Двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства
AUTOMOTIVE VEHICLE DUAL-FUEL DIESEL POWER SYSTEM

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системе питания дизелей автотракторных средств.
Известна двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства [Патент №2484291 РФ, МПК F02M 43/00. Двухтопливная система питания дизеля / А.П. Уханов, Д.А. Уханов, Е.Д. Година, Е.А. Хохлова. - №2012117807/06; Заяв. 27.04.2012; Опубл. 10.06.2013, Бюл. №16], содержащая бак минерального топлива, бак растительного масла, фильтры грубой очистки минерального топлива и растительного масла, топливоподкачивающий насос, фильтр тонкой очистки топлива, электрический насос подачи растительного масла с обратным клапаном, топливный насос высокого давления (ТНВД) в комплекте с центробежным регулятором частоты вращения, форсунки, топливопроводы и смеситель, имеющий два входных и один выходной каналы, во входных каналах установлены электродозаторы, электрически соединенные через электронный блок управления с индуктивным датчиком нагрузочно-скоростного режима дизеля и датчиком температуры растительного масла.
Пуск дизеля и его прогрев осуществляются на минеральном топливе. При этом электродозатор минерального топлива полностью открыт, а электродозатор растительного масла полностью закрыт. Минеральное топливо из бака минерального топлива, пройдя фильтр грубой очистки минерального топлива, электродозатор, смеситель, подается топливоподкачивающим насосом через фильтр тонкой очистки топлива в ТНВД, и далее форсунками впрыскивается в цилиндры дизеля.
После прогрева дизеля на минеральном топливе включают электрический насос, обеспечивающий подачу растительного масла в смеситель. Минеральное топливо подается в смеситель аналогично работе дизеля в режиме пуска и прогрева. В смесителе минеральное топливо и растительное масло перемешиваются, образуя смесевое топливо, которое отводится через выходной канал смесителя. Минеральное топливо и растительное масло поступают в смеситель через входные каналы и электродозаторы.
Недостатком данной двухтопливной системы питания дизеля автотракторного средства является невозможность обеспечения автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства.
Известна двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства [Патент №2635948 РФ, МПК F02M 43/00, F02D 19/06. Двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства / А.П. Уханов, Д.А. Уханова, Ю.В. Уханова, А.А. Воскресенский. - №2016143300/06; Заявл. 02.11.2016; Опубл. 17.11.2017, Бюл. №2], содержащая бак минерального топлива, бак растительного масла, фильтры грубой очистки минерального топлива и растительного масла, фильтр тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, электронасосы подачи минерального топлива и растительного масла, топливный насос высокого давления, форсунки и смеситель, во входных каналах которого установлены электродозаторы, нагнетательные и перепускные клапаны, температурный датчик, электрически соединенный с электронасосом подачи растительного масла и трехпозиционный электропереключатель с положениями «Включено зажигание», «Стартер» и «Включена батарея», электрически соединенный с электронасосом подачи минерального топлива, температурный датчик установлен в системе охлаждения дизеля, а трехпозиционный электропереключатель размещен в кабине автотракторного средства.
Пуск дизеля и его прогрев осуществляются на минеральном топливе. При этом электродозатор минерального топлива полностью открыт, а электродозатор растительного масла полностью закрыт. При электростартерном пуске дизеля за счет установки трехпозиционного электропереключателя в положение «Стартер» и затем после пуска в положение «Включено зажигание», включается электронасос подачи минерального топлива, который забирает минеральное топливо из бака и фильтра грубой очистки минерального топлива. Затем подает его под давлением через нагнетательный и перепускной клапаны, электродозатор, смеситель, топливоподкачивающий насос, фильтр тонкой очистки топлива в ТНВД и далее форсунками впрыскивается в цилиндры дизеля. При непрогретом дизеле контакты температурного датчика разомкнуты и электронасос подачи растительного масла не работает.
После прогрева дизеля, при достижении в его системе охлаждения определенной температуры (например, 60±2°С), контакты температурного датчика замыкаются. Постоянный ток бортовой сети электрооборудования автотракторного средства от источника питания GB поступает в электрическую цепь электронасоса подачи растительного масла и включает его в работу. При этом электродозаторы минерального топлива и растительного масла открыты. Растительное масло из бака через нагнетательный и перепускной клапаны, электродозатор поступает в смеситель. Минеральное топливо подается в смеситель аналогично работе дизеля в режиме пуска и прогрева. В смесителе минеральное топливо и растительное масло перемешиваются, образуя смесевое топливо, которое топливоподкачивающим насосом подается через фильтр тонкой очистки в ТНВД и далее форсунками впрыскивается в цилиндры дизеля.
Недостатком данной двухтопливной системы питания дизеля автотракторного средства является невозможность обеспечения автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства.
Известна двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства [Патент №2662788 РФ, МПК F02M 43/00, F02D 19/06. Двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства / Д.А. Уханова, А.П. Уханов, Д.А. Уханов. - №2018102628/06; Заявл. 23.01.2018; Опубл. 30.07.2018, Бюл. №22], содержащая бак минерального топлива, бак растительного масла, фильтры грубой очистки минерального топлива и растительного масла, фильтр тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, электронасосы подачи минерального топлива и растительного масла, топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и смеситель, во входных каналах которого установлены электродозаторы, нагнетательные и перепускные клапаны, а также температурный датчик и трехпозиционный электропереключатель с положениями «Включено зажигание», «Стартер» и «Включена батарея», при этом для автоматического управления электронасосом подачи растительного масла в качестве температурного датчика является терморезистор, размещенный во входном канале ТНВД и электрически соединенный через усилитель электрического сигнала с электронасосом подачи растительного масла.
Недостатком данной двухтопливной системы питания дизеля автотракторного средства является невозможность обеспечения автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства.
Из известных наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства [Патент №2582535 РФ, МПК F02M 43/00, F02D 19/06. Двухтопливная система питания дизеля / А.П. Уханов, Д.А. Уханов, А.А. Хохлов, Е.Г. Ротанов, А.Л. Хохлов. - №2014152644/06; Заявл. 24.12.2014; Опубл. 27.04.2016, Бюл. №12], содержащая бак минерального топлива, бак растительного масла, фильтры грубой очистки минерального топлива и растительного масла, фильтр тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, электронасосы подачи минерального топлива и растительного масла, топливный насос высокого давления, форсунки и смеситель, имеющий два входных и один выходной каналы, во входных каналах установлены электродозаторы, электрически соединенные через электронный блок управления с датчиком нагрузочно-скоростного режима и датчиком температуры растительного масла, нагнетательные и перепускные клапаны минерального топлива и растительного масла.
Пуск дизеля и его прогрев осуществляются на минеральном топливе. При этом электродозатор минерального топлива полностью открыт, а электродозатор растительного масла полностью закрыт. Минеральное топливо из бака минерального топлива, пройдя фильтр грубой очистки минерального топлива, поступает в работающий электрический насос подачи минерального топлива, который создаваемым давлением топлива, превышающим давление срабатывания нагнетательного клапана минерального топлива, открывает клапан и подает минеральное топливо через электродозатор, смеситель, топливоподкачивающий насос, фильтр тонкой очистки топлива в ТНВД, и далее форсунками впрыскивается в цилиндры дизеля. Давление топлива, создаваемого электрическим насосом, поддерживается регулируемым перепускным клапаном минерального топлива.
После прогрева дизеля на минеральном топливе включается электрический насос подачи растительного масла, который создаваемым давлением масла, превышающим давление срабатывания нагнетательного клапана растительного масла, открывает клапан и подает его через электродозатор в смеситель. Давление масла, создаваемое электрическим насосом, поддерживается регулируемым перепускным клапаном растительного масла. Минеральное топливо подается в смеситель аналогично работе дизеля в режиме пуска и прогрева. В смесителе минеральное топливо и растительное масло перемешиваются, образуя смесевое топливо.
По сигналам датчика нагрузочно-скоростного режима и датчика температуры растительного масла электронный блок управления формирует командный сигнал таким образом, что электродозатор растительного масла открывается на определенную величину, а электродозатор минерального топлива на аналогичную величину прикрывается, изменяя тем самым соотношение компонентов в смесевом топливе.
Недостатком данной двухтопливной системы питания дизеля автотракторного средства является невозможность обеспечения автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства, а также сложная конструкция датчика нагрузочно-скоростного режима дизеля.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков и от его применения получен следующий технический результат: обеспечение автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства, а также упрощение конструкции датчика нагрузочно-скоростного режима дизеля.
Указанный технический результат достигается тем, что двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства, содержащая бак минерального топлива, бак растительного масла, фильтры грубой очистки минерального топлива и растительного масла, фильтр тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, электронасосы подачи минерального топлива и растительного масла, топливный насос высокого давления, форсунки и смеситель, имеющий один выходной и два входных каналы, во входных каналах установлены нагнетательные и перепускные клапаны и электродозаторы, электрически соединенные через электронный блок управления с датчиком нагрузочно-скоростного режима и датчиком температуры растительного масла - терморезистором, электрически соединенным через усилитель электрического сигнала с электронасосом подачи растительного масла, а также трехпозиционный электропереключатель с позициями переключения «Включено зажигание», «Стартер» и «Включена батарея», при этом для автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства согласно изобретению терморезистор через усилитель электрического сигнала электрически соединен также с электронным блоком управления, в качестве датчика нагрузочного режима является расходомер топлива, электрически соединенный с электронным блоком управления и гидравлически сообщенный с выходным каналом смесителя, а функции датчика скоростного режима выполняет одна из фазных обмоток штатного генератора переменного тока автотракторного средства.
Введение новых элементов (датчика нагрузочного режима и датчика скоростного режима), иной тип датчиков нагрузочного и скоростного режимов (соответственно расходомер топлива и фазная обмотка генератора переменного тока) с образованием новых функциональных, электрических и гидравлических связей с другими элементами системы (электродозаторами минерального топлива и растительного масла, датчиком нагрузочного режима - расходомером топлива) обеспечивает автоматическое управление электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы автотракторного средства. Использование одной из фазных обмоток генератора переменного тока упрощает конструкцию системы, так как в заявленном изобретении не требуется специальный датчик, регистрирующий скоростной режим дизеля.
На чертеже показана схема двухтопливной системы питания дизеля автотракторного средства: GB - источник постоянного тока напряжением 12 В (24 В).
Двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства, содержащая бак минерального топлива 1, бак растительного масла 2, фильтры грубой очистки минерального топлива 3 и растительного масла 4, фильтр тонкой очистки топлива 5, топливоподкачивающий насос 6, электронасосы подачи минерального топлива 7 и растительного масла 8, топливный насос высокого давления 9, форсунки 10 и смеситель 11, имеющий один выходной 12 и два входных 13, 14 каналы, во входных каналах 13, 14 установлены нагнетательные клапаны 15, 16, перепускные клапаны 17, 18 и электродозаторы 19, 20, электрически соединенные через электронный блок управления 21 с датчиком нагрузочно-скоростного режима 22 и датчиком температуры растительного масла - терморезистором 23, электрически соединенным через усилитель электрического сигнала 24 с электронасосом подачи растительного масла 8, а также трехпозиционный электропереключатель 25 с позициями переключения «Включено зажигание» 26, «Стартер» 27 и «Включена батарея» 28, при этом для автоматического управления электродозаторами минерального топлива и растительного масла 19 и 20 в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства согласно изобретению терморезистор 23 через усилитель электрического сигнала 24 электрически соединен также с электронным блоком управления 21, в качестве датчика нагрузочного режима является расходомер топлива 29, электрически соединенный с электронным блоком управления 21 и гидравлически сообщенный с выходным каналом 12 смесителя 11, а функции датчика скоростного режима выполняет одна из фазных обмоток штатного генератора переменного тока 30 автотракторного средства.
Работает двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства следующим образом.
Электростартерный пуск дизеля и его прогрев осуществляются на минеральном топливе. На этих режимах работы дизеля нагрузка и частота вращения коленчатого вала, а следовательно и расход топлива, незначительны. При этом топливо, сгораемое в цилиндрах двигателя, идет на создание мощности, расходуемой только на преодоление механических потерь. Напряжение, снимаемое с одной из фазных обмоток штатного генератора переменного тока автотракторного средства, стабильное и используется в качестве аналогового сигнала, которое пропорционально частоте вращения коленчатого вала дизеля, т.е. соответствует определенному скоростному режиму дизеля.
Подключение электронного блока управления 21 к источнику постоянного тока GB происходит за счет установки трехпозиционного электропереключателя 25 в позицию «Стартер» 27 и затем после пуска дизеля в позицию «Включено зажигание» 26. В позиции «Включена батарея» 28 электропереключатель 25 соединен с постоянным источником тока GB (аккумуляторной батареей) напряжением 12 В (24 В).
По информативным сигналам, поступающим от датчика нагрузочного режима (расходомера топлива) 29 и датчика скоростного режима (фазной обмотки генератора) 30, электронный блок управления 21 формирует командный сигнал таким образом, что электродозатор минерального топлива 19 полностью открывается, а электродозатор растительного масла 20 полностью закрывается. В позиции «Включено зажигание» 26 также включается электронасос подачи минерального топлива 7, который забирает минеральное топливо из бака 1 и фильтра грубой очистки минерального топлива 3. Затем подает его под давлением через нагнетательный и перепускной клапаны 15 и 17, электродозатор 19, смеситель 11, топливоподкачивающий насос 6, фильтр тонкой очистки топлива 5 в ТНВД 9 и далее форсунками 10 впрыскивается в цилиндры дизеля. При температуре топлива во входном канале ТНВД 9 ниже 30±2°С терморезистор 23 практически не изменяет своего сопротивления, усилитель 24 и электронасос подачи растительного масла 8 не работают.
После достижения температуры топлива во входном канале ТНВД 9, равной 30±2°С, терморезистор 23 изменяет свое сопротивление и силу тока в электрической цепи, что регистрируется усилителем электрического сигнала 24 и электронным блоком управления 21. Усиленный ток постоянного напряжения поступает в электрическую цепь электронного блока управления 21 и электронасоса подачи растительного масла 8 для включения его в работу. При этом электронный блок управления 21 формирует командный сигнал таким образом, что электродозатор минерального топлива 19 прикрывается на определенную величину, а электродозатор растительного масла 20 соответственно открывается на аналогичную величину. Растительное масло из бака 2 через нагнетательный и перепускной клапаны 16 и 18, электродозатор 20 поступает в смеситель 11. Минеральное топливо подается в смеситель 11 аналогично работе дизеля в режиме пуска и прогрева. В смесителе 11 минеральное топливо и растительное масло перемешиваются, образуя смесевое топливо, которое топливоподкачивающим насосом 6 подается через фильтр тонкой очистки 5 в ТНВД 9 и далее форсунками 10 впрыскивается в цилиндры дизеля.
Степень открытия-закрытия электородозаторами 19 и 20 впускных каналов 13 и 14 смесителя 11 зависит от расхода топлива, фиксируемого расходомером топлива 29, частоты вращения коленчатого вала дизеля, величина которой пропорциональна напряжению фазной обмотки генератора 30, и температуры топлива во входном канале ТНВД 9, фиксируемой терморезистором 23.
Таким образом, за счет описанных новых существенных признаков обеспечено автоматическое управление электродозаторами минерального топлива и растительного масла в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля автотракторного средства, а также упрощена конструкция двухтопливной системы питания дизеля за счет упрощения датчика нагрузочно-скоростного режима.
Заявленная двухтопливная система питания дизеля автотракторного средства технически реализуема. В качестве температурного датчика и усилителя электрического сигнала могут служить соответственно терморезистор типа ММТ-1 и усилитель, выполненный, например, по мостовой схеме, выпускаемые радиоэлектронными предприятиями. В качестве датчика нагрузочного режима может быть использован серийно выпускаемый промышленностью расходомер топлива типа Aguametro Control VZO Re-025.