Система подачи газа в двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: система содержит баллон 1 со сжиженным газом, двухкамерный карбюратор-смеситель 2, газовую магистраль 7, электромагнитную форсунку 8, размещенную на выходе из магистрали 7 за дроссельными заслонками 5, 6, электронный блок управления, связанный с датчиком 9 частоты вращения вала двигателя, испаритель газа в виде ресивера 10 с теплообменником 11, сообщенным с системой охлаждения двигателя, снабженный входным электронным клапаном 12. Между газовой полостью ресивера 10 и выходом форсунки 8 установлен дифференциальный датчик 13 давления газа, имеющий электрическую связь с клапаном 12. Между воздушной полостью на входе в карбюратор-смеситель 2 и зоной минимального сечения каждого диффузора 3, 4 установлены дифференциальные датчики 14, 15 давления воздуха. Электронный блок управления выполнен в виде двух интеграторов 16, 17, усилителя-преобразователя 18, дифференцирующего звена 19, сумматора 20 и блока-преобразователя 21. Выход блока-преобразователя 21 подключен к форсунке 8. Оптимальный для перемешивания газа и воздуха перепад давления газа между газовой полостью ресивера 10 и выходом форсунки 8 поддерживается с помощью датчика 13, по командам которого открывается или закрывается клапан 12, обеспечивающий подвод газа в ресивер 10. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам подачи газа в карбюраторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Известна система подачи газа в карбюраторный ДВС с электронным управлением [1] , в состав которой входит баллон со сжиженным газом, карбюратор-смеситель с диффузором и дроссельной заслонкой, редуктор-испаритель, дроссель с проходным сечением, регулируемым с помощью электронного блока управления на основании обработки сигналов от датчиков частоты вращения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки и давления газа в редукторе-испарителе.

К недостаткам такой системы относятся следующие: трудность обеспечения высокой точности регулирования проходного сечения дросселя на различных режимах работы двигателя; нестабильность перепада давления газа на дросселе; конструктивная сложность редуктора-испарителя; отсутствие учета возможных изменений давления воздуха на входе в карбюратор-смеситель при засорении воздушного фильтра; неучет инерционности элементов системы при формировании топливной смеси и особенностей дискретной подачи топлива в цилиндры ДВС. Все это снижает надежность системы и экономичность ДВС на различных режимах его работы.

Частично эти недостатки устраняются в системе подачи газа в ДВС [2] , являющейся прототипом изобретения. Данная система содержит двухкамерный карбюратор-смеситель с диффузорами и дроссельными заслонками, воздушную полость на входе в карбюратор-смеситель, баллон со сжиженным газом, газовую магистраль, испаритель газа, электромагнитные форсунки, размещенные за дроссельными заслонками на выходе из магистрали, электронный блок управления, связанный с датчиком частоты вращения вала двигателя, датчики положения дроссельной заслонки и давления топливной смеси во впускном трубопроводе. Электронный блок управления содержит логическое устройство, преобразователь частоты, усилители тока форсунок, частотные компараторы, преобразователи частоты, преобразователь давления и расширитель.

В этой системе возможности регулирования расхода газа расширяются за счет использования трех электромагнитных форсунок и обеспечения высокой частоты (100. . . 790 Гц) их включения при постоянной продолжительности открытого состояния форсунок, что позволяет повысить экономичность двигателя на различных режимах его работы. Однако при этом возрастает количество используемых в системе электромагнитных форсунок, высокая частота их включений предъявляет высокие требования к форсункам как по динамическим характеристикам, так и по надежности.

Ряд других недостатков, отмеченных у предыдущей системы, характерны и для этой системы подачи газа в ДВС с электронным управлением: наличие редуктора сложной конструкции снижает надежность системы, возможные изменения давления воздуха на входе в карбюратор-смеситель при засорении воздушного фильтра приводят к непредвиденным отклонениям соотношения состава топливной смеси от рационального на данном режиме; эта система не учитывает инерционность своих элементов и дискретность процесса подачи топливной смеси в цилиндры ДВС. В последнем случае важно обеспечить оптимальное соотношение состава топливной смеси в рамках порции, поступающей в цилиндр ДВС за один цикл.

Целью изобретения является повышение надежности системы и экономичности двигателя на различных режимах его работы.

Поставленная цель в системе подачи газа ДВС, содержащей двухкамерный карбюратор-смеситель, баллон со сжиженным газом, газовую магистраль, испаритель газа, электромагнитные форсунки, размещенные на выходе из магистрали за дроссельными заслонками, и электронный блок управления, связанный с датчиком частоты вращения вала двигателя, достигается за счет того, что испаритель газа выполнен в виде ресивера с теплообменником, сообщенным с системой охлаждения двигателя, и снабжен входным электромагнитным клапаном, между газовой полостью ресивера и выходом электромагнитной форсунки установлен дифференциальный датчик давления газа, имеющий электрическую связь с входным электромагнитным клапаном, между воздушной полостью на входе в карбюратор-смеситель и зоной минимального сечения каждого диффузора установлен дифференциальный датчик давления воздуха, электронный блок управления выполнен в виде двух интеграторов, усилителя-преобразователя, дифференцирующего звена, сумматора и блока-преобразователя, при этом первый вход каждого интегратора подсоединен к одному из дифференциальных датчиков давления воздуха, а второй вход каждого интегратора соединен с датчиком частоты вращения вала двигателя, выходы интеграторов подключены соответственно к первому и второму входам усилителя-преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора и через дифференцирующее звено с вторым входом сумматора, а выход последнего подключен к первому входу блока-преобразователя, второй вход которого соединен с датчиком частоты вращения вала двигателя, причем выход блока-преобразователя подключен к электромагнитной форсунке.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема системы подачи газа в двигатель внутреннего сгорания.

Система содержит баллон 1 со сжиженным газом, двухкамерный карбюратор-смеситель 2 с диффузорами 3, 4 и дроссельными заслонками 5, 6, воздушную полость на входе в карбюратор-смеситель 2, газовую магистраль 7, электромагнитную форсунку 8, размещенную на выходе из магистрали 7 за дроссельными заслонками 5, 6, электронный блок управления, связанный с датчиком 9 частоты вращения вала двигателя, испаритель газа в виде ресивера 10 с теплообменником 11, сообщенным с системой охлаждения двигателя, снабженный входным электромагнитным клапаном 12, а между газовой полостью ресивера 10 и выходом электромагнитной форсунки 8 установлен дифференциальный датчик 13 давления газа, имеющий электрическую связь с входным электромагнитным клапаном 12, между воздушной полостью на входе в карбюратор-смеситель 2 и зоной минимального сечения каждого диффузора 3, 4 установлены дифференциальные датчики 14, 15 давления воздуха.

Электронный блок управления выполнен в виде двух интеграторов 16, 17, усилителя-преобразователя 18, дифференцирующего звена 19, сумматора 20 и блока-преобразователя 21, при этом первый вход каждого интегратора 16, 17 подсоединен к одному из дифференциальных датчиков 14, 15 давления воздуха, а второй вход каждого интегратора 16, 17 соединен с датчиком 9 частоты вращения вала двигателя, выходы интеграторов 16, 17 подключены соответственно к первому и второму входам усилителя-преобразователя 18, выход которого соединен с первым входом сумматора 20 и через дифференцирующее звено 19 с вторым входом сумматора 20, а выход сумматора 20 подключен к первому входу блока-преобразователя 21, второй вход которого соединен с датчиком 9 частоты вращения вала двигателя, причем выход блока-преобразователя 21 подключен к электромагнитной форсунке 8.

Баллон 1 со сжиженным газом оборудован блоком арматуры 22, включающим в себя заправочный штуцер 23, заправочный вентиль 24, указатель 25 уровня сжиженного газа и отсечной электромагнитный клапан 26.

Система работает следующим образом.

Подключение системы подачи газа в ДВС, работающий как на бензиновом, так и на газовом (сжиженном) топливах, происходит путем закрытия отсечного электромагнитного клапана (на чертеже не показан) в системе подачи бензина и открытия отсечного электромагнитного клапана 26 в системе подачи газа. В процессе работы двигателя на том или ином режиме (при определенном положении дроссельных заслонок и частоте вращения коленчатого вала двигателя) электрические сигналы с дифференциальных датчиков 14, 15 давления воздуха, установленных в воздушных полостях карбюратора-смесителя 2 и измеряющих перепады давления воздуха между воздушной полостью на входе в карбюратор-смеситель 2 и зонами минимальных сечений диффузоров 3, 4, подаются на интеграторы 16, 17, где обеспечивается интегрирование этих сигналов по командам датчика 9 частоты вращения вала двигателя за период цикла. Далее эти сигналы с интеграторов 16, 17 поступают на усилитель-преобразователь 18, в котором происходит их усиление, суммирование и преобразование - расчет по формуле для массового расхода воздуха с учетом коэффициентов расхода и площадей минимальных сечений диффузоров, плотности воздуха, т. е. на выходе из усилителя-преобразователя 18 получается электрический сигнал, являющийся электрическим аналогом массового расхода воздуха за цикл. Затем этот сигнал, поступающий в дифференцирующее звено 19, дифференцируется и умножается на величину времени, учитывающего инерционность элементов системы и период задержки поступления порции топливной смеси в цилиндры ДВС. Сигналы с усилителя-преобразователя 18 и дифференцирующего звена 19 складываются в сумматоре 20 и поступают на вход в блок-преобразователь 21, где в зависимости от режима работы двигателя, оцениваемого по командам датчика 9, определяется требуемая масса порции газа, обеспечивающая оптимальное значение соотношения состава получаемой в цикле порции топливной смеси. Блок-преобразователь выдает команду соответствующей продолжительности в цикле на открытие электромагнитной форсунки 8. Частота срабатывания форсунки 8 кратна частоте вращения коленчатого вала и зависит от числа цилиндров ДВС. Газ в сжиженном виде подается из баллона 1 при открытом входном электромагнитном клапане 12 в ресивер 10, в котором за счет подвода энергии через теплообменник 11 от системы охлаждения двигателя происходит перевод горючего из сжиженного состояния в газообразное. В этом состоянии газ поступает по газовой магистрали 7 и через электромагнитную форсунку 8 в карбюратор-смеситель 2. Постоянный, причем оптимальный с точки зрения эффективного перемешивания газа и воздуха, перепад давления газа между газовой полостью ресивера 10 и выходом электромагнитной форсунки 8 поддерживается с помощью дифференциального датчика 13 давления газа, установленного между этими полостями и по командам которого открывается или закрывается входной электромагнитный клапан 12, обеспечивающий необходимый подвод газа в ресивер 10.

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность системы и экономичность двигателя на различных режимах его работы. (56) 1. Заявка ФРГ N 3302428, кл. F 02 D 19/02, опублик. 1983.

2. Авторское свидетельство СССР N 1328569, кл. F 02 M 21/02, 1986.

Формула изобретения

СИСТЕМА ПОДАЧИ ГАЗА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая двухкамерный карбюратор-смеситель с диффузорами и дроссельными заслонками, воздушную полость на входе в карбюратор-смеситель, баллон со сжиженным газом, газовую магистраль, испаритель газа, электромагнитную форсунку, размещенную на выходе из магистрали за дроссельными заслонками, и электронный блок управления, связанный с датчиком частоты вращения вала двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, испаритель газа выполнен в виде ресивера с теплообменником, сообщенным с системой охлаждения двигателя, и снабжен входным электромагнитным клапаном, между газовой полостью ресивера и выходом электромагнитной форсунки установлен дифференциальный датчик давления газа, имеющий электрическую связь с входным электромагнитным клапаном, между воздушной полостью на входе в карбюратор-смеситель и зоной минимального сечения каждого диффузора установлен дифференциальный датчик давления воздуха, электронный блок управления выполнен в виде двух интеграторов, усилителя-преобразователя, дифференцирующего звена, сумматора и блока-преобразователя, при этом первый вход каждого интегратора подсоединен к одному из дифференциальных датчиков давления воздуха, а второй вход каждого интегратора соединен с датчиком частоты вращения вала двигателя, выходы интеграторов подключены соответственно к первому и второму входам усилителя-преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора и через дифференцирующее звено с вторым входом сумматора, а выход последнего подключен к первому входу блока-преобразователя, второй вход которого соединен с датчиком частоты вращения вала двигателя, причем выход блока-преобразователя подключен к электромагнитной форсунке.

РИСУНКИ

Рисунок 1