Система питания жидким газомоторным топливом газодизельного двигателя
GAS-DIESEL ENGINE NATURAL GAS VEHICLE FUEL SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно к системам выпуска отработавших газов, системам питания дизелей жидким и газообразным топливом, в частности сжиженным углеводородным газом, и может использоваться в системах питания двигателей внутреннего сгорания, работающих на газомоторных топливах, таких как различные виды сжиженного углеводородного топлива, природный газ, водород и другие.
Известная система питания двигателей жидким и газообразным топливом, содержащая всасывающий коллектор, который содержит подключенную к нему линию подачи газообразного топлива, состоящую из последовательно соединенных баллона, вентиля, испарителя, газового редуктора, подпружиненного приводного регулятора подачи газа, также содержит линию низкого давления подачи жидкого топлива, имеющую, в частности, топливоподкачивающий насос и топливный насос высокого давления. В свою очередь, на насосе высокого давления установлен центробежный регулятор, имеющий рычаг, главную пружину, связанную с рычагом управления, который через тягу с прорезью ограничения свободного хода и пружиной соединен с рейкой топливного насоса высокого давления, которая также связана с элементом, имеющим ограничение перемещения благодаря подвижному упору, который дополнительно имеет подсистему регулирования подачи газа в виде золотникового распределителя, подпружиненного мембранного исполнительного механизма, кинематически соединенного с регулятором подачи газа. При этом золотниковый распределитель имеет подвижный золотник, связанный с рычагом регулятора, и подвижную втулку, связанную с рычагом.  В корпусе золотникового распределителя и втулке находятся каналы, имеющие возможность сообщения с каналом золотника, связанного через дроссель с каналом слива и далее сливной магистралью. Каналы золотника также имеют возможность сообщения с перепускным каналом, а через него с исполнительным механизмом или каналом слива, каналы сообщены с выходом топливоподкачивающего насоса [А.С. СССР №1612104, МПК, F02M 43/00, 1988].
Недостатком известной системы питания является отсутствие регулирования подачи топлива, в зависимости от возникновения детонации и методов ее снижения, их сложность или отсутствие автоматического, всережимного регулирования величины подачи газообразного топлива при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система питания газодизеля [патент РФ № 2617017, F02B 69/02, F02B 69/04, F02D 19/04, F02D 1/00, B60K 15/01, B60K 15/07, 2015], содержащая линию подачи газа, связывающую источник газового топлива с впускным коллектором двигателя, линию питания жидким топливом с насосом высокого давления, электронный блок управления, управляющий исполнительным устройством насос высокого давления, механически связанный с рейкой топливного насоса высокого давления, электромагнитные клапаны подачи газа в цилиндры двигателя, исполнительное устройство управления заслонкой перепуска отработавших газов из выпускного коллектора во впускной в соответствии с входящими сигналами от датчиков температуры охлаждающей жидкости, отработавших газов, воздуха, давления газа, положения рейки подачи топлива, частоты вращения коленчатого вала, положения верхней мертвой точки, детонации, расхода воздуха, электронной педали подачи топлива, ручного регулятора подачи топлива, переключателя режима «Дизель-Газодизель», переключателя «Ручной-Автоматический».
Недостатком известной системы является сложность точной дозировки и быстродействие подачи газомоторного топлива в камеру сгорания в зависимости от режимов работы двигателя, необходимость прогрева двигателя для подачи газомоторного топлива, сложность конструкции.
Известная система не обеспечивает быстрого изменения дозировки газомоторного топлива, снижение тепловой напряженности цилиндропоршневой группы.
Технической задачей изобретения является обеспечение точной регулировки подачи газомоторного топлива, оптимизация подачи дизельного и газомоторного топлива посредством электронного управления подачей топлива при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы газодизеля, а также повышение его топливной экономичности.
Поставленная техническая задача достигается тем, что система питания жидким газомоторным топливом газодизельного двигателя, содержащая линию подачи газа, линию питания дизельным топливом с насосом высокого давления и форсунками, электронный блок управления исполнительным устройством насоса высокого давления, механически связанным с рейкой топливного насоса высокого давления, электромагнитные клапаны подачи газа, датчики положения рейки подачи топлива, частоты вращения коленчатого вала, положения верхней мертвой точки, детонации, расхода воздуха, электронную педаль подачи топлива, ручной регулятор подачи топлива, переключатель режима «Дизель-Газодизель», переключатель «Ручной-Автоматический», при этом система снабжена электрическим насосом высокого давления для газомоторного топлива, связывающим источник газомоторного топлива с топливной рампой высокого давления, установленной перед электромагнитными клапанами подачи жидкого газомоторного топлива, которые размещены в головке блока цилиндров с непосредственной подачей в них жидкого газомоторного топлива, при этом подача жидкого газомоторного топлива в камеру сгорания осуществляется неоднократно за один такт двигателя независимо от положения коленчатого вала.
Изобретение объясняется чертежом, на котором представлена система питания газодизельного двигателя жидким газомоторным топливом.
Система питания газодизеля содержит следующие элементы: блок цилиндров 1, линии подачи жидкого газа – «а» и питания дизельным топливом – «б», электронную систему регулирования подачи и переключения топлив – «в».
Линия подачи газа – «а» включает источник газового топлива 2, вентиль 3, заправочное устройство 4, запорный электромагнитный клапан 5, топливный насос 6 высокого давления для подачи жидкого газа, фильтр 7 тонкой очистки газа, топливную рампу 8 высокого давления подачи жидкого газомоторного топлива, электромагнитные клапаны 9 подачи газа.
Электрический насос 6 высокого давления для газомоторного топлива, связывает источник 2 газомоторного топлива с топливной рампой 8 высокого давления, установленной перед электромагнитными клапанами 9 подачи газомоторного топлива, например, выполненными в виде форсунок, которые размещены в головке блока цилиндров 1 с непосредственной подачей в них жидкого газомоторного топлива.
Линия питания дизельным топливом – «б» включает топливный бак 10, фильтр 11 грубой очистки топлива, топливоподкачивающий насос 12, фильтр 13 тонкой очистки топлива, топливный насос 14 высокого давления, исполнительное устройство 15 топливного насоса высокого давления, форсунки 16.
Электронная система регулирования подачи и переключения топлив – «в» включает блок управления 17; датчики температуры охлаждающей жидкости 18, детонации 19, температуры воздуха 20, положения топливной рейки 21, частоты вращения 22, положения верхней мертвой точки 23, расхода воздуха 24; впускной коллектор 25, электронную педаль 26 подачи топлива; ручной регулятор 27 подачи топлива; переключатели 28, 29 режимов.
Наличие электрического насоса 6 высокого давления для газомоторного топлива, топливной рампы 8 высокого давления и электромагнитных клапанов 9, позволяют сделать более точную дозировку топлива за счет независимой его подачи относительно положения коленчатого вала. Подача топлива может происходить неоднократно за один такт двигателя. Вследствие чего снижается расход топлива в единицу времени, что, в свою очередь, позволяет повысить экономические и экологические показатели, а также снижается теплонапряженность цилиндропоршневой группы и тем самым повышается ресурс двигателя.
Система питания жидким газомоторным топливом газодизельного двигателя работает следующим образом.
При запуске двигателя включается электрический насос высокого давления и нагнетает в топливную рампу высокого давления жидкое газомоторное топливо. Электромагнитные клапаны 9, срабатывают относительно положения верхней мертвой точки в зависимости от режимов работы двигателя. Количество впрыска жидкого газа за один цикл, в зависимости от режимов работы двигателя, может быть больше единицы, а количество впрыскиваемого газомоторного топлива распределяется относительно положения поршня и режима работы двигателя. Другими словами, в течение одного такта, впрыск жидкого газа может быть неоднократным. Таким образом, заполнение камеры сгорания и снижение тепловой напряженности в цилиндропоршневой группе может проходить плавно, за счет перехода газа из жидкого в газообразное состояние, вследствие чего происходит снижение детонационного горения газомоторного топлива.
При включении переключателя 29 «Дизель-Газодизель» в положение «Газодизель» блок управления 17 получает сигнал о переходе режима работы в «Газодизель» и далее обрабатывает сигналы от датчиков температуры охлаждающей жидкости 18, детонации 19,  температуры воздуха 20, положения топливной рейки 21, частоты вращения 22, положения верхней мертвой точки 23, расхода воздуха 24; педального задатчика подачи топлива 26; ручного регулятора подачи топлива 27; переключателя «ручной-педаль» 28. Блок управления 17 открывает запорный электромагнитный клапан 5, и газомоторное топливо поступает от баллона 2 к электрическому топливному насосу 6 высокого давления, который нагнетает в топливную рампу 8 высокого давления топливо через фильтр 7 тонкой очистки. Подача газомоторного топлива непосредственно в камеру сгорания происходит за счет электромагнитных клапанов 9 подачи жидкого газа. По данным с датчика 23 положения верхней мертвой точки блок управления 17 определяет время открытия электромагнитных клапанов 9 перед началом такта впуска в каждый цилиндр, а также определяет продолжительность и количество раз подачи топлива в цилиндр за один такт.
Использование изобретения позволит повысить точность регулировки подачи газомоторного топлива, оптимизировать его подачу, а также повысить топливную экономичность и улучшить экологические показатели.