Водородный двигатель внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: система топливоподачи водородного двигателя 1 внутреннего сгорания содержит магистраль подачи водорода во впускной трубопровод 2 двигателя, установленный в ней дроссель 3 переменного сечения. Дроссель 3 выполнен в виде двух регулируемых жиклеров 4 и 5. В жиклере 4 установлена игла 6, связанная с датчиком 7 частоты вращения двигателя, и неподвижное седло 8. В жиклере 5 размещен подвижный дозатор, выполненный в виде профилированного вытеснителя 9, установленного в неподвижном отверстии корпуса жиклера и связанного с органом 10 управления режимом работы. Вытеснитель 9 установлен с возможностью взаимодействия с проходным отверстием 11 жиклера 5. Система топливоподачи также содержит систему зажигания с регулятором 12 опережения зажигания, с которым связан орган 10. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания газообразным топливом с качественным или смешанным регулированием мощности.

Известна система топливоподачи в двигателе, имеющем газовый клапан, сблокированный с дроссельной заслонкой.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является система топливоподачи водородного двигателя внутреннего сгорания, содержащая магистраль подачи водорода во впускной трубопровод двигателя, установленный в ней дроссель переменного сечения, игла которого связана с центробежным датчиком частоты вращения, а подвижный дозатор - с органом управления режимом работы, и систему зажигания с регулятором опережения зажигания.

Недостатком данной системы топливоподачи является низкая надежность гибкой связи подвижного жиклера с трубопроводом и отсутствие корректировки угла опережения зажигания по нагрузке, что значительно ухудшает точность регулирования водородного двигателя, снижает эффективность его работы.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя.

Цель достигается тем, что в системе топливоподачи водородного двигателя внутреннего сгорания, содержащей магистраль подачи водорода во впускной трубопровод двигателя, установленный в ней дроссель переменного сечения, игла которого связана с центробежным датчиком частоты вращения, а подвижный дозатор - с органом управления режимом работы, систему зажигания с регулятором опережения зажигания, согласно изобретению, дроссель переменного сечения выполнен в виде двух регулируемых жиклеров, в одном из которых установлена игла, связанная с датчиком частоты вращения, и неподвижное седло, а в другом подвижный дозатор выполнен в виде профилированного вытеснителя и установлен в неподвижном отверстии, причем орган управления режимом работы дополнительно связан с регулятором опережения зажигания.

По сравнению с прототипом улучшается точность регулирования подачи водорода, подаваемого в двигатель в зависимости от изменения нагрузки и скоростного режима работы двигателя, т. е. повышается эффективность работы двигателя. Это достигается за счет дозирования водорода двумя жиклерами переменного сечения, которые соединены последовательно. Один из них обеспечивает изменение расхода водорода в зависимости от нагрузки, а другой ограничивает расход водорода в зависимости от скоростного режима двигателя. При этом осуществляется корректировка угла опережения зажигания только по нагрузке.

Последовательное включение жиклеров позволяет на режимах, близких к максимальной нагрузке, исключить перерасход топлива за счет ограничения его подачи, а точная установка угла опережения зажигания позволяет сжигать водород с максимальной эффективностью.

Предлагаемая система топливоподачи реализована на двигателе УМЗ-451 МП, предназначенном для автопогрузчика 4092.

На чертеже представлена схема системы топливоподачи водородного двигателя внутреннего сгорания.

Система топливоподачи водородного двигателя 1 внутреннего сгорания содержит магистраль подачи водорода во впускной трубопровод 2 двигателя, установленный в ней дроссель 3 переменного сечения. Дроссель 3 выполнен в виде двух регулируемых жиклеров 4 и 5. В жиклере 4 установлена игла 6, связанная с датчиком 7 частоты вращения двигателя, и неподвижное седло 8. В жиклере 5 размещен подвижный дозатор, выполненный в виде профилированного вытеснителя 9, установленного в неподвижном отверстии корпуса жиклера и связанного с органом 10 управления режимом работы. Вытеснитель 9 установлен с возможностью взаимодействия с проходным отверстием 11 жиклера 5. Система топливоподачи также содержит систему зажигания с регулятором 12 опережения зажигания, с которым связан орган 10.

Работа системы топливоподачи осуществляется следующим образом.

При воздействии на орган 10 изменяется положение профилированного вытеснителя 9 жиклера 5 относительно проходного отверстия 11 и одновременно изменяется положение связанного с органом 10 регулятора 12 опережения зажигания, т. е. при изменении положения органа управления в соответствии с нагрузкой двигателя изменяется расход водорода и корректируется угол опережения зажигания. Положение вытеснителя 9 относительно отверстия 11 регулирует расход водорода через жиклер 5. Водород от жиклера 5 через отверстие 11 поступает к жиклеру 4, регулируемому иглой 6, связанной с датчиком 7 частоты, который устанавливает проходное сечение неподвижного седла 8, соответствующее заданному скоростному режиму. При изменении скоростного режима под воздействием внешней нагрузки, например, в сторону разгона двигателя (нагрузка уменьшается) датчик 7 перемещает иглу 6 влево (по чертежу), что приводит к увеличению проходного сечения и расхода водорода через жиклер 4. При этом также увеличивается и расход воздуха. Однако расход воздуха растет быстрее, чем расход водорода, что обусловлено давлением водорода перед дросселем 3 и конечными проходными сечениями жиклеров 4 и 5, и при полном сбросе нагрузки двигатель разгоняется до скорости, при которой энергия топлива расходуется на механические потери в двигателе. При уменьшении скоростного режима (рост нагрузки) игла 6, связанная с датчиком частоты, перемещается вправо (по чертежу) и уменьшает проходное сечение неподвижного седла 8 таким образом, чтобы коэффициент избытка воздуха α не превосходил установленный уровень. Таким образом жиклер 5 выполняет функцию ограничителя α. (56) Патент США N 4421072, кл. F 02 B 75/12, опубл. 1983.

Формула изобретения

ВОДОРОДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий магистраль подачи водорода во впускной трубопровод двигателя, установленный в ней дроссель переменного сечения, игла которого связана с центробежным датчиком частоты вращения, а подвижный дозатор - с органом управления режимом работы, и систему зажигания с регулятором опережения зажигания, отличающийся тем, что дроссель переменного сечения выполнен в виде двух регулируемых жиклеров, в одном из которых установлена игла, связанная с датчиком частоты вращения, и неподвижное седло, а в другом подвижный дозатор выполнен в виде профилированного вытеснителя и установлен в неподвижном отверстии, причем орган управления режимом работы дополнительно связан с регулятором опережения зажигания.

РИСУНКИ

Рисунок 1