Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі

Номер патенту: 112032

Опубліковано: 11.07.2016

Автор: Ковальов Сергій Олександрович

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, що включає систему живлення двигуна повітрям з впускним трубопроводом, витратоміром повітря, дросельним пристроєм з електронно керованою дросельною заслінкою з датчиком положення, датчиком тиску у впускному трубопроводі, систему багатоіскрового запалювання з котушкою запалювання та свічкою запалювання, систему випуску відпрацьованих газів з випускним трубопроводом, лямбда-зондом перед додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, лямбда-зондом після додаткового трикомпонентного каталітичного нейтралізатора, датчиком температури відпрацьованих газів перед головним трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, головний трикомпонентний каталітичний нейтралізатор з накопичувачем оксидів азоту, лямбда-зондом після головного каталітичного нейтралізатора, педаль керування швидкісним режимом роботи двигуна з датчиком положення педалі, датчик детонації, датчик температури охолодної рідини двигуна, датчик частоти обертання колінчастого вала, датчик положення розподільного вала, систему живлення та впорскування стисненого газового палива типу Common Rail з газовим(и) балоном(ами) з балонним вентилем, який містить запірний механічний та електромагнітний газовий клапан, газовою магістраллю високого тиску, розподільною хрестовиною із заправним вузлом та запірним електромагнітним газовим клапаном, яка відрізняється тим, що система управління додатково обладнана одноступінчатим газовим редуктором, газовою магістраллю середнього тиску, газовим фільтром середнього тиску, загальною газовою рейкою (Common Rail) середнього тиску та газовою імпульсною електромагнітною форсункою середнього тиску, що має електричний зв'язок із електронним блоком управління з щонайменше з одним мікроконтролером та виконана з можливістю подачі газового моторного палива одним або більше імпульсами середнього тиску безпосередньо у камеру згоряння двигуна.

2. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю подачі одного або більше електричних імпульсів на котушку запалювання, яка виконана з можливістю генерації одного або більше іскрових розрядів на свічці запалювання.

3. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку тимчасового збільшення газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску в період перехідного процесу при збільшенні навантаження на двигун, залежно від швидкості або прискорення пересування педалі керування швидкісним режимом роботи двигуна у бік збільшення швидкісного режиму роботи двигуна.

4. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку зміни початку моментів та кількості і тривалості імпульсів впорскування газового палива під середнім тиском, що забезпечує залежно від режиму роботи двигуна утворення: пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші, гомогенно-збідненої газоповітряної суміші, гомогенно-пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші із захистом двигуна від детонації та пошарової газоповітряної суміші з поетапним нагріванням двигуна.

5. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку коректування величини подачі газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску та кута випередження запалювання свічками запалювання залежно від електричного сигналу датчика детонації.

Текст

Реферат: Винахід належить до систем управління роботою двигунів внутрішнього згоряння і може бути використаний при створенні нових моделей або при переобладнанні дизелів у двигуни із примусовим запалюванням, що працюють тільки на газовому моторному паливі. Винахід спрямований забезпечити підвищення енергетичних, економічних та екологічних показників газових двигунів внутрішнього згоряння. Новим в системі управління є використання одноступінчатого газового редуктора, газової магістралі середнього тиску, газового фільтра середнього тиску, загальної газової рейки Common Rail середнього тиску та газових імпульсних електромагнітних форсунок середнього тиску. Ці форсунки, за рахунок подачі газового палива під середнім тиском безпосередньо у кожну камеру згоряння двигуна забезпечують, залежно від режиму роботи двигуна, утворення пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші, гомогенно-збідненої газоповітряної суміші, гомогенно-пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші із захистом двигуна від детонації та пошарової газоповітряної суміші з поетапним нагріванням двигуна. Крім того, електронний блок управління системою управляє роботою котушок запалювання, які, залежно від режиму роботи двигуна, генерують один або більше іскрових розрядів на свічці запалювання, а також моментами початку запалювання. UA 112032 C2 (12) UA 112032 C2 UA 112032 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до систем управління роботою двигунів внутрішнього згоряння і може бути використаний при створенні нових моделей або при переобладнанні (конвертації) дизелів (які перебувають в експлуатації), у двигуни із примусовим запалюванням, що працюють тільки на газовому моторному паливі (природному газі, суміші природного газу з воднем, водні, попутному нафтовому газі тощо). Відомо, що найбільш досконалим технічним рішенням для створення енергетично, економічно та екологічно ефективних двигунів внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, які мають працювати тільки на газовому моторному паливі, є виробництво таких двигунів на базі дизелів. При цьому в конструкцію дизеля мають бути внесені такі зміни як: повністю вилучено систему живлення двигуна дизельним паливом і замість неї встановлено систему живлення стисненим газовим моторним паливом; зменшено ступінь стиснення двигуна (до допустимої величини для роботи двигуна на газовому паливі) і як наслідок встановлення нових поршнів зі зміненими формами камери згоряння; встановлення нового газового електронного блока управління (при створенні нових моделей двигунів) або заміна штатного дизельного електронного блока управління на новий газовий електронний блок управління; встановлення нових трикомпонентних каталітичних нейтралізаторів із лямбда-зондами або заміна штатної дизельної системи очищення відпрацьованих газів на нову тощо. До того ж, сучасні системи живлення двигунів стисненим газовим моторним паливом типу Common Rail, крім газового(х) балона(ів) з балонним вентилем, газової магістралі, розподільної хрестовини (з заправним вузлом та запірним електромагнітним газовим клапаном), газового редуктора, газового фільтра, загальної газової рейки (Common Rail) низького тиску, містять газові електромагнітні форсунки лише низького тиску [низький тиск - це тиск у межах від 20 кПа до 450 2 кПа (0,2-4,5 кгс/см ) згідно з класифікацією Правил ЄЕК ООН № 110-01 "Єдині технічні приписи щодо офіційного затвердження: І. Елементів спеціального обладнання автотранспортних засобів, двигуни яких працюють на компримованому природному газі (КПГ); II. Транспортних засобів стосовно установлення елементів спеціального обладнання офіційно затвердженого типу для використання в їхніх двигунах компримованого природного газу (КПГ)"]. При цьому, кожна з газових електромагнітних форсунок низького тиску впорскує циклову подачу газового моторного палива лише одним імпульсом або безпосередньо у кожний випускний патрубок (між об'єднуючою трубою впускного трубопроводу та впускним каналом), або через гнучкий патрубок, з'єднаний із газовим соплом, що встановлений у кожному випускному патрубку. Недоліком такої конструкції є те, що одноімпульсне послідовне багатоточкове впорскування газового моторного палива до випускного патрубка впускного трубопроводу двигуна газовими форсунками низького тиску (при якому форсунки відкриваються послідовно, одна за другою відповідно з порядком роботи системи запалювання) не дозволяє забезпечити формування різних складів газоповітряної робочої суміші у камері згоряння двигуна, що, у свою чергу, не дозволяє підвищити енергетичні, екологічні та економічні показники двигуна. В основу винаходу поставлена задача створити систему управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, який працює на газовому паливі, що за рахунок нових конструктивних елементів і зв'язків між ними дозволило б забезпечити можливість використання такої системи управління для створення сучасних газових двигунів з примусовим запалюванням з підвищеною потужністю, економічністю та екологічністю, а також забезпечити можливість формування різних складів газоповітряної робочої суміші у камері згоряння двигуна, за рахунок імпульсної подачі газового палива під середнім тиском у камеру згоряння газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску [середній 2 тиск - це тиск в межах від 450 кПа до 3000 кПа (4,5-30 кгс/см ) згідно класифікації Правил ЄЕК ООН № 110-01]. Крім того, така система управління дозволяє забезпечити більш повне використання енергії, вже витраченої на стиснення газового палива, яке зберігається на 2 транспортному засобі у газових балонах під високим тиском [наприклад 19,6 МПа (200 кгс/см ) для стисненого природного газу]. Поставлена задача вирішується тим, що управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, що включає систему живлення двигуна повітрям з впускним трубопроводом, витратоміром повітря, дросельним пристроєм з електронно керованою дросельною заслінкою з датчиком положення, датчиком тиску у впускному трубопроводі, систему багатоіскрового запалювання з котушкою запалювання та свічкою запалювання, систему випуску відпрацьованих газів з випускним трубопроводом, лямбда-зондом перед додатковим каталітичним нейтралізатором, додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, лямбда-зондом після додаткового каталітичного нейтралізатора, датчиком температури відпрацьованих газів перед головним каталітичним нейтралізатором, головний трикомпонентний каталітичний нейтралізатор з 1 UA 112032 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 накопичувачем оксидів азоту, лямбда-зондом після головного каталітичного нейтралізатора, педаль керування швидкісним режимом роботи двигуна з датчиком положення педалі, датчик детонації, датчик температури охолодної рідини двигуна, датчик частоти обертання колінчастого вала, датчик положення розподільного вала, систему живлення та впорскування стисненого газового палива типу Common Rail з газовим(и) балоном(ами) з балонним вентилем, який містить запірний механічний та електромагнітний газовий клапан, газовою магістраллю високого тиску, розподільною хрестовиною із заправним вузлом та запірним електромагнітним газовим клапаном, згідно з винаходом, система управління додатково обладнана одноступінчатим газовим редуктором, газовою магістраллю середнього тиску, газовим фільтром середнього тиску, загальною газовою рейкою (Common Rail) середнього тиску та газовою імпульсною електромагнітною форсункою середнього тиску, що має електричний зв'язок із електронним блоком управління з щонайменше з одним мікроконтролером та виконана з можливістю подачі газового моторного палива одним або більше імпульсами середнього тиску безпосередньо у камеру згоряння двигуна. Крім того, електронний блок управління виконаний з можливістю подачі одного або більше електричних імпульсів на котушку запалювання, яка виконана з можливістю генерації одно або більше іскрових розрядів на свічці запалювання. Крім того, електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку тимчасового збільшення газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску в період перехідного процесу при збільшенні навантаження на двигун, залежно від швидкості або прискорення пересування педалі керування швидкісним режимом роботи двигуна у бік збільшення швидкісного режиму роботи двигуна. Крім того, електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку зміни початку моментів та кількості і тривалості імпульсів впорскування газового палива під середнім тиском, що забезпечує залежно від режиму роботи двигуна утворення: пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші, гомогенно-збідненої газоповітряної суміші, гомогеннопошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші із захистом двигуна від детонації та пошарової газоповітряної суміші з поетапним нагріванням двигуна. Крім того, електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку коректування величини подачі газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску та кута випередження запалювання свічками запалювання залежно від електричного сигналу датчика детонації. На кресленні представлена кінематична схема системи управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі. Система управління двигуна внутрішнього згоряння 1 із примусовим запалюванням (з камерою згоряння 2, поршнем 3, головкою блока циліндрів 4, впускним клапаном 5 і випускним клапаном 6) містить: систему живлення двигуна повітрям з впускним трубопроводом 7, витратоміром повітря 8, дросельним пристроєм 9 з електронно керованою дросельною заслінкою з датчиком її положення, датчиком тиску 10 у впускному трубопроводі; систему багатоіскрового запалювання з котушкою запалювання 11 та свічкою запалювання 12; систему випуску відпрацьованих газів з випускним трубопроводом 13, лямбда-зондом 14 перед додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором 15, лямбда-зондом 16 після додаткового трикомпонентного каталітичного нейтралізатора, датчиком температури 17 відпрацьованих газів перед головним трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, головним трикомпонентним каталітичний нейтралізатор 18 з накопичувачем оксидів азоту, лямбда-зондом 19 після головного трикомпонентного каталітичного нейтралізатора; систему живлення стисненим газовим моторним паливом типу Common Rail з газовим балоном(ами) 20 з балонним вентилем 21 із запірним механічним газовим клапаном 22 та запірним електромагнітним газовим клапаном 23, газову магістраль високого тиску 24, розподільну хрестовину 25 із заправним вузлом 26 та запірним електромагнітним газовим клапаном 27, одноступінчатий газовий редуктор 28 із запірним електромагнітним клапаном 29, газову магістраль середнього тиску 30, газовий фільтр середнього тиску 31, загальну газову рейку (Common Rail) 32 середнього тиску з комбінованим датчиком температури і тиску газу 33 та газову імпульсну електромагнітну форсунку середнього тиску 34, яка встановлена в головці блока циліндрів 4 таким чином, щоб стиснене газове моторне паливо впорскувалося безпосередньо у камеру згоряння 2. Між розподільною хрестовиною 25 та одноступінчатим газовим редуктором 28 встановлено датчик 35 тиску газу [покажчик кількості газу у газовому(их) балоні(ах) 20]. Крім того, система управління містить педаль 36 керування швидкісним режимом роботи двигуна з датчиком 37 положення педалі, лампу-індикатор несправностей 38, а в електронний 2 UA 112032 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 блок управління 39 інтегровані (вбудовані): бортовий контролер зв'язку (CAN) із інтерфейсом 40, координатор режимів роботи та система бортової діагностики двигуна. Електронний блок управління 39 виконано з можливістю перепрограмування, за допомогою інтерфейсу 41 по стандарту ISO чи комп'ютера, характеристик (початків моментів та кількості і тривалості імпульсів) подачі газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 та характеристик (початків моментів та кількості і тривалості імпульсів) іскрових розрядів свічки запалювання. До того, двигун внутрішнього згоряння 1 має датчик температури 42 охолоджувальної рідини двигуна, датчик 43 частоти обертання колінчастого вала, датчик 44 положення розподільного вала, датчик детонації 45. Електронний блок управління 39 з мікроконтролером(ми) через CAN-шину має електричний зв'язок з котушкою запалювання 11; лямбда-зондами 14, 16 та 19; датчиком температури 17 відпрацьованих газів; запірними електромагнітними газовими клапанами 23, 27 та 29; комбінованим датчиком температури і тиску газу 33; газовою імпульсною електромагнітною форсункою середнього тиску 34; датчиком тиску газу 35 [покажчиком кількості газу у газовому(их) балоні(ах) 20]; датчиком 37 положення педалі 36 керування швидкісним режимом роботи двигуна; лампою-індикатором несправностей 38; датчиком температури 42 охолодної рідини двигуна; датчиком 43 частоти обертання колінчастого вала; датчиком 44 положення розподільного вала; датчиком детонації 45. Працює система управління двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням у такий спосіб: На початку роботи (в момент запуску) двигуна внутрішнього згоряння 1 електронний блок управління 39 подає сигнал до запірних електромагнітних газових клапанів 23, 27 та 29, які відкриваються, пропускаючи газове паливо по газовій магістралі високого тиску 24 від газового(их) балона(ів) 20 до одноступінчатого газового редуктора 28, і далі по газовій магістралі середнього тиску 30 до фільтра 31 середнього тиску, загальної газової рейки (Common Rail) середнього тиску 32 та до газової імпульсної електромагнітної форсунки середнього тиску 34. При цьому одноступінчатий газовий редуктор 28 через газову магістраль середнього тиску 30 стабілізує та забезпечує середній тиск газу на загальній газовій рейці (Common Rail) середнього тиску 32 і на вході до газової імпульсної електромагнітної форсунки середнього тиску 34. Далі, електронний блок управління 39 подає сигнал стартеру на запуск двигуна. Одночасно з цим, електронний блок управління 38 проводить опитування датчиків наступних пристроїв витратоміра повітря 8, дросельного пристрою 9 з електронно керованою дросельною заслінкою з датчиком положення, лямбда-зондів 14, 16 та 19, а також датчика тиску 10 у впускному трубопроводі, датчика температури 17 відпрацьованих газів, датчика 37 положення педалі 36 керування швидкісним режимом роботи двигуна, датчика температури 42 охолодної рідини двигуна, датчика 43 частоти обертання колінчастого вала, датчика 44 положення розподільного вала та датчика детонації 45. За результатами опитування датчиків та координатора режимів роботи, електронний блок управління 39 для відповідного режиму роботи розраховує початок моментів, кількість та тривалість імпульсів подачі (впорскування) стисненого газового палива газовою імпульсною електромагнітною форсункою середнього тиску 34 та початок моментів, кількість та тривалість імпульсів току на первинну обмотку котушки запалювання 11, яка в результаті генерує один або більше іскрових розрядів на свічці запалювання 12. У разі запуску "холодного" двигуна та температури відпрацьованих газів нижче ніж 650 °C перед головним трикомпонентним каталітичним нейтралізатором 18, (за результатами відповідного опитування електронним блоком управління 39 датчика температури 42 охолоджувальної рідини двигуна та датчика температури 17 відпрацьованих газів), координатор режимів роботи для прогріву системи випуску відпрацьованих газів, а головне, для швидкого прогріву головного трикомпонентного каталітичного нейтралізатора 18, встановлює режим роботи з "поетапним нагріванням з пошаровим розподіленням газоповітряної суміші". При цьому електронний блок управління 39 забезпечує впорскування стисненого газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 у камеру згоряння 2 не тільки на такті стиснення, як за умови пошарового розподілення газоповітряної суміші, а ще і на такті робочого ходу. В результаті цього, друга частина стисненого газового моторного палива згорає з великою затримкою, що забезпечує швидкий прогрів системи випуску відпрацьованих газів. Після закінчення прогріву двигуна, координатор режимів роботи переключає електронний блок управління 39 на режим роботи системи живлення двигуна газовим моторним паливом, який забезпечує "пошарове розподілення газоповітряної суміші" у камері згоряння 2. Цей режим 3 UA 112032 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обмежено як діапазоном частот обертання колінчастого вала від мінімальної до середньої, так і величиною крутного моменту двигуна, яка не перевищує 35…40 % від максимального крутного моменту. При цьому режимі, електронний блок управління 39 забезпечує впорскування стисненого газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 у камеру згоряння 2 при закритих впускному 5 та випускному 6 клапанах 8 на такті стиснення незадовго до початку моменту багатоіскрового запалювання. В результаті такого впорскування, значна частина газового моторного палива, що має збагачений склад газоповітряної суміші, концентрується поруч із свічкою запалювання 12, а інший простір камери згоряння залишається наповнений або дуже збідненою газоповітряною суміші, або свіжим повітрям з інертними відпрацьованими газами із системи рециркуляції відпрацьованих газів. До того, при роботі на цьому режимі електронний блок управління 39 примусово трохи прочиняє дросельну заслінку дросельного пристрою 9 на більший кут, і усмоктуване повітря надходить до камери згоряння 2 майже без дроселювання. За рахунок цього, в камері згоряння в цілому знаходиться збіднена газоповітряна робоча суміш, що зменшує витрати газового моторного палива. Для забезпечення високого крутного моменту двигуна у всьому діапазоні частот обертання його колінчастого вала координатор режимів роботи переключає роботу електронного блока управління 39 на режим роботи системи живлення двигуна стисненим газовим моторним паливом, який забезпечує "гомогенне розподілення газоповітряної суміші" у камері згоряння 2. При цьому режимі, електронний блок управління 39 забезпечує впорскування стисненого газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 у камеру згоряння 2 ще на початку такту впуску. Завдяки такому дозуванню, утворюється гомогенна стехіометрична газоповітряна суміш, яка рівномірно розподіляється по всій камері згоряння 2, що забезпечує низьку токсичність відпрацьованих газів. До того, при роботі двигуна на цьому режимі роботи та на високих частотах обертання, у зв'язку тим, що на створення другої іскри не вистачає часу, координатор режимів роботи переключає роботу електронного блока управління 39 системою запалювання на режим одноіскрового запалювання. У перехідному діапазоні роботи двигуна між режимом з "пошаровим розподіленням газоповітряної суміші" та режимом з "гомогенним розподіленням газоповітряної суміші", координатор режимів роботи переключає роботу електронного блока управління 39 на режим роботи системи живлення двигуна газовим моторним паливом, який забезпечує "гомогеннозбіднене розподілення газоповітряної суміші" у камері згоряння 2. При роботі двигуна на цьому режимі, електронний блок управління 39 з однієї сторони забезпечує впорскування стисненого газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 у камеру згоряння 2 також, як і при режимі "гомогенного розподілення газоповітряної суміші", а з другої сторони для забезпечення збіднення газоповітряної суміші електронний блок управління 39 керує дросельним пристроєм 9 таким чином, щоб дросельна заслінка примусово була відкрита більш широко ніж при роботі на стехіометричній газоповітряній суміші. Таке відкриття дросельної заслінки дозволяє зменшити дроселювання та роботу на насосні ходи двигуна і, як наслідок, зменшити витрати газового моторного палива. Крім того, в перехідному діапазоні роботи двигуна між режимом з "пошаровим розподіленням газоповітряної суміші" та режимом з "гомогенним розподіленням газоповітряної суміші", координатор режимів роботи може переключати роботу електронного блока управління 39 на режим роботи системи живлення двигуна стисненим газовим моторним паливом, який забезпечує "гомогенно-пошарове розподілення газоповітряної суміші" у камері згоряння 2. При роботі двигуна на цьому режимі, електронний блок управління 39 забезпечує впорскування 75 % стисненого газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 у камеру згоряння 2 також на такті впуску, як і при режимі "гомогенно-збідненого розподілення газоповітряної суміші". При цьому, електронний блок управління 39 керує дросельним пристроєм 9 таким чином, щоб дросельна заслінка була примусово відкрита ще більш широко ніж при роботі на режимі "гомогенно-збідненої газоповітряної суміші". Це дозволяє отримати суттєво збіднену газоповітряну суміш з коефіцієнтом надлишку повітря більше двох одиниць. До того, електронний блок управління 39 забезпечує впорскування ще 25 % стисненого газового моторного палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34 у камеру згоряння 2 на такті стиснення. Внаслідок цього, біля свічки запалювання 12 утворюється збагачена зона газоповітряної суміші, яка легко запалюється і по типу факельного запалювання запалює решту "гомогенно-збідненої газоповітряної суміші", що знаходиться у камері згоряння 2. При роботі двигуна на такому режимі у відпрацьованих газах зменшуються викиди оксидів азоту. 4 UA 112032 C2 5 10 15 20 25 30 Крім того, при роботі двигуна на режимах високих крутних моментів на малих частотах обертання колінчастого вала замість режиму "гомогенного розподілення газоповітряної суміші", координатор режимів роботи переключає роботу електронного блока управління 39 на режим роботи системи живлення двигуна стисненим газовим моторним паливом, який забезпечує "гомогенне розподілення газоповітряної суміші з захистом від детонації". При роботі двигуна на цьому режимі координатор режимів роботи переключає роботу електронного блока управління 39 на режим роботи системи живлення двигуна стисненим газовим моторним паливом з подвійним впорскуванням газового моторного палива у камері згоряння 2, також, як і при роботі при "пошаровому розподіленні газоповітряної суміші". При цьому електронний блок управління 39 не регулює кут випередження запалювання в бік його затримки, для уникнення детонації, а оптимізує кут випередження запалювання для отримання більш високого крутного моменту. При досягненні величини нерівномірності частоти обертання колінчастого вала більше попередньо заданої, електронний блок управління 39, за результатами розрахунку та аналізування величини прискорення частоти обертання колінчастого вала, розраховує та компенсує величину циклової подачі газового моторного палива окремі циліндри двигуна 1 відповідними газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34. В період перехідного процесу при збільшенні навантаження на двигун, залежно від швидкості або прискорення пересування педалі керування швидкісним режимом роботи двигуна у бік збільшення швидкісного режиму роботи двигуна електронний блок управління 39 розраховує тимчасове збільшення газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34. При виникненні детонації електронний блок управління 39, за сигналом від датчика детонації, коректує як величину подачі газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску 34, так і кута випередження запалювання. Застосування запропонованої системи управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, який працює на газовому паливі дозволяє сформувати у циліндрах двигунів такі види газоповітряних сумішей як пошарову газоповітряну суміш з поетапним нагріванням двигуна, гомогенну суміш, пошарову суміш, гомогенно-збіднену суміш, гомогенно-пошарову суміш, гомогенну суміш з захистом від детонації, що дозволяє підвищити енергетичні, економічні та екологічні показники двигунів, а також використовувати замість двоступінчатих газових редукторів - одноступінчаті, що приведе до зменшення вартості двигунів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 1. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, що включає систему живлення двигуна повітрям з впускним трубопроводом, витратоміром повітря, дросельним пристроєм з електронно керованою дросельною заслінкою з датчиком положення, датчиком тиску у впускному трубопроводі, систему багатоіскрового запалювання з котушкою запалювання та свічкою запалювання, систему випуску відпрацьованих газів з випускним трубопроводом, лямбда-зондом перед додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, додатковим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, лямбда-зондом після додаткового трикомпонентного каталітичного нейтралізатора, датчиком температури відпрацьованих газів перед головним трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, головний трикомпонентний каталітичний нейтралізатор з накопичувачем оксидів азоту, лямбда-зондом після головного каталітичного нейтралізатора, педаль керування швидкісним режимом роботи двигуна з датчиком положення педалі, датчик детонації, датчик температури охолодної рідини двигуна, датчик частоти обертання колінчастого вала, датчик положення розподільного вала, систему живлення та впорскування стисненого газового палива типу Common Rail з газовим(и) балоном(ами) з балонним вентилем, який містить запірний механічний та електромагнітний газовий клапан, газовою магістраллю високого тиску, розподільною хрестовиною із заправним вузлом та запірним електромагнітним газовим клапаном, яка відрізняється тим, що система управління додатково обладнана одноступінчатим газовим редуктором, газовою магістраллю середнього тиску, газовим фільтром середнього тиску, загальною газовою рейкою (Common Rail) середнього тиску та газовою імпульсною електромагнітною форсункою середнього тиску, що має електричний зв'язок із електронним блоком управління з щонайменше з одним мікроконтролером та виконана з можливістю подачі газового моторного палива одним або більше імпульсами середнього тиску безпосередньо у камеру згоряння двигуна. 5 UA 112032 C2 5 10 15 20 25 2. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю подачі одного або більше електричних імпульсів на котушку запалювання, яка виконана з можливістю генерації одного або більше іскрових розрядів на свічці запалювання. 3. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку тимчасового збільшення газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску в період перехідного процесу при збільшенні навантаження на двигун, залежно від швидкості або прискорення пересування педалі керування швидкісним режимом роботи двигуна у бік збільшення швидкісного режиму роботи двигуна. 4. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку зміни початку моментів та кількості і тривалості імпульсів впорскування газового палива під середнім тиском, що забезпечує залежно від режиму роботи двигуна утворення: пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші, гомогенно-збідненої газоповітряної суміші, гомогенно-пошарової газоповітряної суміші, гомогенної газоповітряної суміші із захистом двигуна від детонації та пошарової газоповітряної суміші з поетапним нагріванням двигуна. 5. Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі, за п. 1, яка відрізняється тим, що електронний блок управління виконаний з можливістю розрахунку коректування величини подачі газового палива газовими імпульсними електромагнітними форсунками середнього тиску та кута випередження запалювання свічками запалювання залежно від електричного сигналу датчика детонації. 6 UA 112032 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: F02D 19/02, F02D 43/04

Мітки: згоряння, внутрішнього, роботою, газовому, система, примусовим, паливі, двигуна, запалюванням, працює, управління

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-112032-sistema-upravlinnya-robotoyu-dviguna-vnutrishnogo-zgoryannya-iz-primusovim-zapalyuvannyam-shho-pracyueh-na-gazovomu-palivi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Система управління роботою двигуна внутрішнього згоряння із примусовим запалюванням, що працює на газовому паливі</a>

Подібні патенти