Устройство для использования газа в качестве дополнительного топлива в дизельном двигателе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1191 111)51)5 Р 02 0 19/О В 4700 ТЕ Н ПАТЕН низати и с газоод ред.,роение,НИЯО ТОПмашино- ффекпутем ди- режима,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Недерландзе Сентрале Оргафор Тегепаст-НатурветеншаппелОндерцоек (ИЬ), 1979, с. 201-210, рис97,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАГАЗА В КАЧЕСТВЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЛИВА В ДИЗЕЛЬНОМ ДВИГАТЕЛЕ,(57) Изобретение относится кстроению, позволяет повыситьтивность дизельного двигателяулучшения согласования подачизельного и газового топлива с 2ми работы, Устройство содержит смеси= тель 1 для образования смеси воздуха и газового топлива, регулятор 2. давления газа, орган 3 дозирования подачи газового топлива, регулятор 4 скорости или нагрузки и блок 6 подачи сигнала, пропорционального мгновенному расходу дизельного топлива. Блок 6 снабжен прямым или косвенным датчиком расхода, а ограничитель подачи топлива выполнен дистанционно управляемым. Орган 3 дозирования подачи газового топлива отключает подачу газа при приблизительно 253-й нагрузке и плавно увеличивает подачу с увеличением нагрузкиДатчик непосредственного расхода дизельного топлива выполнен в виде измерителя расхода топлива со счетчиком разности потоков топлива (прямого и обратного Датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде датчика давления наддува, 6 з.п. ф-лы, 4 ил.ЧИзобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и может быть использовано в дизельных двигателях внутреннего сго 5 рания, преимущественно автотракторного типа с устройствами для использования газа в качестве дополнительного топлива.Цель изобретения - повышение эффективности путем улучшения согласования подачи дизельного и газового гоплива с режимами работы двигателя и повышение . на этой основе экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.На Фиг.1 показана схема устройства для двигателя с регулятором предельного типа; на Фиг.2 - схема устройства с системой шарнирно сочлененных рычагов для двигателя с регулятором всережимного типа; на Фиг.3 - схема части устройства с датчиком давления подкачки; на фиг.4 - схема уст ройства с нагнетателем.Устройство содержит смеситель 1 для образования смеси воздуха и дополнительного газового топлива, регулятор 2 давления газа со специальным силовым приводом, орган 3 дозирования подачи газового топлива с дроссельным клапаном, регулятор 4 скорости или нагрузки с ограничителем (не показан) и.трубопроводом 5 подачи дизель" ного топлива, блок 6 подачи сигнала,35 пропорционального мгновенному расходу дизельного топлива, и дистанциокно управляемый дополнительный огра,ничитель 7 хода.Смеситель 1 установлен во впускном трубопроводе 8 двигателя 9. Регулятор 2 давления газа подключен через газовую магистраль 10 к смесителю 1 в45Орган 3 дозирования подачи газового топлива установлен в газовой магистрали 10 и подключен через тягу 11 кинематической связи к рычагу 12 управления регулятора 4 скорости или нагрузки, установленного на топлив 50 ном насосе 13, Блок 6 с измерителем установлен в трубопроводе 5 подачи дизельного топлива, подсоединен через линию 14 подачи управляющего сигнала к регулятору 2 давления газа и 55 снабжен прямым или косвенным датчиком расхода. Дополнительный ограничитель 7 выполнен с воэможностью огра" ничения максимального хода рычага 12управления при работе на смеси дизельного топлива с газовым на нагрузках двигателя 9 ниже полной и отсутствием ограничения при работе на дизельном топливе с полной нагрузкойдвигателя 9,Орган 3 доэирования подачи газового топлива снабжен корректирующим,дроссельным клапаном, выполненнымс возможностью полного отключения подачи газа при приблизительно 252-нойнагрузке двигателя 9 и плавного увеличения подачи до полной - при увеличении нагрузки двигателя 9.Кинематическая связь между органом 3 дознрования подачи газовоготоплива и рычагом регулятора 4 можетбыть выполнена в виде системы шарнирно сочлененных рычагов 15-17. Одиниз рычагов 16 размещен между двумякрайними рычагами 15 и 17, подсоединен через привод 18 (сервопривод) крегулятору 2 давления газа через линию 14 подачи управляющего сигнала ивыполнен в виде балансира. Один изкрайних рычагов 15 сочленен с органом 3 дозирования, а другой крайнийрычаг 17 - с рычагом 12 управлениярегулятора 4.Впускной трубопровод 8 двигателявыполнен с Фильтром 19 и нагнетателем 20, причем смеситель 1 установлен во впускном трубопроводе 8 междуФильтром 19 и нагнетателем 20,Датчик непосредственного расхода дизельного топлива выполнен в виде счетчика разности потоков топлива с трубопроводом 21 возврата избытка топлива, подсоединенным к топливному насосу 13 и к баку 22 с дизельным топливом. Датчик косвенного расхода выполнен в виде чувстительного5элемента блока 6 подачи сигнала с датчиком 23 давления подкачки дизель" ного топлива и подсоединен к регулятору 2 давления газа через преобразователь 24 управляющего сигнала. Датчик косвенного расхода дизельного топлива выполнен в виде датчика 25, давления наддува, размещенного на выходе из нагнетателя 20 и подсоединенного к регулятору 2 давления газа.чеф рез преобразователь управляющего сигнала.Устройствоработает следующимобразом.5 16130При работе двигателя 9 дизельноетопливо подается из бака 22 черезизмеритель блока 6 подачи сигналамгновенного расхода топлива по трубопроводу 5 в топливный насос 13, который подает дизельное топливо в цилиндры двигателя 9 и от которого потрубопроводу 21 обратно в бак 22 подается излишек топлива, Всережимныирегулятор 4 обеспечивает подачу топлива и соответствии с частотой (скоростью) вращения вала и нагрузкой надвигатель 9. Рычаг 12 управления регулятора 4 обеспечивает задание режимов работы двигателя 9,Положение рычага 12 определяетрежим работы двигателя 9 и обеспечивает подачу сигнала через тягу 11 надроссельный клапан органа 3 дозирования подачи газового топлива, Дополнительный ограничитель .7 обеспечиваетограничение максимального хода рычага 12 и тяги 11 при работе на смесидизельного топлива с газовым на наг рузках двигателя 9 ниже полной и отсутствие ограничения при работе надизельном топливе с полной нагрузкой,ций сигнал от измерителя блока 6мгновенного расхода топлива, черезтрубопровод 5 подается к регулятору 2давления газа, который обеспечивает .полное отключение подачи газа при25%-й нагрузке двигателя 9 и посте 35пенное увеличение подачи до полнойпри увеличении нагрузки двигателя 9,Регулятор 2 вместе с органом 3 доэирования обеспечивает подачу через газовую магистраль 10 к смесителю 1требуемого количества газа, улучшение согласования подачи дизельногои газового топлива, повышение эффективности устройства и двигателя 9 вцелом, а также снижение токсичностивыхлопных газов за счет улучшения процессов сгорания в цилиндрах двигателя 9,В случае выполнения тяги 11 органа 3 доэирования в виде системы шарнирно сочлененных рычагов 15-17 дополнительный сигнал подается от рычага16 через усилитель 18 (выполненныйв виде сервопривода) на линию 14 пода 55чи управляющего сигнала к регулятору2 давления газа. Это обеспечивает повышение эффективности устройства засчет обеспечения полного перекрытия 01 6газовой магистрали органом 3 доэирования подачи газа при нагрузке двигателя 9 меньше 257. от номинальной и постепенного открытия газовой магистрали при увеличении нагрузки.При установке смесителя 1 во впускном трубопроводе 8 между Аильтром 19 и нагнетателам 20 обеспечивается очистка свежего воздуха, смешение егос газом и сжатие в нагнетателе 20при дальнейшем улучшении смешения газа и воздуха. При наличии в устройстве трубопровода 21 возврата дизельного топлива измеритель блока 6 подачи сигнала обеспечивает точное измерение действительного расхода топлива через двигатель 9, так как обеспечивается непрерывное измерение разности количества подаваемого из топ"ливного бака 2 в топливный насос 13и обратным потоком неиспользованного топлива.Дополнительные возможности для по" вышения эЬфективности устройства обеспечивает выполнение измерителя 6 в виде датчика 23 давления подкачки дизельного топлива, подачи управляющего сигнала через преобразователь 24, а также измерение давления наддува с помощью датчика 25 и подачи дополнительного сигнала на регулятор 2 давления газа.Для перевода дизельного двигателя 9 на питание смесью топливного газа и дизельного топлива во впускном трубопроводе 8 смонтирован смесительПо магистрали 10, в которой установлен орган 3 доэирования (корректирующая дроссельная заготовка), газовое топливо от регулятора 2 давления газа подается в смеситель 1 и в двигатель 9. Газовое топливо подается в регулятор 2 через регулятор давления газа иэ источника газа (не показан), Давление газа в магистрали 10 воздействует на выход регулятора 2, а результирующий поток газа контролируется приводом регулятора 2, который управляется сигналам, подаваемым на него по соединительной линии 14. Управляющий сигнал в линии 14 может быть электрическим или гидравлическим, так как в качестве привода регулятора 2 может быть использован соленоид или гидравлический цилиндр, Управляющий сигнал, вырабатываемый блоком 6 подачи сигнала, имеющий величину, пропорциональную мгновенномупотреблению двигателем 9 дизельноготоплива, может быть как электрическим,так и гидравлическим.Орган 3 доэирования (корректирующая дроссельная заслонка) работает5таким образом, что он остается в закрытом положении до достижения двигателем 9 определенного уровня нагрузкинапример до уровня 25-й нагрузки. 10Однако, когда нагрузка двигателя 9,увеличиваясь, превышает этот уровень,орган 3 постепенно открывается иэсвоего полностью закрытого положенияз полностью открытое положение. Такимобразом, количество подаваемого вдвигатель 9 газового топлива, когданагрузка двигателя 9 превышает определенный уровень, например253-йуровень, регулируется исключительно управляющим сигналом в линии 14,пропорциональным действительному мгновенному потреблению двигателем 9 ди1зельного топлива. Во время работыдвигателя 9 с регулятором 4 предельного типа, когда частота вращения вала двигателя 9 превосходит ее максимальное значение, отводится управпяющий шток регулятора 4 и одновременновследствие уменьшения потреблениядвигателем дизельного топлива подачав двигатель 9 газового топлива такжеуменьшается,Для исключения перегрузок двигателя 9 за счет подачи газового топливанезависимо от подачи дизельного топливй для управляющего рычага 12 регулятора 4 предусмотрено использование дистанционного управляемого ограничителя 7 хода, который можетвключать в себя соленоид и подвижныйупор. При возбуждении соленоида под-.вижный унор образует дополнительныйограничитель для рычага 12 управления, огРаничивая его ход на опреденен ном уровне, например на уровне, соответствующем 753-й нагрузке двигатеня9При одновременном приведенчи вдействие клапана подачи газовоготоплива в двигатель подается пропорционаяьное количество газа.50Система подачи газового топливаотрегулирована таким образом, что остальные 253 мощности двигателя 9обеспечиваются за счет топливного газа и двигатель оказывается способнымразвивать номинальную мощность до1003. При последующем включении соленоида ограничитель 7 хода возвращается в свое нейтральное положение ирычаг 12 управления регулятора 4 может бьггь приведен в положение, соответствующее 1007-Й мощности двигателя 9. Последний может развивать 1003-ю мощностьпри питании только дизельным топливом, если в результате закрытия клапана подачагазового топли" ва в двигатель 9 полностью прекращается.Уровни мощности 25 и 75 Е примени.мы только для дизельных двигателей со сравнительно высокой степенью сжатия. В двигателях с искровым зажиганием подача газового топлива в целях предотвращения детонации не может превышать уровень, соответствующий приблизительно 40 Х-Й мощности двигателя. Получение остальной мощности должно бьггь обеспечено за счет подачи в двигатель жидкого дизельного топлива.В случае применения на двигателе 9 регулятора всережимного типа незави" симо от положения рычага 12 управления шток топливного насоса 13 может находиться в любом промежуточном положении между положениями полной и нулевой нагрузок двигателя 9, так как при таком регуляторе управляющий рычаг устанавливает скорость двигателя 9 и регулятор 4 в ответ на такую установку управляющего рычага изменяет положение штока топливного насоса 13 так, что зто обеспечивает получение от двигателя 9 мощности, необходимой для вращения нагрузки двигателя с установленной частотой вращения. Та ким образом рычаг 12 управления в описанной системе не ограничивает максимальную подачу дизельного топлива, которая ограничивается только положением управляющего штока топливного насоса 13.В .случае применения на двигателе 9 нагнетателя 20 (фиг.3) топливный насос 13 и регулятор 2 объединены в один узел в виде датчика 23 давления подкачки дизельного топлива. В этом случае в линии 14 подачи управляющего сигнала действует повышенное на несколько атмосфер давление подкачки, величина которого изменяется пропорционально изменению мгновенного потребления двигателем 9 дизельного топлива. Это давление подкачки воздействует на йривод, регулятора 2 давления газа. Давление подкачки в линии 14, регулируемое топливным9 161насосом 13, совмещенным с регулято- -ром 2 выполняет функции управляюще- .го сигнала в линии 14, в которойможет быть установлена заслонка, имеющая только два положения - открытое и закрытое и не предназначеннаядля регулирования подачи топлива,но обеспечивающая ограничение максимальной мощности двигателя 9,Формула изобр ет ения1, Устройство для использования газа в качестве дополнительного топлива в дизельном двигателе преимущественно автотракторного типа, содержащее смеситель для образования смеси воздуха и дополнительного газового топлива, установленный во впускном трубопроводе, двигателя, снабженном фильтром, регулятор давления газа со специальным силовым приводом; подключенный через газовую магистраль к смесителю, и . орган дозирования подачи газового топлива, подсоединенный через кинематическую связь к рычагу управления регулятором скорости или нагрузки, установленным на топливном насосе, имеющим ограничитель подачи,и сообщенный с трубопроводом подачи дизельного топлива, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения эффективности путем согласования подачи дизельного и газового топлива с режимами работы двигателя, устройство снабжено бло= ком подачи сигнала, пропорционального мгновенному расходу дизельного топлива, который подсоединен к регулятору давления газа, причем блок. подачи сигнала снабжен прямым или косвенным датчиком расхода, а ограничитель подачи выполнен дистанционно управляемым.2. Устройство по п .1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что орган доэирования.подачи газового топлива снабжен корректирующи 1 дроссельным клапаном, выполненным с возможностью полного отключения подачи газа при приблизительно 257-й нагрузке двигателя и3 ОО 1оплавного увеличения подачи с увеличением нагрузки.3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что кинематическая связь между органом доэирования подачи газового топлива и рьиа"гом регулятора выполнена в виде системы шарнирно сочлененных рычагов,один из которых размещен между двумякрайними рычагами, подсоединен через привод к регулятору давления газа и выполнен в виде балансира, причем один из крайних рычагов сочлененс органом дозирования, а другой -с рычагом управления регулятора.4Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при использовании его на двигателе с наддувом20 за счет энергии выхлопных газов смеситель установлен во впускном трубопроводе между фильтром и нагнетателем, выполненным с возможностью использования для его привода энергии25 ВыхлОпных газоВ,5. Устройство по пп.1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчик негпосредственного расхода дизельноготоплива выполнен в виде измерителятоплива, снабженного счетчиком разности потоков топлива и трубопроводом возврата избытка дизельного топлива, подсоединенным к топливномунасосу и к баку с дизельным топливом.6, Устройство по пп.1-4, о т л и -35 ч а ю щ е е с я тем, что датчик косвенного расхода дизельного топливавыполнен в виде чувствительного элемента с датчиком давления подкачкидизельного топлива и подсоединен крегулятору давления газа через преобразователь управляющего сигнала,7. Устройство по пп.1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при ис 45пользовании на двигателе с наддувомза счет энергии выхлопных газов .датчик косвенного расхода дизельноготоплива выполнен в виде датчика давления наддува, размещенного на вы-.ходе из нагнетателя и подсоединеннОго к регулятору давления газа черезпреобразователь управляющего сигнала.СоставителТехред И. актор О, Голова ж 43 Заказ 38 а 9 Подписи митета по изобретениям и о сква, Б, Раушская наб.,НИИПИ НТ С с ткрытиям и д. 4/5 ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производственно твенного 113035,Козловк ,Корректор, Т. Малец