Система живлення та регулювання частоти обертання газодизеля double common rail

1. Система живлення та регулювання частоти обертання газодизеля, що включає штатну акумулятивну паливну систему живлення дизельним паливом та регулювання частоти обертання типу Common Rail з паливним баком, фільтром, паливопідкачувальним насосом високого тиску, редукційним клапаном, датчиком тиску дизельного палива, загальною рейкою (Common Rail), штатним електронним блоком керування, що через штатні шини (кабелі) має електричний зв'язок з дизельними форсунками впорскування дизельного палива та з датчиками двигуна (у деяких випадках і з іншими датчиками транспортного засобу або стаціонарного дизеля, дизель-генератора чи електроагрегата), а також систему живлення та впорскування газового палива типу Common Rail з газовим(и) балоном(ами) з балонним вентилем, що містить запірний механічний та електромагнітний газовий клапан, газову магістраль, розподільчу хрестовину, з заправним вузлом та запірним електромагнітним газовим клапаном, газовий редуктор, газовий фільтр, загальну газову рейку (Common Rail) з газовими форсунками, при цьому кожна з газових форсунок за допомогою патрубка з'єднана з газовим соплом, що встановлено у кожному випускному патрубку між об'єднувальною трубою впускного колектора та впускним каналом, а з іншого боку загальна газова рейка (Common Rail) газовим патрубком зв'язана з сенсором, до того сенсор пневмомагістраллю зв'язаний з одного боку з газовим редуктором, а з іншого через сопло - з об'єднувальною трубою випускного колектора, яка відрізняється тим, що система регулювання додатково обладнана спеціальним електронним блоком керування з щонайменше одним мікроконтролером, що має електричний зв'язок з 2 (19) 1 3 29012 4 датчиками двигуна, наприклад з датчиком частоти 8. Система живлення та регулювання частоти обертання, та, за необхідності, з іншими обертання газодизеля за п. 1, яка відрізняється датчиками двигуна, а у деяких випадках і з іншими тим, що спеціальний електронний блок керування датчиками транспортного засобу або має електричний зв'язок з датчиком температури стаціонарного дизеля, дизель-генератора чи відпрацьованих газів. електроагрегата. 9. Система живлення та регулювання частоти 7. Система живлення та регулювання частоти обертання газодизеля за п. 1, яка відрізняється обертання газодизеля за п. 1, яка відрізняється тим, що спеціальний електронний блок керування тим, що спеціальний електронний блок керування має електричний зв'язок з датчиком температури має електричний зв'язок з датчиком тиску газового охолодної рідини двигуна. палива. Корисна модель відноситься до систем живлення та автоматичного регулювання двигунів внутрішнього згоряння і може бути використана при створенні двигунів, що працюють як тільки на дизельному паливі (за дизельним циклом), так і на дизельному та газовому паливах одночасно (за газодизельним циклом). Відома система регулювання частоти обертання транспортного газодизеля [Патент на корисну модель №26005, №13, опубл.27.08.2007, бюл. №13], що включає відцентровий датчик швидкості з рухомою муфтою, на якій шарнірно встановлений двоплечий важіль, одне плече якого зв'язано з важелем відключення подачі дизельного палива, а друге - з рейкою паливного насоса високого тиску, головний важіль, що взаємодіє з рухомою муфтою та через пружину з педаллю керування швидкісним режимом роботи двигуна, електронний блок керування з щонайменше з одним мікроконтролером, що має електричний зв'язок з електромеханічним виконавчим органом, датчиком частоти обертання, перемикачем режиму роботи «дизель» чи «газодизель», індикаторами режиму роботи «дизель» чи «газодизель», запірним газовим клапаном, при цьому електромеханічний виконавчий орган зв'язаний з повзуном, що через проміжну тягу зв'язаний з тягою рейки паливного насоса. Крім того, на кожному впускному колекторі двигуна встановлено щонайменше один електромеханічний орган керування подачею газового палива, що має електричний зв'язок з електронним блоком керування та кінематичний з дозатором газу зв'язаним газовою магістраллю з газоповітряним змішувачем. До того, електронний блок керування виконано з можливістю перепрограмування точок “запалювальної дози” дизельного палива. Крім того, електронний блок керування має електричний зв'язок з датчиками: падіння тиску газового палива, температури відпрацьованих газів, температури охолодної рідини двигуна, датчиком положення педалі (зв'язаним з педаллю керування швидкісним режимом роботи двигуна) та датчиком зворотного зв'язку положення електромеханічного виконавчого органу (що також має електричний зв'язок з електронним блоком керування). Недоліком такої конструкції є відсутність можливості використання такої системи регулювання частоти обертання транспортного газодизеля (що мають у своєму складі механічний регулятор частоти обертання транспортного газодизеля) для переобладнання сучасних транспортних дизелів (що мають у своєму складі сучасну акумулятивну паливну систему живлення та регулювання частоти обертання типа Common Rail) в газодизелі, а також нерівномірність величини подачі газового палива у кожному з циліндрів газодизеля і відсутність можливості її регулювання (що приводить до збільшення витрат газового палива). До того, відсутня можливості використання такої системи регулювання частоти обертання для переобладнання в газодизельні, як стаціонарних дизелів, так і дизель-генераторів та електро-агрегатів (що мають у своєму складі сучасну акумулятивну паливну систему живлення та регулювання частоти обертання типа Common Rail). В основу корисної моделі поставлена задача створити систему живлення та регулювання частоти обертання газодизеля, що за рахунок нових конструктивних елементів і зв'язків між ними дозволило б забезпечити можливість використання такої системи живлення та регулювання частоти обертання газодизеля для переобладнання сучасних дизелів (що мають у своєму складі сучасну акумулятивну паливну систему живлення та регулювання частоти обертання типа Common Rail) в газодизелі, а також забезпечити рівномірність величини подачі газового палива до кожного з циліндрів газодизеля. Поставлена задача вирішується тим, що система живлення та регулювання частоти обертання газодизеля, що включає штатну акумулятивну паливну систему живлення дизельним паливом та регулювання частоти обертання типа Common Rail з паливним баком, фільтром, паливо-підкачуючим насосом високого тиску, редукційним клапаном, датчиком тиску дизельного палива, загальною рейкою (Common Rail), штатним електронним блоком керування, що через штатні шини (кабелі) має електричний зв'язок з дизельними форсунками впорскування дизельного палива та з датчиками двигуна (у деяких випадках і з іншими датчиками транспортного засобу або стаціонарного дизеля, дизель-генератора чи електроагрегата), а також систему живлення та впорскування газового палива типа Common Rail з газовим балоном(ами) з балонним вентилем (що містить запірний 5 29012 6 механічний та електромагнітний газовий клапан), Крім того, спеціальний електронний блок газову магістраль, розподільчу хрестовину (з керування має електричний зв'язок з датчиком заправочним вузлом та запірним температури відпрацьованих газів. електромагнітним газовим клапаном), газовий Крім того, спеціальний електронний блок редуктор, газовий фільтр, загальну газову рейку керування має електричний зв'язок з датчиком (Common Rail) з газовими форсунками, при цьому температури охолодної рідини двигуна. кожна з газових форсунок за допомогою патрубка На Фіг.1 представлена кінематична схема з'єднана з газовим соплом, що встановлено у системи живлення та регулювання частоти кожному випускному патрубку між об'єднуючою обертання газодизеля. трубою впускного колектора та впускним каналом, Система живлення та регулювання частоти а з іншого боку загальна газова рейка (Common обертання газодизеля 1 містить штатну Rail) газовим патрубком зв'язана з сенсором, до акумулятивну паливну систему живлення того сенсор пневмомагістраллю зв'язан з одного дизельним паливом та регулювання частоти боку з газовим редуктором, а з іншого через сопло обертання типа Common Rail (на Фіг.1 цю систему з об'єднуючою трубою випускного колектора, позначено І, а елементи що входять до неї згідно з корисною моделлю, система живлення та обведено пунктирною лінією). До її складу регулювання додатково обладнана спеціальним входять: паливний бак 2, фільтр 3, паливоелектронним блоком керування з щонайменше з підкачуючий насос високого тиску 5, редукційний одним мікроконтролером, що має електричний клапан 6, датчик тиску 7 дизельного палива, зв'язок з перемикачем режиму роботи «дизель» чи загальна рейка (Common Rail) 8, дизельні «газодизель», індикаторами режиму роботи форсунки 9 впорскування дизельного палива, «дизель» чи «газодизель», запірними штатна шина 10 (кабелі) підвода сигналів від електромагнітними газовими клапанами, газовим датчиків двигуна (у деяких випадках і від інших редуктором, сенсором, газовими форсунками. датчиків транспортного засобу або стаціонарного Крім того, сигнал на керування дизельними дизеля, дизель-генератора чи електроагрегата) до форсунками від штатного електронного блоку штатного електронного блоку керування 11 керування передається від роз'єднаної (наприклад подачею дизельного палива. До того, штатний за допомогою кабельного рознімача(ів) штатної електронний блок керування 11 з'єднаний з шини (кабелів) через додаткову шину (кабелі) до дизельними форсунками 9 випорскування спеціального електронного блоку керування, при дизельного палива за допомогою шини 12 цьому при роботі за дизельним циклом величина (кабелів). подачі дизельного палива дизельними Крім того, система живлення та регулювання форсунками розраховується штатним частоти обертання газодизеля 1 містить електронним блоком керування, а при роботі за акумулятивну паливну систему живлення та газодизельним циклом, величина подачі впорскування газового палива типа Common Rail, «запалювальної дози» дизельного палива (на Фіг.1 цю систему позначено II, а елементи що дизельними форсунками та величина подачі входять до неї обведено штрих-пунктирною газового палива газовими форсунками лінією). До її складу входять: газовий балон(и) 13 з розраховується спеціальним електронним блоком балонним вентилем 14 (що містить запірний керування на основі аналізування спеціальним механічний 15 та електромагнітний газовий клапан електронним блоком керування сигналу на 16), газову магістраль 17, розподільчу хрестовину керування дизельними форсунками від штатного 18 (з заправочним вузлом 19 та запірним електронного блоку керування. електромагнітним газовим клапаном 20), газовий Крім того, до кожного впускного патрубка редуктор 21, газовий фільтр 22, загальну газову газодизеля підводиться газове паливо від одної рейку (Common Rail) 23 з газовими форсунками або більше газових форсунок. 24. Крім того, спеціальний електронний блок Кожна з газових форсунок 24 за допомогою керування виконано з можливістю патрубка 25 з'єднана з газовим соплом 26, що перепрограмування точок “запалювальної дози” встановлено у кожному випускному патрубку 27 дизельного палива. між об'єднуючою трубою 28 впускного колектора Крім того, спеціальний електронний блок та впускним каналом 29. З іншого боку загальна керування виконано з можливістю газова рейка (Common Rail) 23 газовим патрубком перепрограмування моменту та часу відкриття зв'язана з сенсором 30. До того між розподільчою кожної газової форсунки. хрестовиною 18 та газовим редуктором 21 Крім того, спеціальний електронний блок встановлено датчик 31 тиску газу. керування через шину (кабелі), паралельну У свою чергу, сенсор 30 пневмо-магістраллю штатній шині (кабелям) має електричний зв'язок з 32 зв'язан з одного боку з газовим редуктором 21, деякими датчиками двигуна (наприклад з а з іншого через сопло 33 з об'єднуючою трубою датчиком частоти обертання та за необхідності з 28 випускного колектора. іншими датчиками двигуна, а у деяких випадках і з До того, газовий редуктор 21 обладнано іншими датчиками транспортного засобу або датчиком температури 34 охолодної рідини, а стаціонарного дизеля, дизель-генератора чи газодизель 1 датчиком температури 35 електро-агрегата). відпрацьованих газів встановленим у випускному Крім того, спеціальний електронний блок колекторі 36. керування має електричний зв'язок з датчиком Спеціальний електронний блок керування 37 з тиску газового палива. мікроконтролером(ами) має електричний зв'язок з 7 29012 8 запірними електромагнітними газовими клапанами надходять до нього по штатній шині 10 (кабелям), 16 та 20, газовим редуктором 21, газовими через електронно з'єднану (замкнуту) шину 13 форсунками 24, сенсором 30, датчиком тиску газу (кабелі), керує дизельними форсунками 9 у бік 31, датчиком температури охолоджуючої рідини зменшення подачі дизельного палива. Потужність двигуна 34, датчиком температури відпрацьованих двигуна зменшується до рівня, відповідного газів 35, перемикачем 38 режиму роботи «дизель» потужності навантаження, що діє на нього. При чи «газодизель», індикатором режиму роботи 39 значному зростанні частоти обертання штатний «дизель» та індикатором режиму роботи 40 електронний блок керування 11 подачею «газодизель». До того, спеціальний електронний дизельного палива повністю вимикає подачу блок керування 37 через шину 41 (кабелі), палива дизельними форсунками 9. паралельну штатній шині 10 (кабелям), має Для роботи за газодизельним циклом електричний зв'язок з деякими датчиками двигуна (одночасно на дизельному та газовому паливах) (наприклад з датчиком частоти обертання та за перемикач 38 режиму роботи «дизель» чи необхідності з іншими датчиками двигуна, а у «газодизель» має бути у положенні, що відповідає деяких випадках і з іншими датчиками режиму роботи «газодизель». При цьому транспортного засобу або стаціонарного дизеля, спеціальний електронний блок керування 37 через дизель-генератора чи електро-агрегата). Крім того, шину 43 (кабелі), кабельний рознімач(і) 42 та шину шину 12 (кабелі) що у штатній системі керування 13 (кабелі) подає сигнал керування дизельними частити обертання дизеля з'єднує дизельні форсунками 9, що відповідає величині форсунки 9 та штатний електронний блок запрограмованої «запалювальної дози» керування 11 подачею дизельного палива, має дизельного палива визначеної спеціальним бути роз'єднано (наприклад за допомогою електронним блоком керування 37 у відповідності кабельного рознімача(ів) 42) через який шиною 43 з даним швидкісним режимом роботи двигуна. (кабелями) шину 13 (кабелі) з'єднують з Одночасно з цим спеціальний електронний блок спеціальним електронним блок керування 37. До керування 37 подає сигнал до запірних того, спеціальний електронний блок керування 37 електромагнітних газових клапанів 16 та 20, які з мікроконтролером(ами) виконано з можливістю відкриваються, пропускаючи газове паливо від перепрограмування величини подачі газового балона(ів) 13 до газового редуктора 21, запрограмованої “запалювальної дози” дизельного фільтра 22, загальної газової рейки (Common Rail) палива та величини подачі газового палива 23 та до газових форсунок 24. При цьому газовий форсунками 24 за допомогою комп'ютера 44 чи редуктор 21 стабілізує тиск газу на загальній іншого приладу. газовій рейці (Common Rail) 23 на вході до газових Працює регулятор у такий спосіб. форсунок 33, а сенсор 39 в якійсь мірі збільшує Для роботи на одному дизельному паливі (за його при збільшенні вакууму у пневмомагістралі дизельним циклом) перемикач 38 режиму роботи 41, що під'єднана соплом 33 до об'єднаної труби «дизель» чи «газодизель» має бути у положенні впускного колектору 28. що відповідає режиму роботи «дизель». При До того, спеціальний електронний блок цьому спеціальний електронний блок керування 37 керування 37 управляє відкриттям кожної газової знімає напругу з запірних електромагнітних форсунки 24, від якої газ через патрубок 25 газових клапанів 16 і 20, та не подає сигнали потрапляє до сопла 26 і далі через впускний керування до газових форсунок 24. колектор 27 (де змішується з повітрям) та Електромагнітні газові клапани 16 та 20 випускний канал 29 газоповітряна суміш потрапляє перекривають подачу газового палива до до циліндрів газодизеля 1, де вона підпалюється редуктора 21 та загальної газової рейки (Common «запалювальною дозою» дизельного палива Rail) 23 з газовими форсунками 24. До того, впорскнутого штатною дизельною форсункою 9. спеціальний електронний блок керування 37 При цьому час та момент відкриття газових підключає індикатор режиму роботи 39 «дизель» форсунок 24 визначається спеціальним (який сигналізує що двигун працює у режимі електронним блоком керування 37 за роботи «дизель») і відключає індикатор режиму результатами опитування датчиків. До того, роботи 40 «газодизель». Крім того, спеціальний спеціальний електронний блок керування 37 електронний блок керування 37 через шину 43 підключає індикатор режиму роботи 40 (кабелі) електронно з'єднує (замикає) саму на себе «газодизель» (який сигналізує що двигун працює у (механічно роз'єднану за допомогою кабельного режимі роботи «газодизель») і відключає режиму рознімача(ів) 42) шину 12 (кабелі), через яку(і) він роботи 39 «дизель». керує дизельними форсунками 9. В результаті При зменшенні навантаження на двигун керування подачею дизельного палива, що зростає частота обертання його колінчастого валу. впорскується до циліндра(ів) газодизеля 1 (який у При зростанні частоти обертання спеціальний цей час працює за дизельним циклом) дизельними електронний блок керування 37 розраховує форсунками 9, здійснюється штатним необхідну величину «запалювальної дози» електронним блоком керування 11 за його дизельного палива та через шину 43 (кабелі), штатною програмою. кабельний рознімач(і) 42 та шину 12 (кабелі), керує При зменшенні навантаження на двигун подачею «запалювальної дози» дизельного зростає частота обертання його колінчастого валу. палива, що впорскується до циліндра(ів) При зростанні частоти обертання штатний газодизеля 1 (який у цей час працює за електронний блок керування 11 подачею газодизельним циклом) дизельними форсунками дизельного палива за сигналами від датчиків, що 9. При цьому, спеціальний електронний блок 9 29012 10 керування37 управляє газовими форсунками 24 до зменшення витрат газового палива та таким чином, що циклова подача газового палива, поліпшення екологічних показників газодизеля. що потрапляє до кожного з циліндрів газодизеля 1, зменшується. При значному зменшенні навантаження, частота обертання газодизеля 1 буде зростати і форсунки 24 за сигналами керування спеціального електронного блоку керування 37 поступово відключають подачу газового палива. Після цього спеціальний електронний блок керування 37 буде зменшувати і у подальшому повністю виключе подачу “запалювальної дози” дизельного палива. При падінні тиску газового палива, до наперед заданого, за сигналом з датчика тиску газа 31, спеціальний електронний блок керування 37 автоматично переводить двигун з режиму роботи «газодизель» у режим роботи «дизель». При цьому індикатор режиму роботи 39 «дизель» включається, а індикатор режиму роботи 40 «газодизель» виключається. За сигналом датчика температури відпрацьованих газів 36 при підвищенні температури відпрацьованих газів, спеціальний електронний блок керування 37 подає сигнал до газових форсунок 24 на змінення подачі газового палива та одночасно через шину 43 (кабелі), кабельний рознімач(і) 42 та шину 12 (кабелі) подає сигнал до дизельних форсунок 9 збільшуючи величину «запалювальної дози» дизельного палива. У разі подальшого зростання температури відпрацьованих газів, більше попередньо заданої, спеціальний електронний блок керування 37, автоматично переводить двигун з режиму роботи «газодизель» у режим роботи «дизель». При підвищення температури охолодної рідини двигуна більше попередньо заданої, за сигналом датчика температури охолодної рідини 34 (або штатним датчиком температури охолодної рідини двигуна що підключено до штатної шини 10), спеціальний електронний блок керування 37, автоматично переводить двигун з режиму роботи «газодизель» у режим роботи «дизель». До того, після запуску двигуна, і переведенні перемикача 38 режимів роботи у положення «газодизель», двигун перейде з режиму роботи «дизель» у режим роботи «газодизель» тільки тоді, коли температура охолодної рідини стане більше наперед заданої. Застосування запропонованого регулятора дозволяє використовувати як дизельне, так і газове паливо для дизелів з сучасними акумулятивними паливними системами живлення та регулювання частоти обертання дизельного палива типа Common Rail, а також можливість корекції “запалювальної дози” дизельного палива в залежності від швидкісного та навантажувального режиму роботи двигуна, що дозволяє зменшити витрати дизельного палива при роботі за газодизельним циклом, а також забезпечити рівномірність циклової подачі газового палива до кожного з циліндрів газодизеля (за рахунок точного впорскування газовими форсунками необхідної циклової подачі газового палива для кожного швидкісного та навантажувального режимі роботи), що приведе