Устройство для использования газа в качестве дополнительного топлива в дизельном двигателе

 

Изобретение относится к машиностроению, позволяет повысить эффективность дизельного двигателя путем улучшения согласования подачи дизельного и газового топлива с режимами работы. Устройство содержит смеситель 1 для образования смеси воздуха и газового топлива, регулятор 2 давления газа, орган 3 дозирования подачи газового топлива, регулятор 4 скорости или нагрузки и блок 6 подачи сигнала, пропорционального мгновенному расходу дизельного топлива. Блок 6 снабжен прямым или косвенным датчиком расхода, а ограничитель подачи топлива выполнен дистанционно управляемым. Орган 3 дозирования подачи газового топлива отключает подачу газа при приблизительно 25%-ной нагрузке и плавно увеличивает подачу с увеличением нагрузки. Датчик непосредственного расхода дизельного топлива выполнен в виде измерителя расхода топлива со счетчиком разности потоков топлива (прямого и обратного). Датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде датчика давления наддува. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТЪ

ГОСУЛАРСТВЕНК6! Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3632199/25-06 (22) 11,08.83 (31) 8203169 (32) 12.08 ° 82 (33) ж (46) 07.12,90. Бюл. Р 45 (71) Недерландзе Сентрале Организати фор Тегепаст-Натурветеншаппелийк

Ондерцоек (NL) (72) Лендерт Болтерс (И2.) (53) 621.433 (088.8) (56) Энергетические установки с газовыми поршневыми.двигателями. /Под ред., Л.К. Коллерова. — Л.: Машиностроение,, 1979, с. 201-210, рис ° 97. ! (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ГАЗА В КАЧЕСТВЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬНОМ ДВИГАТЕЛЕ, (57) Изобретение относится к машиностроению, позволяет повысить эффек тивность дизельного двигателя путем улучшения согласования подачи дизельного и газового топлива с режима(5))5 Р 02 0 19/00, F 02 В 47/00

2 ми работы. Устройство содержит смеси= тель 1 для образования смеси воздуха и газового топлива, регулятор 2. давления газа, орган 3 дозирования подачи газового топлива, регулятор 4 скорости или нагрузки и блок 6 подачи сигнала, "пропорционального мгновенноФ му расходу дизельного топлива. Блок 6 снабжен прямым или косвенным датчиком расхода, а ограничитель подачи топлива выполнен дистанционно управляемым. Орган 3 дозирования подачи газового топлива отключает подачу газа при приблизительно 25Х-й нагрузке и плавно увеличивает подачу с увеличением нагрузки ° Датчик непосредственного расхода дизельного топлива выполнен в виде измерителя расхода топлива со счетчиком разности потоков топлива {прямого и обратного

Датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде датчика давления наддува. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1613001

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и может быть использовано в дизельных двигателях внутреннего сгоS рания, преимущественно автотракторного типа с устройствами для использования газа в качестве дополнительного топлива.

Цель изобретения — повышение эффективности путем улучшения согласования подачи дизельного и газового гоплива с режимами работы двигателя и повышение: на этой основе экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 1 показана схема устройства для двигателя с регулятором предельного типа; на фиг.2 - схема устройства с системой шарнирно сочлененных рычагов для двигателя с регулятором всережимного типа; на фиг.3 — схема части устройства с датчиком давления подкачки; на фиг.4 — схема уст- 25 ройства с нагнетателем.

Устройство содержит смеситель 1 для образования смеси воздуха и дополнительного газового топлива, регулятор 2 давления газа со специальным силовым приводом, орган 3 дозирования подачи газового топлива с дроссельным клапаном, регулятор 4 скорости или нагрузки с ограничителем (не показан) и.трубопроводом 5 подачи дизель" ного топлива, блок 6 подачи сигнала, 35 пропорционального мгновенному расходу дизельного топлива, и дистанциокно управляемый дополнительный огра.ничитель 7 хода.

Смеситель 1 установлен во впускном трубопроводе 8 двигателя 9. Регулятор 2 давления газа подключен через газовую магистраль 10 к смесителю 1.

Орган 3 дозирования подачи газового топлива установлен в газовой магистрали 10 и подключен через тягу

11 кинематической связи к рычагу 12 управления регулятора 4 скорости или нагрузки, установленного на топлив50 ном насосе 13.. Блок 6 с измерителем установлен в трубопроводе 5 подачи дизельного топлива, подсоединен через линию 14 подачи управляющего сигнала к регулятору 2 давления газа и снабжен прямым или косвенным датчиком расхода. Дополнительный ограничитель 7 выполнен с воэможностью огваничения максимального хода рычага 12 управления при работе на смеси дизельного топлива с газовым на нагрузках двигателя 9 ниже полной и отсутствием ограничения при работе на дизельном топливе с полной нагрузкой двигателя 9.

Орган 3 доэирования подачи газового топлива снабжен корректирующим, дроссельным клапаном, выполненным с возможностью полного отключения подачи газа при приблизительно 25Е-ной нагрузке двигателя 9 и плавного увеличения подачи до полной — при увеличении нагрузки двигателя 9.

Кинематическая связь между органом 3 дознрования подачи газового топлива и рычагом регулятора 4 может быть выполнена в виде системы шарнирно сочлененных рычагов 15-17. Один из рычагов 16 размещен между двумя крайними рычагами 15 и 17, подсоединен через привод 18 (сервопривод) к регулятору 2 давления газа через линию 14 подачи управляющего сигнала и выполнен в виде балансира. Один из крайних рычагов 15 сочленен с органом 3 дозирования, а другой крайний рычаг 17 — с рычагом 12 управления регулятора 4.

Впускной трубопровод 8 двигателя выполнен с фильтром 19 и нагнетателем 20, причем смеситель 1 установлен во впускном трубопроводе 8 между фильтром 19 и нагнетателем 20.

Датчик непосредственного расхода дизельного топлива выполнен в виде счетчика разности потоков топлива с трубопроводом 21 возврата избытка топлива, подсоединенным к топливному насосу 13 и к баку 22 с дизельным топливом. Датчик косвенного расхода выполнен в виде чувстительного

6 элемента блока б подачи сигнала с датчиком 23 давления подкачки дизельного топлива и подсоединен к регулятору 2 давления газа через преобразователь 24 управляющего сигнала.

Датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде датчика 25, давления наддува, размещенного на выходе из нагнетателя 20 и подсоединенного к регулятору 2 давления газа.че рез преобразователь управляющего сигнала.

Устройство работает следующим образом.

5 16130

При работе двигателя 9 дизельное топливо подается из бака 22 через измеритель блока 6 подачи сигнала мгновенного расхода топлива по трубопроводу 5 в топливный насос 13, который подает дизельное топливо в цилиндры двигателя 9 и от которого по трубопроводу 21 обратно в бак 2Z подается излишек топлива. Всережимныи регулятор 4 обеспечивает подачу топлива и соответствии с частотой (скоростью) вращения вала и нагрузкой на двигатель 9. Рычаг 12 управления регулятора 4 обеспечивает задание режимов работы двигателя 9, Положение рычага 12 определяет режим работы двигателя 9 и обеспечивает подачу сигнала через тягу 11 на дроссельный клапан органа 3 дозирова- 20 ния подачи газового топлива, Дополнительный ограничитель .7 обеспечивает ограничение максимального хода рычага 12 и тяги 11 при работе на смеси дизельного топлива с газовым на наг-25 рузках двигателя 9 ниже полной и отсутствие ограничения при работе на дизельном топливе с полной нагрузкой ,двигателя 9, Через линию 14 подается управляю- 30 .ций сигнал от измерителя блока 6 мгновенного расхода топлива, через трубопровод 5 подается к регулятору 2 давления газа, который обеспечивает . полное отключение подачи газа при

25%-й нагрузке двигателя 9 и посте35 пенное увеличение подачи до полной при увеличении нагрузки двигателя 9, Регулятор 2 вместе с органом 3 доэирования обеспечивает подачу через газовую магистраль 10 к смесителю 1 требуемого количества газа, улучшение согласования подачи дизельного и газового топлива, повышение эффективности устройства и двигателя 9 в целом, а также снижение токсичности выхлопных газов за счет улучшения процессов сгорания в цилиндрах двигателя 9.

В случае выполнения тяги 11 органа 3 доэирования в виде системы шарнирно сочлененных рычагов 15-17 дополнительный сигнал подается от рычага

16 через усилитель 18 (выполненный в виде сервопривода) на линию 14 пода55 чи управляющего сигнала к регулятору

2 давления газа. Это обеспечивает повышение эффективности устройства за счет обеспечения полного перекрытия

01 6 газовой магистрали органом 3 доэирования подачи газа при нагрузке двигателя 9 меньше 257. от номинальной и постепенного открытия газовой магистрали при увеличении нагрузки.

При установке смесителя 1 во впускном трубопроводе 8 между фильтром 19 и нагнетателам 20 обеспечивается очистка свежего воздуха, смешение его с газом и сжатие в нагнетателе 20 при дальнейшем улучшении смешения газа и воздуха. При наличии в устройстве трубопровода 21 возврата дизельного топлива измеритель блока 6 подачи сигнала обеспечивает точное измерение действительного расхода топлива через двигатель 9, так как обеспечивается непрерывное измерение разности количества подаваемого из топливного бака 2 в топливный насос 13 и обратным потоком неиспользованного топлива.

Дополнительные возможности для повышения эффективности устройства обеспечивает выполнение измерителя 6 в виде датчика 23 давления подкачки дизельного топлива, подачи управляющего сигнала через преобразователь

24, а также измерение давления наддува с помощью датчика 25 и подачи до полнительного сигнала на регулятор 2 давления газа.

Для перевода дизельного двигателя 9 на питание смесью топливного гаэа и дизельного топлива во впускном трубопроводе 8 смонтирован смеситель

По магистрали 10, в которой установлен орган 3 доэирования (корректирующая дроссельная. заготовка), газовое топливо от регулятора 2 давления газа подается в смеситель 1 и в двигатель 9. Газовое топливо подается в регулятор 2 через регулятор давления газа иэ источника газа (не показан) .

Давление газа в магистрали 10 воздействует на выход регулятора 2, а результирующий поток газа контролируется приводом регулятора 2, который управляется сигналам, подаваемым на него по соединительной линии 14. Управляющий сигнал в линии 14 может быть электрическим или гидравлическим, так как в качестве привода регулятора 2 может быть использован соленоид или гидравлический цилиндр.

Управляющий сигнал, вырабатываемый блоком 6 подачи сигнала, имеющий величину, пропорциональную мгновенному

1613001 потреблению двигателем 9 дизельного топлива, может быть как электрическим, так и гидравлическим.

Орган 3 доэирования (корректирующая дроссельная заслонка) работает

5 таким образом, что он остается в закрытом положении до достижения двигателем 9 определенного уровня нагрузки например до уровня 25-й нагрузки. 10

Однако, когда нагрузка двигателя 9, увеличиваясь, превышает этот уровень, орган 3 постепенно открывается иэ своего полностью закрытого положения з полностью открытое положение. Таким образом, количество подаваемого в двигатель 9 газового топлива, когда нагрузка двигателя 9 превышает определенный уровень, например 25Х-й уровень, регулируется исключительно управляющим сигналом в линии 14, пропорциональным действительному мгновенному потреблению двигателем 9 ди

1 зельного топлива. Во время работы двигателя 9 с РегулятоРом 4 предель- 25 ного типа, когда частота вращения вала двигателя 9 превосходит ее максимальное значение, отводится управпяющий шток р.егулятора 4 и одновременно вследствие уменьшения потребления 30 двигателем дизельного топлива подача в двигатель 9 газового топлива также уменьшается.

Для исключения перегрузок двигателя 9 за счет подачи газового топлива независимо от подачи дизельного топлива для управляющего рычага 12 регу лятора 4 предусмотрено использование дистанционного управляемого ограничителя 7 хода, который может включать в себя соленоид и подвижный упор. При возбуждении соленоида под-. вижный унор образует дополнительный ограничитель для рычага 12 управления, ограничивая его ход на определен-45 ном уровне, например на уровне, соответствующем 75Х-й нагрузке двигатеня

9 ° При одновременном приведенчи в действие клапана подачи газового топлива в двигатель подается пропорциональное количество газа.

Система подачи газового топлива отрегулирована таким образом, что остальные 25Х мощности двигателя 9 обеспечиваются за счет топливного газа и двигатель оказывается способным развивать номинальную мощность до

100Х. При последующем включении соленоида ограничитель 7 хода возвращается в свое нейтральное положение и . рычаг 12 управления регулятора 4 может бьггь приведен в положение, соответствующее 100Х-Й мощности двигателя

9. Последний может развивать 100Х-ю мощность при питании толькр дизельным топливом, если в результате закрытия клапана подача газового топлива в двигатель 9 полностью прекращается.

Уровни мощности 25 и 75Х примени-мы только для дизельных двигателей со сравнительно высокой степенью сжатия.

В двигателях с искровым зажиганием подача газового топлива в целях предотвращения детонации не может превышать уровень, соответствующий приблизительно 40Х-Й мощности двигателя.

Получение остальной мощности должно бьггь обеспечено за счет подачи в двигатель жидкого дизельного топлива.

В случае применения на двигателе

9 регулятора всережимного типа независимо от положения рычага 12 управления шток топливного насоса 13 может находиться в любом промежуточном положении между положениями полной и нулевой нагрузок двигателя 9, так как при таком регуляторе управляющий рычаг устанавливает скорость двигателя

9 и регулятор 4 в ответ на такую установку управляющего рычага изменяет положение штока топливного насоса 13 так, что это обеспечивает получение от двигателя 9 мощности, необходимой для вращения нагрузки двигателя с установленной частотой вращения. Та ким образом рычаг 12 управления в описанной системе не ограничивает максимальную подачу дизельного топлива, которая ограничивается только положением управляющего штока топливного насоса 13.

В .случае применения на двигателе

9 нагнетателя 20 (фиг.3) топливный насос 13 и регулятор 2 объединены в один узел в виде датчика 23 давления подкачки дизельного топлива. В эгом случае в линии 14 подачи управляющего сигнала действует повышенное на несколько атмосфер давление подкачки, величина которого изменяется пропорционально изменению мгновенного потребления двигателем 9 дизельного топлива. Это давление подкачки воздействует на йривод, регулятора

2 давления газа. Давление подкачки в линии 14, регулируемое топливным

9 161 насосом 13, с овмещенным с р егулято-— ром 2 вьптолняет функции управляюще- . го сигнала в линии 14, в которой может быть установлена заслонка, имеющая только два положения — открытое и закрытое и не предназначенная для регулирования подачи топлива, но обеспечивающая ограничение максимальной мощности двигателя 9.

Формула изобретения

1. Устройство для использования газа в качестве дополнительного топлива в дизельном двигателе преимущественно автотракторного типа, содержащее смеситель для образования смеси воздуха и дополнительного газового топлива, установленный во впускном трубопроводе, двигателя, снабженном фильтром, регулятор давления газа со специальным силовым приводом; подключенный через газовую магистраль к смесителю, и : орган дозирования подачи газового топлива, подсоединенный через кинематическую связь к рычагу управления регулятором скорости или нагрузки, установленным на топливном насосе, имеющим ограничитель подачи,и сообщенный с трубопроводом подачи дизельного топлива, о тличающееся тем, что, с целью повьппения эффективности путем согласования подачи дизельного и га. зового топлива с режимами работы двигателя, устройство снабжено бло= ком подачи сигнала, пропорционального мгновенному расходу дизельного топлива, который подсоединен к регулятору давления газа, причем блокподачи сигнала снабжен прямым или косвенным датчиком расхода, а ограничитель подачи выполнен дистанционно управляемым.

2. Устройство по п .1, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что орган доэирования.подачи газового топлива снабжен корректирующи1 дроссельным клапаном, выполненным с возможностью полного отключения подачи газа при приблизительно 257-й нагрузке двигателя и I

3ОО1

1О плавного увеличения подачи с увеличением нагрузки.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кинематическая связь между органом доэирования подачи газового топлива и рычагом регулятора выполнена в виде системы шарнирно сочлененных рычагов, оДин из котоРых Размещен между двумя крайними рычагами, подсоединен че-, рез привод к регулятору давления газа и выполнен в виде балансира, причем один из крайних рычагов сочленен

15 с Органом дозирования, а другой— с р ычагом управления регулятора.

4 ° Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при использовании его на двигателе с наддувом

yg за счет энергии выхлопных газов смеситель установлен во впускном трубопроводе между фильтром и нагнетателем, выполненным с возможностью использования для его привода энергии

25 ВыхлОпных газОВ, 5. Устройство по пп.1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчик нег посредственного расхода дизельного топлива выполнен в виде измерителя топлива, снабженного счетчиком разности потоков топлива и трубопроводом возврата избытка дизельного топлива, подсоединенным к топливному насосу и к баку с дизельным топливом.

6, Устройство по пп.1-4, о т л и35 ч а ю щ е е с я тем, что датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде чувствительного элемента с датчиком давления подкачки дизельного топлива и подсоединен к регулятору давления газа через преобразователь управляющего сигнала.

7. Устройство по пп.1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при ис45 пользовании на двигателе с наддувом за счет энергии выхлопных газов .. датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде датчика давления наддува, размещенного на вы-. ходе из нагнетателя и подсоединеннОго к регулятору давления газа через преобразователь управляющего сигнала.

1613001

Составитель В. Козлов

Редактор О. Головач Техред И.Дицык Корректор Т. Малец

Тираж 439

Заказ 3836

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, t01