СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СЖИЖЕННЫМ ГАЗОВЫМ ТОПЛИВОМ

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к системам питания автомобильных двигателей внутреннего сгорания сжиженным газовым топливом.
Из уровня техники известны системы подачи газового топлива из резервуара, в котором оно находится в сжиженном состоянии во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Некоторые из подобных систем описаны, например, в патентах: на изобретение (RU №2095610, МПК F02М 21/02, 10.11.1997) и полезную модель (RU №17575, МПК F02М 21/02, 10.04.2001). В этих системах сжиженное газовое топливо из резервуара под давлением, через испаритель подается к смесителю или дозатору, установленному во впускном коллекторе двигателя. Подобная конструкция системы питания обеспечивает подачу газового топлива только в газообразном состоянии.
Недостатком данной системы является то, что по сравнению с подачей газового топлива непосредственно в жидкой фазе снижается наполнение цилиндров и, как следствие, мощность двигателя.
Наиболее близкой по технической сущности, к предложенной полезной модели, относится система впрыска газового топлива в двигатель внутреннего сгорания (патент на изобретение США №5755211, МПК: F02M 21/02, опубликованный 26.05.1998), которая принята нами за прототип.
Система включает в себя резервуар с сжиженным газовым топливом, из которого топливо под давлением посредством электрического топливного насоса, пройдя через топливный фильтр, подается к электроуправляемым форсункам. Перед форсунками расположен топливный аккумулятор, в котором поддерживается постоянное давление для упрощения алгоритма управления форсунками и исключения влияния изменения давления на цикловой расход топлива. Постоянное давление в топливном аккумуляторе поддерживается посредством регулятора давления, обеспечивающего слив излишков топлива по сливному трубопроводу через обратный клапан в резервуар для его хранения. При этом для исключения утечек газового топлива сливной трубопровод на входе в резервуар оборудован обратным клапаном, а подающий трубопровод электромагнитным клапаном, закрывающимся при отключении от него электропитания. Подобная система питания обеспечивает подачу во впускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания газового топлива в сжиженной фазе, что положительно сказывается на мощностной характеристике двигателя.
Однако в данной системе, не обеспечивается интенсивное испарение сжиженного газового топлива на срезе сопла распылителя форсунки, что может привести к обледенению сопла, и вызвать некорректное дозирование топлива. Также существенным недостатком является отсутствие контроля температурного состояния форсунок в процессе их работы.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка:
- устройства подогрева, которое обеспечит подогрев распылителей электроуправляемых форсунок при пуске, прогреве и рабочем режиме ДВС;
- устройства установки мощности подогрева распылителей электромагнитной форсунки при переключении системы питания с летнего типа сжиженного газового топлива на зимний тип и наоборот;
- устройства управления контролем степени подогрева распылителя форсунки.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газовым топливом, включает в себя резервуар с сжиженным газовым топливом и размещенным в нем топливным насосом с подающим трубопроводом, топливный аккумулятор с регулятором давления и электроуправляемые форсунки, связанные с электронным блоком управления.
Главное отличие состоит в том, что каждая электромагнитная форсунка системы снабжена двумя устройствами подогрева: первое из них выполнено в виде съемного полого элемента, со штуцерами для подвода и отвода жидкости из системы охлаждения двигателя и охватывающего корпус форсунки в области распылителя, а второе в виде индивидуального электроподогревающего устройства с нагревательным элементом и датчиком температуры, кроме того система также снабжена переключателем установки мощности подогрева электромагнитных форсунок и контрольной лампой, для индикации, установленные в салоне транспортного средства.
Еще отличия состоят в том, что:
- нагревательный элемент устройства подогрева распылителя электромагнитной форсунки размещен в цилиндрическом зазоре между внешней частью корпуса распылителя и внутренней цилиндрической частью съемного полого элемента;
- нагревательный элемент устройства подогрева распылителя электромагнитной форсунки выполнен из материала с высоким электрическим удельным сопротивлением, например, из нихрома;
- выводы нагревательного элемента электрически связаны с электронным блоком управления для подачи тока в устройство подогрева;
- датчик температуры устройства подогрева, установлен вблизи распылителя в корпусе съемного, полого элемента и электрически связан с электронным блоком управления для контроля степени подогрева распылителя электромагнитной форсунки;
- переключатель установки мощности подогрева электромагнитных форсунок и контрольная лампа электрически связаны с электронным блоком управления.
Технический результат, получаемый от предложенной полезной модели, заключается в повышении надежности работы системы питания сжиженным газовым топливом при пуске, прогреве и рабочем режиме ДВС, и как следствие, в повышении надежности воспламенения горючей смеси в камере сгорания на основе топлива, впрыскиваемого во впускной трубопровод в сжиженной фазе, гибкости и экономичности работы ДВС, а также, как следствие, улучшении экологических параметров транспортного средства.
Предложенная полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
Фиг.1 - функциональная схема системы питания двигателя сжиженным газовым топливом;
Фиг.2 - электроуправляемая форсунка, оборудованная системой подогрева распылителя и устройством контроля, степени подогрева распылителя форсунки.
Система питания двигателя сжиженным газовым топливом включает в себя резервуар с сжиженным газовым топливом 1 и размещенным в нем топливным насосом 2, топливный аккумулятор с регулятором давления, электромагнитные форсунки 3, замок зажигания 4, аккумуляторную батарею 5, электронный блок управления 6 (ЭБУ), причем каждая электромагнитная форсунка 3, снабжена двумя устройствами подогрева, а именно: первое устройство подогрева выполнено в виде съемного, полого элемента 8, со штуцерами 9 для подвода и отвода жидкости (например, тосола) из системы охлаждения ДВС, и охватывающего корпус электромагнитной форсунки 3 в области распылителя 7, а второе устройство подогрева выполнено в виде индивидуального электроподогревающего устройства с нагревательным элементом 10, размещенным в цилиндрическом зазоре между внешней частью корпуса распылителя 7 и внутренней цилиндрической частью съемного полого элемента 8, при этом вблизи распылителя 7 электромагнитной форсунки 3 в корпусе съемного, полого элемента 8, установлен датчик температуры 12 устройства подогрева, причем через клеммы 11 и 13, к которым подсоединены выводы от нагревательного элемента 10 и выводы датчика температуры 12 они электрически связаны с электронным блоком управления 6. Кроме того система также снабжена переключателем установки мощности 14 подогрева электромагнитных форсунок 3 и контрольной лампой 15, для индикации, установленные в салоне транспортного средства и также электрически связанные с электронным блоком управления 6.
Полезная модель работает следующим образом.
В режиме пуска и прогрева двигателя, когда ДВС холодный, особенно при низких температурах окружающей среды, охлаждающая жидкость (например, тосол) в системе охлаждения двигателя также имеет низкую температуру. Но, так как известно что при истечении сжиженного газового топлива через сопло распылителя 7 электромагнитной форсунки 3 происходит интенсивное его испарение, это приводит к резкому и еще большему понижению температуры на срезе сопла распылителя 7 и соответственно, его вероятному обледенению и, как следствие, примерзанию запорной иглы электромагнитной форсунки 3 и прекращению ее работы.
В этом режиме, для исключения примерзания иглы, подогрев распылителя 7 электромагнитной форсунки 3 осуществляется с помощью индивидуального электроподогревающего устройства с нагревательным элементом 10 выполненным из материала с высоким электрическим удельным сопротивлением, например, из нихрома окружающего распылитель 7 электромагнитной форсунки 3. По сигналу датчика температуры 12, ЭБУ 6 подает электрический ток из бортовой сети на нагревательный элемент 10 устройства подогрева 8, охватывающий распылитель 7 электромагнитной форсунки 3.
Для контроля степени подогрева распылителя 7 электромагнитной форсунки 3, вблизи распылителя в корпусе съемного, полого элемента 8, установлен датчик температуры 12 устройства подогрева, который по достижении рабочей температуры распылителя 7, подает сигнал на ЭБУ 6, который отключает подачу тока от нагревательного элемента 10 устройства подогрева. К этому моменту повышается до необходимой величины температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения ДВС, протекающая также через съемный полый элемент
При включенном зажигании, т.е. при переведении замка зажигания 4 в положение «включено», аккумуляторная батарея 5 подключается к электромагнитной форсунке 3 и электронному блоку управления 6, который обеспечивает подачу напряжения от аккумуляторной батареи 5 в цепь питания топливного насоса 2. В результате топливный насос 2 обеспечивает подачу сжиженного газового топлива под давлением к электромагнитной форсунке 3. Причем ЭБУ 6, на основании ряда датчиков (например, таких как: датчик массового расхода воздуха, датчик положения дроссельной заслонки, датчик остаточного кислорода в отработавших газах, датчик скорости вращения коленчатого вала и датчик положения распределительного вала), подает управляющие сигналы на электромагнитную форсунку 3, обеспечивая тем самым фазированную подачу необходимого количества сжиженного газового топлива во впускной трубопровод ДВС, в зависимости от режима работы двигателя.
В рабочем режиме подогрев распылителя 7 форсунки 3 осуществляется от первого устройства подогрева, путем прокачки нагретой охлаждающей жидкости из системы охлаждения ДВС через съемный полый элемент 8, а нагретые стенки которого, примыкая вплотную к корпусу распылителя 7, подогревают его.
При переводе переключателя установки мощности 14 подогрева электромагнитных форсунок 3 от перемены вида топлива, ??? ЭБУ 6 устанавливает соответствующий режим работы электрического подогрева распылителя 7 электромагнитной форсунки и включает индикаторную лампу 15.
Таким образом, предложенная система подогрева распылителя форсунок обеспечивает:
- надежность работы системы питания двигателя
- точность дозирования сжиженного газового топлива.