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, паливопідкачуючим 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 заправочним 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'єднуючою 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'єднуючою трубою випускного колектора, яка відрізняється тим, що система регулювання додатково обладнана електронним блоком керування з що 2 (19) 1 3 88519 4 яких випадках і з іншими датчиками транспортного тим, що спеціальний електронний блок керування засобу або стаціонарного дизеля, дизельмає електричний зв'язок з датчиком температури генератора чи електроагрегата). відпрацьованих газів. 7. Система живлення та регулювання частоти 9. Система живлення та регулювання частоти обертання газодизеля за п. 1, яка відрізняється обертання газодизеля за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок керування має електритим, що електронний блок керування має електричний зв'язок з датчиком тиску газового палива. чний зв'язок з датчиком температури охолодної 8. Система живлення та регулювання частоти рідини двигуна. обертання газодизеля за п. 1, яка відрізняється Винахід відноситься до систем живлення та автоматичного регулювання двигунів внутрішнього згоряння і може бути використаний 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 зворотнього 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 можливость 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 винаходу 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 механічний та електромагнітний газовий клапан), газову магістраль, розподільчу хрестовину (з заправочним 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'єднуючою 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'я 5 88519 6 заний з одного боку з газовим редуктором, а з інфільтр 3, паливо-підкачуючий насос високого тисшого через сопло з об'єднуючою трубою випускноку 5, редукційний клапан 6, датчик тиску 7 дизельго колектора, згідно з корисною моделлю, система ного палива, загальна рейка (Common Rail) 8, диживлення та регулювання додатково обладнана зельні форсунки 9 впорскування дизельного спеціальним електронним блоком керування з щопалива, штатна шина 10 (кабелі) підвода сигналів найменше з одним мікроконтролером, що має від датчиків двигуна (у деяких випадках і від інших електричний зв'язок з перемикачем режиму роботи датчиків транспортного засобу або стаціонарного «дизель» чи «газодизель», індикаторами режиму дизеля, дизель-генератора чи електроагрегата) до роботи «дизель» чи «газодизель», запірними елештатного електронного блоку керування 11 подактромагнітними газовими клапанами, газовим речею дизельного палива. До того, штатний електдуктором, сенсором, газовими форсунками. ронний блок керування 11 з'єднаний з дизельними Крім того, сигнал на керування дизельними форсунками 9 випорскування дизельного палива форсунками від штатного електронного блоку кеза допомогою шини 12 (кабелів). рування передається від роз'єднаної (наприклад Крім того, система живлення та регулювання за допомогою кабельного рознімача(ів) штатної частоти обертання газодизеля 1 містить акумуляшини (кабелів) через додаткову шину (кабелі) до тивну паливну систему живлення та впорскування спеціального електронного блоку керування, при газового палива типа Common Rail, (на Фіг. 1 цю цьому при роботі за дизельним циклом величина систему позначено II, а елементи що входять до подачі дизельного палива дизельними форсунканеї обведено штрих-пунктирною лінією). До її ми розраховується штатним електронним блоком складу входять: газовий балон(и) 13 з балонним керування, а при роботі за газодизельним циклом, вентилем 14 (що містить запірний механічний 15 величина подачі «запалювальної дози» дизельнота електромагнітний газовий клапан 16), газову го палива дизельними форсунками та величина магістраль 17, розподільчу хрестовину 18 (з заподачі газового палива газовими форсунками розправочним вузлом 19 та запірним електромагнітраховується спеціальним електронним блоком ним газовим клапаном 20), газовий редуктор 21, керування на основі аналізування спеціальним газовий фільтр 22, загальну газову рейку (Common електронним блоком керування сигналу на керуRail) 23 з газовими форсунками 24. вання дизельними форсунками від штатного елекКожна з газових форсунок 24 за допомогою тронного блоку керування. патрубка 25 з'єднана з газовим соплом 26, що Крім того, до кожного впускного патрубка газовстановлено у кожному випускному патрубку 27 дизеля підводиться газове паливо від одної або між об'єднуючою трубою 28 впускного колектора більше газових форсунок. та впускним каналом 29. З іншого боку загальна Крім того, спеціальний електронний блок керугазова рейка (Common Rail) 23 газовим патрубком вання виконано з можливістю перепрограмування зв'язана з сенсором 30. До того між розподільчою точок "запалювальної дози" дизельного палива. хрестовиною 18 та газовим редуктором 21 встаноКрім того, спеціальний електронний блок керувлено датчик 31 тиску газу. вання виконано з можливістю перепрограмування У свою чергу, сенсор 30 пневмо-магістраллю моменту та часу відкриття кожної газової форсун32 зв'язаний з одного боку з газовим редуктором ки. 21, а з іншого через сопло 33 з об'єднуючою труКрім того, спеціальний електронний блок керубою 28 випускного колектора. вання через шину (кабелі), паралельну штатній До того, газовий редуктор 21 обладнано датшині (кабелям) має електричний зв'язок з деякими чиком температури 34 охолодної рідини, а газодидатчиками двигуна (наприклад з датчиком частоти зель 1 датчиком температури 35 відпрацьованих обертання та за необхідності з іншими датчиками газів встановленим у випускному колекторі 36. двигуна, а у деяких випадках і з іншими датчиками Спеціальний електронний блок керування 37 з транспортного засобу або стаціонарного дизеля, мікроконтролером(ами) має електричний зв'язок з дизель-генератора чи електро-агрегата). запірними електромагнітними газовими клапанами Крім того, спеціальний електронний блок керу16 та 20, газовим редуктором 21, газовими форсування має електричний зв'язок з датчиком тиску нками 24, сенсором 30, датчиком тиску газу 31, газового палива. датчиком температури охолоджуючої рідини двиКрім того, спеціальний електронний блок керугуна 34, датчиком температури відпрацьованих вання має електричний зв'язок з датчиком темпегазів 35, перемикачем 38 режиму роботи «дизель» ратури відпрацьованих газів. чи «газодизель», індикатором режиму роботи 39 Крім того, спеціальний електронний блок керу«дизель» та індикатором режиму роботи 40 «газовання має електричний зв'язок з датчиком темпедизель». До того, спеціальний електронний блок ратури охолодної рідини двигуна. керування 37 через шину 41 (кабелі), паралельну На Фіг. 1 представлена кінематична схема сиштатній шині 10 (кабелям), має електричний зв'ястеми живлення та регулювання частоти обертанзок з деякими датчиками двигуна (наприклад з ня газодизеля. датчиком частоти обертання та за необхідності з Система живлення та регулювання частоти іншими датчиками двигуна, а у деяких випадках і з обертання газодизеля 1 містить штатну акумуляіншими датчиками транспортного засобу або стативну паливну систему живлення дизельним паціонарного дизеля, дизель-генератора чи електроливом та регулювання частоти обертання типа агрегата). Крім того, шину 12 (кабелі) що у штатній Common Rail (на Фіг. 1 цю систему позначено І, а системі керування частоти обертання дизеля з'єделементи що входять до неї обведено пунктирною нує дизельні форсунки 9 та штатний електронний лінією). До її складу входять: паливний бак 2, блок керування 11 подачею дизельного палива, 7 88519 8 має бути роз'єднано (наприклад за допомогою відкриваються, пропускаючи газове паливо від кабельного рознімача(ів) 42) через який шиною 43 газового балона(ів) 13 до газового редуктора 21, (кабелями) шину 13 (кабелі) з'єднують з спеціальфільтра 22, загальної газової рейки (Common Rail) ним електронним блоком керування 37. До того, 23 та до газових форсунок 24. При цьому газовий спеціальний електронний блок керування 37 з мікредуктор 21 стабілізує тиск газу на загальній газороконтролером(ами) виконано з можливістю перевій рейці (Common Rail) 23 на вході до газових програмування величини подачі запрограмованої форсунок 33, а сенсор 39 в якійсь мірі збільшує "запалювальної дози" дизельного палива та велийого при збільшенні вакууму у пневмомагістралі чини подачі газового палива форсунками 24 за 41, що під'єднана соплом 33 до об'єднаної труби допомогою комп'ютера 44 чи іншого приладу. впускного колектору 28. Працює регулятор у такий спосіб. До того, спеціальний електронний блок керуДля роботи на одному дизельному паливі (за вання 37 управляє відкриттям кожної газової фордизельним циклом) перемикач 38 режиму роботи сунки 24, від якої газ через патрубок 25 потрапляє «дизель» чи «газодизель» має бути у положенні до сопла 26 і далі через впускний колектор 27 (де що відповідає режиму роботи «дизель». При цьозмішується з повітрям) та випускний канал 29 гаму спеціальний електронний блок керування 37 зоповітряна суміш потрапляє до циліндрів газодизнімає напругу з запірних електромагнітних газозеля 1, де вона підпалюється «запалювальною вих клапанів 16 і 20, та не подає сигнали керувандозою» дизельного палива впорскнутого штатною ня до газових форсунок 24. Електромагнітні газові дизельною форсункою 9. При цьому час та момент клапани 16 та 20 перекривають подачу газового відкриття газових форсунок 24 визначається спепалива до редуктора 21 та загальної газової рейки ціальним електронним блоком керування 37 за (Common Rail) 23 з газовими форсунками 24. До результатами опитування датчиків. До того, спецітого, спеціальний електронний блок керування 37 альний електронний блок керування 37 підключає підключає індикатор режиму роботи 39 «дизель» індикатор режиму роботи 40 «газодизель» (який (який сигналізує що двигун працює у режимі робосигналізує що двигун працює у режимі роботи «гати «дизель») і відключає індикатор режиму роботи зодизель») і відключає режиму роботи 39 «ди40 «газодизель». Крім того, спеціальний електрозель». нний блок керування 37 через шину 43 (кабелі) При зменшенні навантаження на двигун зроселектронно з'єднує (замикає) саму на себе (мехатає частота обертання його колінчастого валу. При нічно роз'єднану за допомогою кабельного рознізростанні частоти обертання спеціальний електмача(ів) 42) шину 12 (кабелі), через яку(і) він керує ронний блок керування 37 розраховує необхідну дизельними форсунками 9. В результаті керування величину «запалювальної дози» дизельного палиподачею дизельного палива, що впорскується до ва та через шину 43 (кабелі), кабельний розніциліндра(ів) газодизеля 1 (який у цей час працює мач(і) 42 та шину 12 (кабелі), керує подачею «заза дизельним циклом) дизельними форсунками 9, палювальної дози» дизельного палива, що здійснюється штатним електронним блоком керувпорскується до циліндра(ів) газодизеля 1 (який у вання 11 за його штатною програмою. цей час працює за газодизельним циклом) дизеПри зменшенні навантаження на двигун зросльними форсунками 9. При цьому, спеціальний тає частота обертання його колінчастого валу. При електронний блок керування 37 управляє газовизростанні частоти обертання штатний електронний ми форсунками 24 таким чином, що циклова подаблок керування 11 подачею дизельного палива за ча газового палива, що потрапляє до кожного з сигналами від датчиків, що надходять до нього по циліндрів газодизеля 1, зменшується. При значноштатній шині 10 (кабелям), через електронно з'єдму зменшенні навантаження, частота обертання нану (замкнуту) шину 13 (кабелі), керує дизельнигазодизеля 1 буде зростати і форсунки 24 за сигми форсунками 9 у бік зменшення подачі дизельналами керування спеціального електронного блоного палива. Потужність двигуна зменшується до ку керування 37 поступово відключають подачу рівня, відповідного потужності навантаження, що газового палива. Після цього спеціальний електдіє на нього. При значному зростанні частоти оберонний блок керування 37 буде зменшувати і у ртання штатний електронний блок керування 11 подальшому повністю виключить подачу "запалюподачею дизельного палива повністю вимикає вальної дози" дизельного палива. подачу палива дизельними форсунками 9. При падінні тиску газового палива, до наперед Для роботи за газодизельним циклом (одночазаданого, за сигналом з датчика тиску газа 31, сно на дизельному та газовому паливах) перемиспеціальний електронний блок керування 37 автокач 38 режиму роботи «дизель» чи «газодизель» матично переводить двигун з режиму роботи «гамає бути у положенні, що відповідає режиму робозодизель» у режим роботи «дизель». При цьому ти «газодизель». При цьому спеціальний електроіндикатор режиму роботи 39 «дизель» включаєтьнний блок керування 37 через шину 43 (кабелі), ся, а індикатор режиму роботи 40 «газодизель» кабельний рознімач(і) 42 та шину 13 (кабелі) подає виключається. сигнал керування дизельними форсунками 9, що За сигналом датчика температури відпрацьовідповідає величині запрограмованої «запалюваваних газів 36 при підвищенні температури відльної дози» дизельного палива визначеної спеціапрацьованих газів, спеціальний електронний блок льним електронним блоком керування 37 у відпокерування 37 подає сигнал до газових форсунок відності з даним швидкісним режимом роботи 24 на змінення подачі газового палива та одночасдвигуна. Одночасно з цим спеціальний електроно через шину 43 (кабелі), кабельний рознімач(і) нний блок керування 37 подає сигнал до запірних 42 та шину 12 (кабелі) подає сигнал до дизельних електромагнітних газових клапанів 16 та 20, які форсунок 9 збільшуючи величину «запалювальної 9 88519 10 дози» дизельного палива. У разі подальшого зросЗастосування запропонованого регулятора дозвотання температури відпрацьованих газів, більше ляє використовувати як дизельне, так і газове папопередньо заданої, спеціальний електронний ливо для дизелів з сучасними акумулятивними блок керування 37, автоматично переводить двипаливними системами живлення та регулювання гун з режиму роботи «газодизель» у режим роботи частоти обертання дизельного палива типа Com«дизель». mon Rail, а також можливість корекції "запалюваПри підвищенні температури охолодної рідини льної дози" дизельного палива в залежності від двигуна більше попередньо заданої, за сигналом швидкісного та навантажувального режиму роботи датчика температури охолодної рідини 34 (або двигуна, що дозволяє зменшити витрати дизельштатним датчиком температури охолодної рідини ного палива при роботі за газодизельним циклом, двигуна що підключено до штатної шини 10), спеа також забезпечити рівномірність циклової подачі ціальний електронний блок керування 37, автомагазового палива до кожного з циліндрів газодизеля тично переводить двигун з режиму роботи «газо(за рахунок точного впорскування газовими фордизель» у режим роботи «дизель». До того, після сунками необхідної циклової подачі газового пализапуску двигуна, і переведенні перемикача 38 рева для кожного швидкісного та навантажувального жимів роботи у положення «газодизель», двигун режимі роботи), що приведе до зменшення витрат перейде з режиму роботи «дизель» у режим робогазового палива та поліпшення екологічних показти «газодизель» тільки тоді, коли температура ників газодизеля. охолодної рідини стане більше наперед заданої. 11 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 88519 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601