СИСТЕМА ПОДАЧИ СЖИЖЕННОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА/АММИАКА ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ИЛИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПРЯМЫМ ВПРЫСКОМ
LIQUEFIED OIL GAS/AMMONIA FEED SYSTEM FOR GASOLINE OR DIESEL ENGINES WITH DIRECT INJECTION

Производители бензиновых/дизельных двигателей в настоящее время все более склоняются к применению систем прямого впрыска топлива, которые снабжены электронными блоками управления. Эта тенденция обусловлена тем, что позволяет реализовать все более сложные принципы управления, направленные на оптимизацию подачи топлива в двигатель, что обеспечивает достижение наилучшей степени сгорания и, вместе с этим, минимального содержания несгоревших частиц в выхлопе, а также тем, что каталитические нейтрализаторы отработавших газов и датчики, которыми оборудованы такие системы, могут функционировать только в том случае, если подача топлива регулируется электронным блоком управления.
В последнее время в связи с дороговизной бензина и дизельного топлива непрерывным загрязнением окружающей среды, особенно в больших городах, а также в связи с широким общественным резонансом, который получили существующие экологические проблемы, наблюдается постоянный рост спроса на автомобили, в том числе новых марок, способные заправляться не только бензином/дизельным топливом, но и сжиженным нефтяным газом СНГ (LPG)/аммиаком.
Конвертирование таких двигателей для работы на СНГ (LPG)/аммиаке сопряжено со значительными трудностями, поскольку в них используются специальные форсунки, работающие при очень высоких давлениях, и необходимые принципы подачи топлива реализовать невозможно.
Реагируя на существующий спрос, некоторые изготовители конвертировали бензиновые двигатели с прямым впрыском для работы на СНГ (LPG) в газообразном состоянии, но чтобы добиться их работоспособности, они были вынуждены пойти на ряд компромиссов и, как следствие, получили некоторую разбалансированность работы, обусловленную различием в принципах управления, поскольку двигатель работает на СНГ (LPG) только при определенных оборотах, тогда как на холостом ходу или при работе с максимальной мощностью двигатель работает на бензине, что делает переход на СНГ (LPG) отнюдь не таким удобным для потребителей.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему, которая обеспечит конвертирование бензиновых/дизельных двигателей с прямым впрыском для работы на СНГ (LPG)/аммиаке в жидком состоянии с использованием имеющихся в автомобиле электронного блока управления и топливной системы и при этом будет лишена упомянутых выше недостатков в эксплуатации.
Конвертирование для работы на СНГ (LPG)/аммиаке в жидком состоянии, как было указано выше, в любом случае создает проблемы как на ходу, так и при запуске двигателя.
В частности при работе на СНГ (LPG)/аммиаке часто наблюдаются проблемы с запуском, когда двигатель был выключен после работы на СНГ (LPG)/аммиаке, поскольку из-за высокой температуры двигателя происходит газификация жидкости, находящейся в насосе высокого давления, что сильно затрудняет последующий запуск или вообще делает его невозможным.
Согласно настоящему изобретению подача СНГ (LPG)/аммиака в двигатель осуществляется с помощью того же электронного блока управления и той же топливной системы, которая использовалась для бензина/дизельного топлива, благодаря тому, что на насос высокого давления установлен специальный адаптер, который предотвращает газификацию, когда двигатель работает на СНГ (LPG)/аммиаке, возвращая избыток жидкости через специально предусмотренный канал, и тому, что при работе на СНГ (LPG)/аммиаке закрыто впускное отверстие для бензина/дизельного топлива на входе в насос высокого давления, в который подается СНГ (LPG)/аммиак в жидком состоянии.
Закрытие прохода бензина/дизельного топлива и открытие прохода для подачи и возврата СНГ (LPG)/аммиака в жидком состоянии, а также обратная операция выполняются с помощью соответствующих устройств, которые могут быть объединены в распределительный блок, который управляется с заданием временных промежутков и режимов, специально подобранных блоком управления переключениями.
Блок управления, осуществляющий управление переключениями, управляет также в автоматическом запрограммированном режиме устройствами, которые позволяют преодолеть проблемы в работе системы и, в частности, как указывалось выше, проблемы, которые проявляются при переключении с работы на бензине/дизельном топливе на СНГ (LPG)/аммиак, при запуске двигателя для работы на СНГ (LPG)/аммиаке и при переключении с работы на СНГ (LPG)/аммиаке на бензин/дизельное топливо; кроме того, при использовании с дизельными двигателями блок управления управляет также через соответствующую схему подачей сигнала на открытие форсунок с предварительно заданной задержкой, что предотвращает раннее зажигание, несмотря на различия в используемых видах топлива.
Далее изобретение будет описано в одной из реализации, не носящей ограничительного характера, с обращением к прилагаемым чертежам, где:
на Фиг.1 показана система, работающая с СНГ (LPG)/жидким аммиаком под высоким давлением;
на Фиг.2 показана функциональная блок-схема системы для двигателей с прямым впрыском, работающих на СНГ (LPG)/аммиаке; и на Фиг.3 показан вариант системы, работающей на СНГ (LPG)/жидком аммиаке под высоким давлением.
Как показано на приводимых здесь схемах, система по существу включает:
электронный блок (1) регулирования и управления переключениями;
бак (2) для бензина/дизельного топлива, имеющийся на транспортном средстве;
насос (3) для бензина/дизельного топлива, имеющийся на транспортном средстве;
один или более дополнительных насосов (4) для бензина/дизельного топлива;
электромагнитный клапан (5) для подачи бензина/дизельного топлива;
обратный клапан (6) для предотвращения возврата бензина/дизельного топлива;
штатный насос (7) высокого давления на транспортном средстве;
регулятор (8) давления СНГ (LPG)/аммиака;
обратный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака;
дополнительный радиатор (10) с охлаждающим вентилятором;
обратный клапан (11) для предотвращения возврата СНГ (LPG)/аммиака;
бак (12) с СНГ (LPG)/аммиаком;
насос (13) для СНГ (LPG)/аммиака;
электромагнитный клапан (14) для подачи СНГ (LPG)/аммиака;
обратный клапан (15) для предотвращения возврата СНГ (LPG)/аммиака;
дополнительную форсунку (16) для СНГ (LPG)/аммиака;
штатную топливную систему (17) с форсунками высокого давления на транспортном средстве;
дверной контакт (18) со стороны водителя;
устройство (19) на насосе высокого давления, обеспечивающее возврат избытка топлива в бак при работе на СНГ (LPG)/аммиаке;
штатный электронный блок (20) управления на транспортном средстве;
распределительный блок с электромагнитными клапанами (21), в котором объединены устройства для закрытия прохода бензина/дизельного топлива и открытия прохода для подачи и возврата СНГ (LPG)/аммиака в жидком состоянии, и наоборот; разгрузочный клапан (26) для сброса избыточного давления СНГ (LPG)/аммиака;
дополнительный насос (27) для СНГ (LPG)/аммиака;
и
обратные клапаны (24), (25), (28).
Согласно настоящему изобретению штатный электронный блок управления (20) на транспортном средстве управляет подготовкой смеси в двигателе на основе одних и тех же принципов для бензина и СНГ (LPG)/аммиака, воздействуя на топливную систему (17) с форсунками недифференцированно и единообразно в зависимости от выбранного вида топлива; в дизельных двигателях электронный блок (1) регулирования и управления переключениями отправляет сигнал на открытие форсунок через схему (22) с предварительно заданной задержкой, предотвращая раннее зажигание, которое может произойти из-за использования разных видов топлива; кроме того, этот блок приводит в действие одно или более перечисленных устройств, в зависимости от режима работы и действий, которые собирается выполнить водитель.
В частности, речь идет о следующем.
1. При переходе с бензина/дизельного топлива на СНГ (LPG)/аммиак электронный блок (1) регулирования и управления переключениями отправляет сигнал на включение насоса (13) для СНГ (LPG)/аммиака и срабатывание электромагнитного клапана (14) для подачи СНГ (LPG)/аммиака и, по прошествии предварительно заданного промежутка времени, например 2 секунд, отключает насос (3) для бензина/дизельного топлива и включает обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака.
2. При запуске двигателя, который до этого работал на СНГ (LPG)/аммиаке, когда происходит включение панели приборов, электронный блок (1) управления включает электромагнитный клапан (5) для подачи бензина, а спустя определенный промежуток времени, например 1 секунду, на предварительно заданный промежуток времени, например 5 секунд, автоматически включаются насос (3) для бензина/дизельного топлива, дополнительный насос (4) для бензина/дизельного топлива и обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака; так превратившаяся в газ жидкость удаляется из рабочего контура и, в частности, из насоса (7) высокого давления. Когда заданный промежуток времени, например 5 секунд, истекает, блок (1) управления отключает дополнительный насос (4) для бензина/дизельного топлива и обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака, включая вместо этого в следующий промежуток времени, например 15 секунд, электромагнитный клапан (5) для подачи бензина/дизельного топлива и насос (3) для бензина/дизельного топлива, что обеспечивает работу на бензине/дизельном топливе. По истечении предварительно заданного времени электромагнитный клапан (5) для подачи бензина/дизельного топлива и насос (3) отключаются, а насос (13) для СНГ (LPG)/аммиака, электромагнитный клапан (14) для подачи СНГ (LPG)/аммиака и обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака включаются. Импульс блоку (1) управления для выполнения описанной процедуры может также передаваться при выключенном двигателе при срабатывании контакта (18) от открывания двери со стороны водителя.
3. При выключении двигателя, работающего на СНГ (LPG)/аммиаке, блок (1) управления включает на предварительно заданный промежуток времени, например 6 секунд, электромагнитный клапан (5) для подачи бензина/дизельного топлива, а затем, через 1 секунду, на 5 секунд включает насос (3) для бензина/дизельного топлива, дополнительный насос (4) для бензина/дизельного топлива и обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака. По прошествии 6 секунд электромагнитный клапан (5) для подачи бензина/дизельного топлива, насос (3) для бензина/дизельного топлива и дополнительный насос (4) для бензина/дизельного топлива будут отключены, а обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака остается открытым в течение 120 секунд, что позволяет удалить СНГ (LPG), остающийся в контуре насоса (7) высокого давления и предотвратить повышение давления СНГ (LPG) от нагрева и его газификацию, готовя таким образом двигатель для запуска на бензине.
4. При переключении с работы на СНГ (LPG)/аммиаке на работу на бензине/дизельном топливе блок (1) управления включает электромагнитный клапан (5) для подачи бензина/дизельного топлива и, спустя 1 секунду, включает насос (3) для бензина/дизельного топлива и дополнительный насос (4) для бензина/дизельного топлива; блок управления также отключает насос для СНГ (LPG)/аммиака (13) и электромагнитный клапан (14) для подачи СНГ (LPG)/аммиака, при этом обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака остается включенным 5 секунд и по истечении этого времени отключается одновременно с дополнительным насосом (4) для бензина/дизельного топлива.
Описанные процедуры, в которых импульсы на включение и отключение и последовательности шагов и промежутки времени задаются блоком (1) регулирования и управления переключениями, обеспечивают работу двигателя на СНГ (LPG)/аммиаке и переход с СНГ (LPG)/аммиака на бензин/дизельное топливо при оптимальных рабочих характеристиках и в любых климатическом условиях.
Обязательно следует отметить большое значение дополнительного насоса (4) для бензина/дизельного топлива, который, работая одновременно с насосом (3) для бензина/дизельного топлива транспортного средства, повышает давление бензина/дизельного топлива и освобождает от СНГ (LPG)/аммиака насос (7) высокого давления и рабочий контур в целом, что предотвращает газификацию и делает возможным запуск двигателя в любых климатических условиях.
Чтобы учесть различия между двумя применяемыми типами топлива и разрешить проблему бедной смеси, возникающую из-за разницы в удельном весе топлива, блок (1) регулирования и управления переключениями автоматически управляет дополнительной форсункой (16) для СНГ (LPG)/аммиака, обеспечивая подачу недостающего топлива в соответствии с оборотами двигателя и его потребностью в смеси.
Тот же результат - подача недостающего топлива в соответствии с оборотами двигателя и его потребностью в смеси - достигается и в том случае, когда блок (1) регулирования и управления переключениями управляет сигналом датчика (23) высокого давления топлива, регулируя количество топлива, подаваемого в двигатель.
Сходным образом, чтобы учесть различия между двумя применяемыми типами топлива и разрешить проблему бедной смеси, возникающую из-за разницы в удельном весе топлива, блок (1) регулирования и управления переключениями автоматически управляет напряжением, подаваемым на насос для СНГ (LPG)/аммиака (13), что позволяет изменять мощность насоса и давление СНГ (LPG)/аммиака, чтобы обеспечить подачу недостающего топлива в соответствии с оборотами двигателя и его потребностью в смеси.
Чтобы повысить надежность системы при работе на СНГ (LPG) при высоких внешних температурах, предусматривается установка радиатора, оборудованного электрическим вентилятором, выпуск которого соединяется с блоком (1) управления и автоматически включается блоком (1) управления, когда скорость вращения двигателя составляет 1000 об/мин или меньше. Дополнительный радиатор охлаждает СНГ (LPG), предотвращая тем самым увеличения давления в баке (12), а также превышение допустимого давления в контуре подачи и проблемы с подачей, которые могли бы возникнуть из-за высокого давления в самом баке.
Для возврата избытка СНГ (LPG)/аммиака в бак и обеспечения его циркуляции, как уже было указано, к насосу (7) высокого давления присоединяется адаптер (19), который предотвращает газификацию и обеспечивает подготовку нужной смеси для двигателя.
В варианте изобретения (представленном на Фиг.3), на линии подачи СНГ (LPG)/аммиака имеется еще один дополнительный насос (27) для СНГ (LPG)/аммиака, предназначенный для откачивания из контура подачи СНГ (LPG)/аммиака превратившегося в газ СНГ (LPG)/аммиака, который может там находиться, что позволяет запускать двигатель, который до этого работал на СНГ (LPG)/аммиаке, непосредственно на СНГ (LPG)/аммиаке, без его предварительного запуска на бензине/дизельном топливе, как было описано выше в пункте 2.
Данный вариант изобретения обладает тем преимуществом, что отпадает необходимость в процедуре выключения двигателя, работавшего на СНГ (LPG)/аммиаке, которая описана выше в пункте 3.
В связи с этим следует отметить, что в описываемом варианте изобретения с дополнительным насосом (27) для СНГ (LPG)/аммиака при запуске двигателя, который до этого работал на СНГ (LPG)/аммиаке, когда происходит включение панели приборов, блок (1) управления включает дополнительный насос (27) для СНГ (LPG)/аммиака и насос для СНГ (LPG)/аммиака (13), а также электромагнитный клапан (14) для подачи СНГ (LPG)/аммиака и обратный электромагнитный клапан (9) для возврата СНГ (LPG)/аммиака.
Импульс блоку (1) управления для выполнения описанной процедуры может также передаваться не включением панели приборов, а при выключенном двигателе при срабатывании контакта (18) от открывания двери со стороны водителя. В последнем случае предусматривается, что, если двигатель в течение определенного времени не будет запущен, включение панели приборов продублирует операцию, соответствующую включению указанных насосов для СНГ (LPG) / аммиака.
Перечень основных компонентов:
1 Электронный блок регулирования и управления переключениями
2 Бак для бензина/дизельного топлива
3 Насос для бензина/дизельного топлива
4 Дополнительный насос для бензина/дизельного топлива
5 Электромагнитный клапан для подачи бензина/дизельного топлива
6 Обратный клапан для предотвращения возврата бензина/дизельного топлива
7 Насос высокого давления
8 Регулятора давления
9 Обратный электромагнитный клапан для возврата СНГ (LPG)/аммиака
10 Радиатор с вентилятором
11 Обратный клапан для предотвращения возврата топлива
12 Бак с СНГ (LPG)/аммиаком
13 Насос для СНГ (LPG)/аммиака
14 Электромагнитный клапан для подачи СНГ (LPG)/аммиака
15 Обратный клапан для предотвращения возврата СНГ (LPG)/аммиака
16 Дополнительная форсунка
17 Топливная система высокого давления с форсунками (для бензина/ СНГ (LPG)/дизельного топлива/аммиака)
18 Дверной контактный выключатель
19 Возвратное устройство
20 Штатный блок управления на транспортном средстве
21 Распределительный блок с электромагнитными клапанами
22 Схема, используемая для дизельного двигателя
23 Датчик высокого давления
24 Обратный клапан для предотвращения возврата бензина/дизельного топлива у дополнительного насоса
25 Обратный клапан для предотвращения возврата бензина/дизельного топлива
26 Разгрузочный клапан для сброса избыточного давления СНГ (LPG)/аммиака
27 Дополнительный насос для СНГ (LPG)/аммиака
28 Обратный клапан для предотвращения возврата СНГ (LPG)/аммиака