бедной и богатой топливно-воздушной смеси в каждом отдельном цилиндре, например из-за изменения движения волн сжатия-расширения по впускному коллектору, вследствие изменения времени, отводимого на конкретный цикл газообмена для конкретного цилиндра и движения указанных волн по впускному коллектору, зависящему от плотности впускаемого воздуха и частоты вращения вала ДВС.
Известен способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания (см. патент DE112011101688 В4, опубликован 19. 04. 2018, заявитель Suzuki Motor Corporation и TANAKA MASAHIDE), который включает, происходящую под управлением командного блока и заданную программой его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной подачи газового топлива, так и основной секции распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности.
В этом патенте блок управления регулирует работу форсунок подачи жидкого испаренного, газифицированного топлива и дозаторов газового топлива в момент переключения питания двигателя с одного вида топлива на другой. Блок управления вычисляет величину коррекции включения работы форсунок, которая добавляется к стандартной величине и длительности впрыска топлива для нормального режима работы двигателя при запросе на переключение с одного вида топлива на другое. Основным недостатком известной и других аналогичных двухтопливных систем питания является сложность конструкции из-за использования, помимо газового топлива, жидкого топлива, необходимости его испарения и/или газификации учета суммарной теплотворной способности в каждый момент работы, каждой совместно используемой порции газового и жидкого топлива и определения оптимального или заданного соотношения в топливно-воздушной смеси суммарной теплотворной способности смеси газожидкостной порции поступившего в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания общего количества топлива с учетом гистерезиса подачи заменяющего топлива при переходе или подключении подачи второго вида топлива.
Известен способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, включающий, происходящую под управлением командного блока и задаваемую алгоритмом программы его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной подачи газового топлива так и основной секции распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности, (см. патент США №US 5052360 А, опубликован 01.10.1991, заявитель GAS RESEARCH INSTITUTE).
В известном способе управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания совместной подачей топлива, как секцией централизованной подачи газового топлива, так и основной секцией распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности, при этом обе секции подачи топлива работают совместно и постоянно. Такая последовательность работы требует большого запаса по производительности и подаче форсункой как секции централизованной подачи газового топлива во впускной коллектор, так и каждой регулируемой форсунки из рампы основной секции распределенной подачи газового топлива расположенной непосредственно во впускном коллекторе на входе в каждый цилиндр в отдельности, что усложняет как конструкцию системы питания, так и последовательность действий способа, так как это требует определить и рассчитать общую подачу топлива в ДВС для обеспечения достаточного количества топлива на всех режимах, особенно переходных, и послойного распределения топлива в цилиндрах.
Известен способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, включающий, происходящую под управлением командного блока и заданную программой его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной подачи газового топлива, так и основной секции распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности, (см. патент США №US 5413075 А, опубликован 09.05.1995, заявитель MAZDA MOTOR CORPORATION).
В известном способе управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания и совместной подачей топлива, как секцией централизованной подачи газового топлива, так и основной секцией распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый рабочий цилиндр в отдельности, при этом обе секции подачи топлива работают совместно и попеременно самостоятельно. Такая последовательность работы требует большого запаса по производительности и подаче форсункой, как для секции централизованной подачи газового топлива во впускной коллектор, так и для каждой регулируемой форсунки из рампы основной секции распределенной подачи газового топлива расположенной непосредственно во впускном коллекторе на входе в каждый цилиндр в отдельности, что усложняет как конструкцию систему питания, так и последовательность действий способа при ее работе, так как это требует определить и рассчитать общую подачу топлива в ДВС для обеспечения достаточного количества топлива на всех режимах, особенно переходных, позволяющих обеспечить рабочие характеристики и заданное выделение токсичных выбросов при послойном распределении топлива в рабочих цилиндрах ДВС, имеющих сложную конфигурацию.
Известен способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания, модифицированный из дизельного двигателя, с двухсекционной системой питания, включающий, происходящую под управлением командного блока и заданную программой его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной подачи газового топлива так и основной секции распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности, (см. патент США №US 6816773 В2, опубликован 09.11.2004, заявитель VOLVO LASTVAGNAR АВ).
В известном способе управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания и совместной подачей топлива, или секцией централизованной подачи газового топлива, и/или основной секцией распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый рабочий цилиндр в отдельности, при этом обе секции подачи топлива работают совместно и/или попеременно самостоятельно. Такая последовательность работы требует большого запаса по производительности и подаче форсункой, как для секции централизованной подачи газового топлива во впускной коллектор, так и для каждой регулируемой форсунки из рампы основной секции распределенной подачи газового топлива, расположенной непосредственно во впускном коллекторе на входе в каждый цилиндр в отдельности, что усложняет как конструкцию системы питания, так и последовательность действий способа при ее работе, так как это требует определить и рассчитать общую подачу топлива в ДВС для обеспечения достаточного количества топлива на всех режимах, особенно переходных, позволяющих обеспечить рабочие характеристики и заданное выделение токсичных выбросов при послойном распределении топлива в рабочих цилиндрах ДВС, имеющих сложную конфигурацию, при этом переход из одной области диаграммы скорости вращения и нагрузки двигателя внутреннего сгорания, то есть от одного режима например с режима с обеднением топливно-воздушной смеси к режиму, где двигатель внутреннего сгорания работает в стехиометрическом режиме или в режиме с насыщенной энергией со значением лямбда от 0,7 до 1,0 и при обратном переходе. При этом система подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания имеет командное устройство управления, которое взаимодействует с исполнительными механизмами, предназначенными для установки угла дроссельной заслонки, с устройством впрыска для установки времени впрыска и с системой зажигания для управления зажиганием для управления углом дроссельной заслонки и количеством топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, и которое работает с возможностью перехода из режима с обеднением топливно-воздушной смеси к режиму, где двигатель внутреннего сгорания работает в стехиометрическом режиме или в режиме с насыщенной энергией со значением лямбда от 0,7 до 1,0 и при обратном переходе из стехиометрического режима или режима с насыщенной энергией, и при этом переход с одного режима на другой с переходной областью, имеющей гистерезис, (Следует разъяснить, что греческое слово «гистерезис» означает «отставание», что в данном случае означает, что первая зона первого режима и вторая зона второго режима частично перекрывают друг друга с образованием переходного пространства с гистерезисом, то есть с образованием области с возможностью отставания перехода из одного режима в другой и смены во времени одного режима на другой и обратно.)
Известный двигатель внутреннего сгорания управляется командным блоком устройства управления, которое выполнено с возможностью управления: дросселем для получения правильного угла дросселя для текущего рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, устройствами впрыска для достижения правильной подачи топлива текущего рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания и системы зажигания для достижения правильного времени зажигания для текущего рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания. Для этого устройство управления взаимодействует с исполнительным механизмом (не показан), предназначенным для установки угла дроссельной заслонки, с устройством впрыска форсунок рампы для установки времени опережения впрыска и с системой зажигания для управления зажиганием.
Известен способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, включающий работу, происходящую под управлением командного устройства или командного блока управления и заданную программой его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной подачи газового топлива так и основной секции распределенной подачи газового топлива с помощью рампы форсунок, установленной непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности, (см. патент РФ №RU 2726424 С1, опубликован 14.07.2020, заявитель Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ")).
Устройство двухсекционной системы питания компримированным горючим газообразным (КГГо) топливом двигателя внутреннего сгорания, конвертированного из дизельного двигателя, содержит впускной коллектор с впускным патрубком и воздушным дросселем, топливный бак компримированного горючего газа ( КГГ), редуктор - регулятор давления КГГ, переключатель подачи газового топлива, выполненный с возможностью подачи КГГ или в первую секцию централизованной подачи КГГ, или во вторую основную секцию распределенной подачи газового топлива на впуск в отдельные цилиндры ДВС, или в обе секции одновременно, причем первая секция, выполнена с возможностью централизованной регулируемой подачи КГГ во впускной коллектор через блок газовых форсунок, и вторая основная секция, выполнена с возможностью распределенной подачи газового топлива на впуск в каждый отдельный цилиндр ДВС через отдельные форсунки рампы газовых форсунок. Основным недостатком предложенной системы питания является потребность в сложном устройстве управления разными по назначению и работе секциями с набором однотипных форсунок.
Способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, включающий, происходящую под управлением командного блока и заданную программой его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной ступенчатой подачи газового топлива, через клапан - форсунку, так и основной секции распределенной подачи газового топлива, установленной непосредственно во впускном коллекторе и выполненной с возможностью подачи газового топлива в каждый цилиндр в отдельности через рампу газовых форсунок, причем основная секция распределенной подачи газового топлива непосредственно во впускном коллекторе в каждый цилиндр в отдельности выполнена с возможностью независимого непрерывного синхронного одновременного регулирования подачи газового топлива каждой форсунки из рампы форсунок подачи газового топлива в соответствии с порядком работы ДВС, а секция централизованной подачи газового топлива выполнена с возможностью ступенчатого изменения подачи, по меньшей мере, с одной ступенью подачи (см. патент РФ №RU 2424440 С1, опубликован 20.07.2011, заявитель МИЦУБИСИ ХЭВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД.).
В известном способе управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, выполненной с возможностью попеременной и/или совместной подачи компримированного горючего газообразного (КГГо) топлива, или секцией централизованной ступенчатой подачи газового топлива, и/или основной секцией распределенной подачи газового топлива, установленной непосредственно во впускном коллекторе с возможностью синхронизированной по фазе подачи КГГ в каждый рабочий цилиндр в соответствии с порядком работы ДВС, при этом обе секции подачи топлива работают совместно и/или попеременно самостоятельно. При этом система подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания имеет устройство управления с командным блоком, которое взаимодействует с датчиками и исполнительным механизмом, предназначенным для установки угла дроссельной заслонки, с устройством впрыска для установки времени впрыска и с системой зажигания для управления зажиганием для управления углом дроссельной заслонки и количеством топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Основным недостатком системы является сложность устройства управления с командным блоком и ограниченность диапазона изменения величины ступенчатой подачи КГГ из-за использования двухпозиционного клапана - форсунки, выполненного с возможностью отвода для части КГГ ступенчатой подачи, что приводит к невозможности непрерывного регулирования без резких изменений подачи топлива.
Этот способ работы ДВС имеет наибольшее число сходных действий при работе системы питания, решает аналогичную техническую задачу и по этой причине заявитель считает его наиболее близким аналогом, то есть прототипом.
Следует отметить, что подача больших масс КГГ во впускной патрубок, без учета необходимого и достаточного подвода тепла к ним для их полной газификации, приведет к ухудшению смесеобразования и распределения КГГ из-за возникновения возможности заброса его жидких составляющих, повторно сконденсировавшихся из паров отдельных газообразных составляющих КГГ или не успевших испариться или недостаточно перемешенных с воздухом газообразных компонент и попадания их в отдельные цилиндры. Как известно даже получение гомогенных смесей из двух газообразных составляющих является сложной технической задачей, так как требует или усиленной турбулизации потока, или сложной конструкции для перемешивания воздуха и КГГ путем разбиения основного потока на множество мелких струй. И первый и второй варианты конструкции не позволят обеспечить достаточный подогрев КГГ во всем объеме при одновременном создании гомогенной топливно-воздушной смеси и ее распределение по отдельным цилиндрам.
Изобретение предназначено для решения технической задачи, направленной на достижение возможности упрощения последовательности действий способа и конструкции элементов системы подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, служащей для реализации предложенного способа, упрощения устройства управления командным блоком с упрощенной программой управления и при одновременном расширении диапазона нагрузочных и скоростных возможностей работы газового двигателя внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания в условиях воздействия постоянно изменяющихся внешних факторов в соответствии с постоянно изменяющей дорожной обстановкой, приводящих к изменению режимов работы ДВС, таких как, нагрузка, как необходимая частота вращения выходного вала ДВС и необходимая скорость движения автомобиля, с учетом воздействия внутренних факторов, таких как, например, меняющегося в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов распределения КГГ по длине впускного патрубка и впускного коллектора и изменения вследствие этого распределения массы топливно-воздушной смеси по цилиндрам и с выполнением оптимального смесеобразования для всех цилиндров в газовом испарителе -завихрителе, в котором на всех режимах должна готовиться гомогенная топливно-воздушная смесь, включая ступенчатую оптимизацию топливо-воздушного соотношения и учитывая ее динамическое изменение и распределение на всех режимах работы ДВС.
Как уже указывалось греческое слово «гистерезис» означает «отставание». Применительно к нашему случаю, это будет означать, что ступенчатое изменение подачи осуществляют секцией централизованной ступенчатой подачи газового топлива с помощью блока клапанов - форсунок обычно при большом и резком изменении нагрузки и соответственно такой же подачи КГГ, а текущее непрерывное регулирование подачи осуществляют посредством основной секции в пределах текущего изменения распределенной фазированной подачи КГГ, осуществляя его при постоянной неизменной подаче на каждой из ступеней централизованной ступенчатой секции, соответственно с необходимым опережением или отставанием величины подачи, непрерывно изменяемой в основной секции распределенной подачи КГГ по цилиндрам в соответствии с порядком их работы в ДВС и изменением дорожной обстановки, при этом непрерывно изменяемый распределенный фазированный впрыск газового топлива будет происходить в пределах подачи каждой форсункой рампы согласно порядку работы ДВС в каждый отдельный цилиндр на каждой ступени секции централизованной ступенчатой подачи до перехода на другую последующую ступень подачи секцией централизованной ступенчатой подачи. При котором, очевидно, что автоматически подача основной секцией в пределах текущего изменения распределенной фазированной подачи КГГ будет уменьшена до минимума.
Поставленная техническая задача решается тем, что способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, включающий, происходящую под управлением командного блока и заданную программой его работы, попеременную и/или совместную работу, как секции централизованной ступенчатой подачи газового топлива в виде компримированного горючего газа (КГГ), так и основной секции распределенной подачи газового топлива, установленной непосредственно во впускном коллекторе и выполненной с возможностью фазированной подачи газового топлива в каждый цилиндр в отдельности через отдельные форсунки рампы газовых форсунок, причем основная секция распределенной подачи газового топлива в каждый цилиндр в отдельности выполнена с возможностью независимого непрерывного регулирования фазированной подачи газового топлива каждой форсунки из рампы форсунок подачи газового топлива в каждый отдельный цилиндр в соответствии с порядком их работы в ДВС, а секция централизованной ступенчатой подачи газового топлива выполнена с возможностью ступенчатого изменения подачи через блок клапанов-форсунок, по меньшей мере, с одной ступенью подачи, отличающийся тем, что величина подачи каждой из ступеней секции централизованной ступенчатой подачи газового топлива меньше или равна максимальной подаче основной секции распределенной подачи газового топлива, а регулирование работы газового двигателя внутреннего сгорания осуществляют последовательно, в начале непрерывно изменяя подачу газового топлива в пределах от минимальной до максимальной подачи основной секции распределенной подачи газового топлива, а затем при необходимости дальнейшего превышении указанного ее максимального значения, последовательно включают ступени ступенчатой подачи централизованной секции, начиная с первой минимальной ступени путем открытия одного клапана - форсунки блока секции централизованной ступенчатой подачи газового топлива до ее максимальной подачи путем открытия всех клапанов - форсунок блока, которая выполнена с возможностью ступенчатого изменения подачи КГГ блоком клапанов-форсунок через испаритель - завихритель, и далее между переключениями ступеней регулируют, непрерывно изменяя в пределах от минимальной до максимальной подачи основной секции распределенной подачи с гистерезисом в обоих направлениях как увеличения, так и уменьшения подачи КГГ в указанных пределах в соответствии с дорожной обстановкой до момента достижения очередной максимальной подачи основной секции распределенной подачи газового топлива и необходимости дальнейшего повышения суммарной подачи топлива обеими секциями, далее переходят на следующую ступень секции централизованной ступенчатой подачи газового топлива, а подачу основной секции распределенной подачи газового топлива при этом уменьшают до минимума, и затем последовательно повторяют регулирование подачи в пределах возможной гистерезисной подачи основной секции распределенной подачи газового топлива на каждой последующей ступени секции централизованной подачи до момента необходимости превышения очередного предела свыше указанной подачи, а в конце при ее дальнейшей необходимости превышения достигают конструктивно максимально возможной подачи топлива обеими секциями, а при необходимости снижения подачи газового топлива повторяют указанную выше последовательность действий в обратном порядке от конструктивно максимально возможной подачи топлива обеими секциями до минимальной подачи одной, отдельно работающей, основной секции распределенной подачи газового топлива, при этом текущую подачу КГГ каждой секцией и воздуха измеряют в единых массовых или весовых единицах.
Такое регулирование подачи KIT позволяет простым образом осуществлять способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания и обеспечивать работу любого газового ДВС, то есть реализовать простой способ с минимальным набором действий, при этом действия имеют минимальное разнообразие, например, такие как включить - выключить клапана - форсунки блока секции централизованной ступенчатой подачи вне зависимости от последовательности работы цилиндров, и при относительно малом изменении подачи фазированное включение форсунок подачи КГГ распределенного впрыска из рампы форсунок основной секции распределенной подачи газового топлива в каждый отдельный цилиндр в соответствии с порядком их работы в ДВС, в результате чего достигают достаточно плавного, непрерывного и точного текущего регулирования в соответствии с дорожной обстановкой для широкого диапазона мощностей ДВС.Таким образом секция централизованной ступенчатой подачи подает во время работы каждой ступени в большой порционной массе достаточное количество КГГ в виде гомогенизированной топливно-воздушной смеси в любой цилиндр ДВС, а более точное, непрерывное регулирование, достаточное для оптимальной работы ДВС в текущей постоянно изменяющейся дорожной обстановке ведется путем подачи КГГ через форсунки распределенного впрыска из рампы форсунок основной секции распределенной подачи газового топлива в каждый отдельный цилиндр в соответствии с порядком их работы в ДВС. При этом впрыскивание порции КГГ в отдельный цилиндр соответствующей форсункой рампы не должно критически ухудшить гомогенность смеси в этом цилиндре, так как на холостом ходу охлаждение смеси в каждом отдельном цилиндре, вследствие испарения КГГ приведет к улучшению массового наполнения цилиндра гомогенной топливно-воздушной смесью, что снизит относительную долю впрыснутого КГГ, а при увеличении общего расхода КГГ доля впрыскиваемой порции продолжит уменьшатся и влияние неравномерности соответственно снизится из-за ускорения испарения и нагрева от большей массы части гомогенной топливно-воздушной смеси и как уже указывалось ее охлаждение в каждом отдельном цилиндре повысит его наполнение.
Такое регулирование подачи КГГ позволяет осуществлять общее достаточно плавное, непрерывное и точное регулирование работы газового ДВС из-за механической инерционности поршневых ДВС и аэродинамической инерционности газодинамических процессов смесеобразования, газообмена и сгорания, это позволяет использовать простое устройство системы управления с простыми средствами контроля и управления, то есть с конструктивно простым командным блоком и с несложной задающей программой его работы, обеспечивающими простую организацию питания газовым топливом любого по мощности ДВС путем использования клапанов - форсунок секции централизованной ступенчатой подачи с большим расходом и путем использования рампы из форсунок основной секции распределенной гистерезисной подачи газового топлива с по форсуночным фазировано распределенным регулируемым впрыском с текущим распределением в соответствии с порядком работы цилиндров ДВС точным, постоянным и непрерывным изменением расхода КГГ в соответствии с дорожной обстановкой.
Только при объединении в одном месте и едином устройстве процесса ступенчатого изменения подачи КГГ блоком клапанов-форсунок и процессов регулируемого ступенчато изменяющегося подогрева и полного испарения его при прохождении его через испаритель - завихритель, которые обязательны и в совокупности необходимы для достаточного подогрева и полного испарения, подаче соответствующего количества подводимого к КГГ тепла, потребного для нагрева всей ступенчато меняющейся массы КГГ, соответствующей величине массового расхода КГГ на заданной ступени и соответственно расширяющегося и соответственно самоохлаждающегося при этом процессе всего этого КГГ во всем диапазоне нагрузок, скоростей вращения и различных, соответственно изменяющихся массовых расходах КГГ в ДВС, то есть при обязательном, необходимом и достаточном процессе полной газификации КГГ и на всех режимах работы путем эффективного подогрева КГГ в части испарителя, и в условиях эффективного смесеобразования в части завихрителя, т.е. процесса смешения его с воздухом с образованием гомогенной топливно-воздушной смеси, которая далее динамически распределяется по цилиндрам ДВС и максимально эффективно сгорает в его цилиндрах. При этом следует отметить, что регулировка подогрева для необходимого режима полной ступенчатой подачи и газификации КГГ на всех режимах работы упрощается, так как режим подогрева относительно стабильный, то есть также ступенчатый, как и ступенчатое изменения подачи КГГ блоком клапанов-форсунок. При этом дополнительный подогрев может включаться или обеспечиваться дополнительным теплом испаритель, поступающим заранее с упреждением в преддверии включения следующей ступени путем включения очередного клапана - форсунки, и наоборот заранее отключаться в преддверии отключения очередной ступени путем совместного или упреждающего отключения обогрева и затем отключения очередного клапана - форсунки. Критерием предварительного включения или выключения подогрева, например, может быть режим стабильного во времени снижения или увеличения подачи КГГ через форсунки распределенного впрыска из рампы форсунок основной секции распределенной подачи газового топлива.
Кроме этого только при объединении в одном месте и в едином устройстве процессов ступенчатой подачи в секции централизованной ступенчатой подачи газового топлива и непрерывной плавно изменяемой подачи КГГ в основной секции распределенной подачи в соответствии с заданным диапазоном изменения параметров работы ДВС е гистерезисом, позволяет достичь простоты конструкции системы питания и командного блока устройства управления ею при обеспечении широкого диапазона массовых расходов КГГ и достичь возможности непрерывного и достаточно плавного изменения выходной мощности, крутящего момента и скорости вращения ДВС в широком диапазоне значений указанных параметров при его точном непрерывном текущем регулировании в соответствии с постоянно изменяющейся дорожной обстановкой.
Возможный вариант выполнения конструкции двухсекционной системы питания и подачи КГГ в газовый двигатель внутреннего сгорания, реализующий последовательность действий предложенного способа управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания, поясняется чертежами.
На Фиг. 1 показана общая схема возможного варианта выполнения двухсекционной системы питания двигателя внутреннего сгорания газообразным топливом, которая может работать согласно предложенному способу.
На Фиг. 2 показана конструкция газового испарителя - завихрителя 11, состоящего из блока завихрителей 20, выполненного в виде, по меньшей мере, двух рядов 18 и 19 завихрителей 20 с их поперечным расположением к оси впускного патрубка 1.
На Фиг. 3 показана конструкция продольного сечения газового испарителя - завихрителя 11 с расположением по его периметру осей двух эквидистантных рядов 18 и 19 завихрителей 20, установленных в испарителе 21 в шахматном порядке.
На Фиг. 4 показана конструкция поперечного сечения газового испарителя - завихрителя 11 и вид его со стороны до дроссельного пространства 13 с расположением осей завихрителей 20 одного ряда по одно направленным образующим однополостного гиперболоида по правой винтовой линии.
На Фиг. 5 показана конструкция поперечного сечения газового испарителя - завихрителя 11 вид его со стороны до дроссельного пространства 13 с расположением осей двух рядов 18 и 19 завихрителей 20 в шахматном порядке по одно направленным одинаковым образующим однополостного гиперболоида по левой винтовой линии.
Двухсекционная система питания двигателя внутреннего сгорания газообразным топливом в виде компримированного горючего газа (КГГ), позволяющая реализовать последовательность действий предложенного способа, содержит (см. Фиг. 1) соответствующим образом сообщенные впускной патрубок 1 с воздушным дросселем 2, топливный бак 3 КГГ с магистралью подачи 4 КГГ и редуктором - регулятором 5 давления КГГ, трехходовой переключатель 6 подачи газового топлива, предназначенный для пускового режима и режима холостого хода и выполненный с возможностью подачи КГГ соответственно или в секцию 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ для его подогрева перед пуском в холодную погоду путем перепуска в подогреватель испарителя 21, или в основную секцию 8 распределенной подачи КГГ на впуск в отдельные цилиндры ДВС, или в обе секции одновременно.
Причем секция 7 централизованной ступенчатой подачи, выполнена с возможностью централизованной регулируемой ступенчатой подачи КГГ во впускной коллектор в задроссельное пространство 12 через блок 9 газовых клапанов - форсунок 10 и газовый испаритель - завихритель 11, которые расположены и выполнены с возможностью сообщения с задроссельным пространством 12 и с перепускным регулируемым воздушным каналом 14 (показанным условно), который сообщен с додроссельным воздушным пространством 13 и который выполнен с возможностью регулирования расхода воздуха, проходящего через него. Подача КГГ в основную секцию 8 распределенной подачи выполнена с возможностью распределенной фазированной подачи КГГ посредством каждой отдельной форсунки 16 рампы 15 в соответствии с порядком работы цилиндров ДВС на впуск в каждый соответствующий отдельный цилиндр 17 ДВС через рампу 15 газовых форсунок 16.
При этом как уже отмечалось топливный бак 3 КГГ сообщен магистралью 4 подачи КГГ с трехходовым переключателем 6 подачи КГГо топлива, который выполнен с возможностью периодического сообщения топливного бака 3 соответственно или с секцией 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ, включающей блок 9 газовых клапанов - форсунок 10, газовый испаритель - завихритель 11 секции 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ, сообщенный с задроссельным пространством 12 впускного патрубка 1 и его продолжением, то есть впускным коллектором разводки воздуха по отдельным цилиндрам 17, с которым также соединен и регулируемый перепускной воздушный канал 14, предназначенный для предварительного регулируемого добавления воздуха из додроссельного пространства 13 впускного патрубка 1 в поток КГГ централизованной секции ступенчатой подачи КГГ на время первой стадии запуска, или при удачном пуске или же когда впускной патрубок 1 задросселирован на холостом ходу для добавления воздуха в поток КГГ секции 8 распределенной подачи КГГ, включая впускные каналы отдельных цилиндров 17 впускного коллектора разводки воздуха по отдельным цилиндрам 17, или с возможностью периодического сообщения топливного бака 3 соответственно с секцией 8 распределенной подачи КГГ, ее подводящих каналов газовых форсунок 16 рампы 15 соответственно на впуск в каждый отдельный цилиндр 17 секции 8 распределенной подачи КГГ ДВС. Как уже отмечалось топливный бак 3 КГГ сообщен магистралью 4 подачи КГГ газа с трехходовым переключателем 6 подачи газового топлива, который выполнен также с возможностью периодического сообщения на других режимах топливного бака 3 соответственно и с обеими секциями одновременно.
Газовый испаритель - завихритель 11 (см. Фиг. 2) включает в одном корпусе два различающихся по своим функциям устройства, а именно блок завихрителей 20 и испаритель 21, при этом блок завихрителей 20 может быть выполнен в виде, по меньшей мере, двух рядов 18 и 19 завихрителей 20, расположенных взаимно эквидистантно и выполненных с возможностью разнонаправленной закрутки потоков в каждом из рядов и подогрева до полной газификации КГГ в испарителе 21, и при этом завихрители 20 в соседних рядах 18 и 19 предпочтительно расположены в шахматном порядке, а закрутка газа в первом ряду 18 выполнена правой, а во втором 19 - левой, или наоборот, и так далее, причем завихрители 20 в других соседних рядах желательно расположены в шахматном порядке и выполнены также с возможностью указанной разнонаправленной закрутки (см. Фиг. 2).
Газовый испаритель - завихритель 11 может быть выполнен, по меньшей мере, в виде двух соседних рядов 18 и 19 с линейным расположением завихрителей 20 каждого ряда 18 или 19 взаимно эквидистантно в шахматном порядке, установленных в испарителе 21 и сообщенных с газовоздушным каналом 23 (см. Фиг. 3). Регулируемый встроенный нагреватель расположен внутри испарителя 21 и может быть любым по конструкции, позволяющей осуществлять подвод в необходимом количестве тепла к КГГ, например, путем использования регулируемого электрического нагревателя или при помощи регулируемых тепловых труб, соединенных с выпускным коллектором или другой горячей частью блока ДВС, в том числе и с аккумулятором тепла.
Газовый испаритель - завихритель 11 может быть выполнен по форме сечения впускного патрубка 1 или круглым. На круглом впускном патрубке 1 кольцевое размещение завихрителей будет наиболее простым, то есть когда оси завихрителей 20 расположены по одно направленным образующим однополостного гиперболоида, при этом следует отметить, что это расположение преимущественно должно использоваться для круглых впускных каналов и соответствующих им впускных патрубков 1 (см. Фиг. 4), потому что однополостный гиперболоид по существу является телом вращения, а в потоке расположение осей шнуроподобных вихрей, возникающих и вращающихся разнонаправленно, будет оптимально, так как они могут вращаться с наименьшим взаимным аэродинамическим сопротивлением. В завихрителях 20 (см Фиг. 2), вращение шнуроподобных вихрей будет направлено под одинаковым скрещивающимся углом к оси впускного патрубка 1, то есть оси завихрителей 20 относительно оси впускного патрубка 1 будут скрещивающимися прямыми, расположенными центрально симметрично относительно оси впускного патрубка 1 и будут охватывать большую часть поперечного сечения впускного патрубка 1, вначале сближаясь между собой, а после минимального сечения однополостного гиперболоида наоборот расходиться при этом шнуроподобные вихри, возникающие в завихрителях 20, будут меньше между собой хаотически взаимодействовать, то есть их взаимодействие будет иметь системный характер, таким образом они будут как бы перекатываться один по другому, то есть один ряд вихрей, начиная с первого ряда 18, который как бы покатится по стенке впускного патрубка 1, а второй ряд 19 покатится по первому ряду 18, но перекатываясь при другом направлении вращения, третий ряд таким же образом перекатываясь по второму 19 и так далее, а симметричное расположение и разнонаправленного вращения шнуроподобных вихрей должно привести к их эффективному тепло- и массообмену по периферии каждого шнура из комплекса взаимно перекатывающихся шнуроподобных вихрей первого ряда 18 как бы перекатывающихся по вихрям следующего ряда 19, вследствие чего они меньше будут разрушать общую структуру движения потока впускного воздуха, интенсивно смешивая с ним КГГ, и снижать общее аэродинамическое сопротивление вследствие снижения взаимного аэродинамического трения и устранения излишней пристеночной турбулизации, так как при правильном направлении движения наиболее близкий к стенке впускного патрубка ряд шнуроподобных вихрей, смещаясь вдоль стенки впускного патрубка 1 и удлиняясь вдоль своих осей вращения к впускным клапанам цилиндров, будет как бы по стенке перекатываться подобно катку или колесу, вкручивая КГГ в поток впускного воздуха, перекатывая его на себе, тем самым снижая сопротивление его движению, а так как относительная скорость у стенки будет минимальной, а на удалении от нее максимальной, то и аэродинамическое сопротивление уменьшится, но непрерывное взаимодействие по периферии каждого шнуроподобного вихря, переменное сближение - удаление и изменение объема за счет сжатия - расширения вихрей при сближающимся - удаляющемся их взаимном движении, а также занимаемого каждым отдельным шнуроподобным вихрем положения должно повысить эффект перемешивания до полного расширения газа в нем и распадения вихря при дальнейшем движении после задроссельного пространства 12 впускного патрубка 1 по ответвлениям впускного коллектора, выполненным в виде впускного коллектора, состоящего из отдельных впускных патрубков отдельных цилиндров 17, являющихся продолжением центрального впускного патрубка 1 и подводящих рабочую топливно-воздушную смесь к каждому отдельному цилиндру 17, и как следствие этого вихри будут дольше существовать и выполнять свои функции по перемешиванию КГГ и воздуха по их периферии, при этом в результате состав рабочей смеси будет более однородным и гомогенным и соответственно распределение КГГ через отдельные впускные патрубки из впускного коллектора после прохождения центрального впускного патрубка 1 по цилиндрам также будет более равномерным, так как шнуроподобные вихри будут дольше существовать и более равномерно перемешивать и распределять КГГ по цилиндрам возможно вплоть до каждого впускного клапана отдельного цилиндра 17, периодически перераспределяясь при открытии соответствующего впускного клапана указанного отдельного цилиндра в соответствии с порядком работы ДВС. Очевидно, что оптимальные параметры закрутки шнуроподобных вихрей и параметры их взаимодействия с потоком впускного воздуха и КГГ могут быть подобраны опытным или расчетным путем.
Как известно из стереометрии, однополостный гиперболоид может быть образован путем вращения двух видов прямых, имеющих одинаковый скрещивающийся угол наклона относительно оси гиперболоида или оси впускного патрубка 1, но разное направление относительно винтовых линий, соответственно правого и левого вращения, (см., например, широко известную московскую телебашню Шухова, составленную из двух указанных типов пересекающихся образующих таких однополостных гиперболоидов).
Рассмотрим теперь наиболее распространенные режимы работы ДВС, в свете последовательности действий предложенного способа.
На режиме пуска, происходящем при малой скорости и при большой неравномерности вращения вала ДВС и относительно большом времени, отведенном на предварительное перемешивание газа и воздуха в регулируемом перепускном воздушном канале 14 и в испарителе -завихрителе 11 и во впускном патрубке 1 и впускном коллекторе из-за малой частоты вращения вала ДВС при пуске, а также при возможности задросселирования (прикрытия воздушного дросселя) пространства впускного тракта и создания условий, необходимых для надежного пуска, таких как эффективное первичное перемешивание воздуха и предварительно испаренного увеличенного количества КГГ из открытого клапана - форсунки 10 блока 9, то есть горючего газа как топлива и воздуха как окислителя для создания обогащенной топливно-воздушной смеси в регулируемом перепускном воздушном канале 14, газовоздушном канале 23 и в задроссельным пространстве 12 впускного патрубка 1, сообщенными через испаритель - завихритель 11 и регулируемый перепускной воздушный канал 14 с до дроссельным пространством 13, то есть при необходимом переобогащении смеси, обеспечивающим оптимальные условия для воспламенения рабочей смеси в отдельных цилиндрах и первых рабочих ходов в них, и дополнительного вторичного перемешивания в завихрителях 20 и испаренного в испарителе 21 газового испарителя - завихрителя 11 при организованном ими движении разнонаправленном вращения шнуроподобных вихрей, расширяющихся из-за пониженного давления во впускном патрубке 1 и во впускном коллекторе.
При первых вспышках в цилиндрах происходит разгон, то есть резкое ускорение вращения вала ДВС, и изменение режима смесеобразования при прикрытом воздушном дросселе, в условиях закрытого состояния которого может не хватить запаса топливно-воздушную смеси, созданного перед и в начале пуска во впускном патрубке 1 и газовоздушном канале 23, а затем при открытии дросселя 2 - газообразного топлива в блоке 9 клапанов-форсунок 10. Такой режим можно скомпенсировать путем подключений к этому режиму как распределенной фазированной подачи КГГ на впуск в каждый отдельный цилиндр ДВС через газовые топливные форсунки 16 газовой рампы 15, так и заранее поданной порции КГГ из блока 9 клапанов-форсунок 10 в газовоздушный канал 23, что позволяет избежать резкого обеднения смеси при разгоне ДВС до режима холостого хода и позволяет осуществить эффективный пуск.
Кроме этого заранее подогретый КГГ в испарителе - завихрителе 11 и его смесь с воздухом из перепускного регулируемого воздушного канала 14 и газовоздушного канала 23 обеспечат облегченный запуск и устойчивую работу ДВС на холостом ходу.
После пуска при работе ДВС на режиме холостого хода и малых нагрузок обычно осуществляется только фазированная распределенная подача газового топлива через рампу 15 газовых форсунок 16, а подача воздуха -через перепускной регулируемый воздушный канал 14, газовоздушный канал 23 и подогреватель испарителя 21 в испарителе - завихрителе 11, что позволяет:
- минимизировать инерционность системы подачи газового топлива при изменении скоростного режима работы ДВС в условия постоянно меняющейся дорожной обстановки;
- проводить улучшенный процесс смесеобразования путем подогрева и испарения порции КГГ непосредственно в цилиндре теплом сгоревшей в предыдущих циклах топливно-воздушной смеси в условиях работы холодного, еще не прогретого ДВС и невозможности отдельного подогрева на холостом ходу и малых нагрузках порций КГГ в подогревателе испарителя 21 газового испарителя - завихрителя 11 вследствие работы только основной секции 8 распределенной подачи КГГ на впуск в отдельные цилиндры ДВС из-за малых доз КГГ, потребных на режимах холостого хода и малых нагрузок (При этом технически сложно организовать принудительный подогрев этих порций КГГ в указанном подогревателе испарителя 21 газового испарителя - завихрителя 11 из-за перекрытия всех клапанов - форсунок 10, но можно осуществить подогрев воздуха);
- при необходимости выключать из работы часть цилиндров двигателя с целью снижения расхода топлива путем отключения отдельных газовых форсунок 16 газовой рампы 15.
При работе двигателя на режиме холостого хода и малых нагрузок может осуществляться фазированная распределенная подача газового топлива через форсунки 16 распределенного впрыска газовой рампы 15, что позволяет подавать газовое топлива в цилиндры ДВС в строго определенном количестве, в строго определенном временном интервале и в строго определенный момент времени в полном соответствии с порядком работы ДВС и осуществлять экономию топлива путем разрешенного пропуска рабочих ходов в отдельных выбранных цилиндрах.
Очевидно, что регулирование перепускного регулируемого воздушного канала 14 необходимо для подачи в поток КГГ нужной порции воздуха на всех стадиях ступенчатой подачи секцией 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ, например, на режимах средних нагрузок и средних скоростей вращения вала ДВС. Величина этой порции получается расчетным или опытным путем и определяется величиной переобогащения, необходимого для стабильного воспламенения при любом режиме и достаточном времени возможного перемешивания со впускным воздухом при движении во впускном патрубке 1 и во впускном коллекторе шнуроподобных вихрей.
При работе ДВС на режимах средних нагрузок и средних скоростей вращения вала ДВС при работе только основной секции 8 фазированной распределенной подаче газового топлива через рампу 15 газовых форсунок 16 и даже при достаточном времени на образование рабочей смеси, ее может не оказаться в необходимом количестве и необходимой гомогенности в цилиндрах, или как и необходимого количества КГГ, то есть топливно-воздушной смеси или КГГ может оказаться недостаточно для очередного наступающего режима ДВС, и тогда включается в работу секция 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ, соответственно в работе при этом будут участвовать все цилиндры ДВС что требует устранения пропуска рабочих ходов и не производительного расхода КГГ. При плановой стабильности дорожной остановки и в начале работы первой ступени секции 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ основная секция 8 распределенной фазированной подачи КГГ на впуск в отдельные цилиндры ДВС может быть временно отключена, что позволяет подавать газовое топливо во все цилиндры ДВС постоянно непрерывно в строго определенном количестве, в строго определенном временном интервале и в строго определенный момент времени, а при этом из блока 9 газовых форсунок 10 будет постоянно подаваться поток КГГ, который будет частично смешиваться с воздухом из перепускного воздушного канала 14, далее в и испарителе -завихрителе 11 будет происходить постоянный процесс смешения КГГ с воздухом с необходимостью достаточного подогрева и образования гомогенной топливно-воздушной смеси во впускном патрубке 1 и во впускном коллекторе. При дальнейшем увеличении ступенчатой подачи секцией 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ и соответствующем расширении подачи КГГ возможно его переохлаждение вплоть до повторного ожижения составляющих компонент горючего газа в магистрали 4, или во впускных патрубке 1, или коллекторе его подачи в ДВС, для предотвращения этого при больших расходах КГГ происходит его принудительное подогревание в подогревателе испарителя 21 (на чертеже условно не показан в отдельности) до полного гарантированного перехода всех компонент КГГ в газообразное состояние и исключения условий для их последующей конденсации. Увеличение ступенчатой подачи КГГ будет производиться постепенным последовательным включением в работу отдельных газовых клапанов -форсунок 10 блока 9, управляемых электронным блоком управления 22, и соответственно ступеней подогрева в подогревателе испарителя 21.
При этом следует отметить, что очевидно то, что при недостаточности расхода одной газовой форсунки 16 рампы 15 для впрыска КГГ на впуск в отдельный цилиндр можно соответственно в каждом ответвлении впускного коллектора или на подводящем канале подачи газа основной секции 8 распределенной подачи КГГ в кроме каждой отдельной газовой форсунки 16 рампы 15 для впрыска КГГ в отдельный цилиндр установить несколько отдельных газовых форсунок рампы, с целью достижения подачи, необходимой как по массе, так и по объему для достижения заданного состава смеси как в указанном отдельном цилиндре 17 так и в остальных цилиндрах ДВС в соответствии с порядком его работы. Но это значительно усложнит основную секцию 8 распределенной подачи КГГ на впуск в отдельные цилиндры ДВС и систему управления ею особенно на режимах средних и больших нагрузок и скоростей вращения ДВС.
При нестабильной, постоянно меняющейся дорожной обстановке очевидно регулировать работу ДВС ступенчатым изменением подачи КГГ не удобно и сложно, по этой причине текущее регулирование в соответствии с реальной постоянно меняющейся дорожной обстановкой проще всего и удобней производить основной секцией 8 распределенной фазированной подачи КГГ в пределах ее конструктивной подачи с гистерезисом в обоих направлениях, как увеличения, так временного уменьшения подачи КГГ.
При работе двигателя на режимах высоких нагрузок, например по внешней характеристике, то есть - при полной мощности и максимальной скорости, отдельной основной секции 8 фазированной распределенной подачи КГГ или отдельной ступени секции 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ, полученной ДВС порции газового топлива может не хватить для обеспечения подачи необходимого количества КГГ и для обеспечения топливного питания его гомогенной рабочей топливно-воздушной газовой смесью и оперативного регулирования на этом режиме по внешней характеристике, и для этого осуществляется совместная, одновременная работа элементов обеих секций 7 и 8 системы, что позволяет:
- обеспечить относительную гомогенную однородность состава топливно - воздушной смеси за счет достаточного подогрева и полного испарения КГГ и перемешивания воздуха и газового топлива в газовом испарителе - завихрителе 11 из секции 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ и необходимое для обеспечения наиболее полного наполнения каждого цилиндра для режима максимальной мощности некоторое количество КГГ в цилиндре из основной секции 7 распределенной подачи, поступающей в жидком или охлажденном виде, охлаждая заряд в цилиндре и увеличивает его массовое наполнение, а неравномерное послойное распределение порции КГГ приводит к эффективному воспламенению и достаточно полному выгоранию газа в центральной области каждого цилиндра 17, содержащей обогащенную и охлажденную испарением порции КГГ рабочую смесь, полученную распределенным впрыском из форсунок 16 рампы 15, а продукты не полного сгорания догорают, активирую горение остальной части гомогенной смеси;
- при этом такой процесс позволяет обеспечить не только номинальную или максимальную мощность двигателя на достаточно длительный период, но и вариабельность его работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей вращения в соответствии с реальной постоянно меняющейся дорожной обстановкой;
- в секции 7 централизованной ступенчатой подачи КГГ можно готовить как топливо - воздушной смеси близкого к стехиометрическому составу, так и приготавливать смеси различного состава, в том числе и обедненные;
- это позволит достичь достаточно высокие удельные показатели работы.
Таким образом используются достоинства системы, содержащей как секцию централизованной ступенчатой подачи, так и основную секцию с распределенной непрерывной фазированной подачей газового топлива, и при этом устраняются их недостатки.
Таким образом, предлагаемая двух секционная система питания двигателя внутреннего сгорания газообразным топливом при работе может обеспечивать топливом практически любой газовый двигатель, конвертированный из дизеля любой мощности, даже тепловозного или судового вида, на всех режимах его работы, так как в блоке клапанов -форсунок и в рампе форсунок может быть их любое количество, необходимое для ступенчатой подачи любого наперед заданного количества КГГ во впускной патрубок через испаритель - завихритель, так и непрерывного более точного регулирования путем поддачи КГГ через рампу форсунок в отдельный цилиндр ДВС в соответствии с порядком его работы.
Помимо этого, так как в системах основной секции распределенного непрерывного фазированного впрыска газового топлива регулируемые форсунки, а в и секции централизованного ступенчатого впрысков используются как простые по конструкции двухпозиционные клапаны - форсунки, так и классические газовые форсунки небольшой производительности, позволяющие проводить непрерывную регулировку с гистерезисом в обоих направления, то это обстоятельство значительно упрощает производство, конструкцию системы и управление ею.
На основании изложенного можно утверждать следующее.
Поставленная техническая задача решается последовательностью технических действий способа с использованием технических средств и может быть использована в предложенном виде в народном хозяйстве, следовательно, предложение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».
Предложение имеет отличия от известного способа работы, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».
Предложение при выполнении всех известных и новых действий способа позволяет достичь новых, ранее неизвестных технических результатов, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».