Устройство для дозирования газового топлива в двигатель внутреннего сгорания

Номер патента: U 369

Опубликовано: 30.12.2001

Автор: Дзагнидзе Михаил Георгиевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ГАЗОВОГО ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(73) Патентообладатель Дзагнидзе Михаил Георгиевич(57) 1. Устройство для дозирования газового топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее клапан газовый,испаритель-подогреватель, дозатор, датчик давления, блок управления и топливопроводы газового топлива, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит жиклер газовый регулируемый с датчиком температуры, измерительный блок и блок-контроллер сети, при этом клапан газовый, испаритель-подогреватель, дозатор, датчик давления,жиклер газовый регулируемый с датчиком температуры и топливопроводы газового топлива объединены в электромагнитный дозирующий моноблок, дозатор выполнен электромагнитным, датчик давления - дифференциальным, а блок управления и измерительный блок - микроконтроллерными, входом в электромагнитный дозирующий моноблок служит первый вход клапана газового, соединенного через испаритель-подогреватель и дозатор электромагнитный с жиклером газовым регулируемым, выход которого является выходом электромагнитного дозирующего моноблока и соединен со штатной системой питания двигателя, Фиг. 1 второй вход дозатора электромагнитного соединен с первым выходом микроконтроллерного блока управления, выход дозатора электромагнитного соединен с первым входом датчика давления дифференциального, выход жиклера газового регулируемого соединен со вторым входом датчика давления дифференциального, первый вход микроконтроллерного блока управления соединен с выходом микроконтроллерного измерительного блока, с выходом блокаконтроллера сети, второй вход микроконтроллерного блока управления соединен с выходом датчика давления диф 369 ференциального и с информационным каналом, второй выход микроконтроллерного блока управления соединен со штатной системой питания двигателя, а третий выход микроконтроллерного блока управления соединен со вторым входом клапана газового. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан газовый соединен с жиклером газовым регулируемым через испаритель-подогреватель и дозатор электромагнитный, причем отрицательной обратной связью по перепаду давления на жиклере газовом регулируемом через микроконтроллерный блок управления охвачен дозатор электромагнитный. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан газовый соединен с жиклером газовым регулируемым через дозатор электромагнитный и испаритель-подогреватель, причем отрицательной обратной связью по перепаду давления на жиклере газовом регулируемом через микроконтроллерный блок управления охвачены дозатор электромагнитный и испаритель-подогреватель. 4. Устройство по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что дозатор электромагнитный содержит магнитные якорь и сердечник с электрообмоткой, а также немагнитные корпус, упругий рычаг, жиклер и прокладку,причем упругий рычаг соединен с якорем и прокладкой. Полезная модель относится к аппаратуре для управления подачей топлива в двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Предназначена для работы с карбюраторными и инжекторными штатными системами питания,включая системы питания двигателей с турбонаддувом. Модель обеспечивает работу ДВС с использованием сжиженного нефтяного газа, компримированного (сжатого) природного газа или другого топлива, находящегося в условиях эксплуатации двигателя в газообразном состоянии. Известна система дозирования газового топлива в ДВС, основанная на газовых редукторах, обеспечивающих объемное дозирование и являющихся регулирующими приборами с пневматическим управлением 1. Недостатки редукторов обусловлены принципом пневматического управления и физико-химическими свойствами газового топлива. К ним можно отнести объемное (не массовое) дозирование газового топлива большое количество деталей, обусловливающее низкую надежность при высокой стоимости большое количество подвижных деталей, снижающее срок службы и обусловливающее гистерезисные явления за счет трения гистерезисные явления из-за деградации упругих свойств мембран под воздействием газового топлива температурная нестабильность в связи с наличием мембран и пружин резонансные явления за счет наличия пружин, мембран и полостей, заполненных газовым топливом чувствительность к колебаниям давления на входе и в месте ввода газового топлива. Описанные недостатки присущи также системам дозирования газового топлива, использующим газовые редукторы в качестве вспомогательных элементов. Известно также устройство управления подачей топлива в ДВС 2 из баллона для сжиженного нефтяного газа, содержащее клапан газовый, редукционный клапан (тот же вспомогательный газовый редуктор) с испарителем, термический датчик потока массы газового топлива, линейный электромеханический регулятор потока газового топлива и микропроцессорный измерительно-управляющий блок. К недостаткам этого устройства можно отнести инерционность, обусловленную использованием термического датчика потока массы газа сложность, высокую стоимость и малую надежность датчика потока и наличие газовых редукторов. Известен электронный регулятор потока газового топлива в ДВС 3, содержащий корпус регулятора со значительным внутренним объемом, на входе в корпус установлен быстродействующий электромагнитный газовый клапан, имеющий два состояния - полностью открытое или полностью закрытое, устройство измерения давления внутри корпуса, а также электронный блок, на входы которого подаются сигналы, соответствующие требуемому и измеренному значениям давления внутри корпуса, а с выхода снимается сигнал на запирание или отпирание клапана. Пульсации давления на выходе клапана сглаживаются за счет значительного объема корпуса. В результате в корпусе поддерживается среднее давление газа, равное рассчитанному требуемому давлению, под которым газовое топливо подается на выход регулятора. Прохождение с высокой скоростью сквозь клапан пульсирующего потока газового топлива предотвращает обмерзание и засорение канала клапана. К недостаткам регулятора относятся повышенный износ деталей клапана вследствие сухого трения при перемещениях штока нестабильность погрешности поддержания выходного давления из-за нестабильности 2 369 скоростных характеристик клапана, обусловленной сухим трением и зависимостью времени открывания и времени закрывания от перепада давлений на клапане недостаточное быстродействие, обусловленное значительным объемом корпуса возможность возникновения акустического резонанса внутри корпуса во время работы клапана сложность обеспечения на практике эффективного динамического диапазона давления в корпусе, определяемого произведением требуемого для ДВС динамического диапазона выходного давления,равного 30, на динамический диапазон входного давления, равного примерно 15 при использовании сжиженного нефтяного газа и достигающего 50 при использовании компримированного природного газа неизбежная при обеспечении приемлемого быстродействия модуляция плотности выходного потока газового топлива. Известное устройство для подачи газа потребителю 4 содержит электрически управляемый газовый клапан небольшого объема с расположенным внутри корпуса легким цилиндрическим ползуном, в необходимой степени перекрывающим своим одним торцом при рабочем перемещении выходное отверстие сложной формы, расположенное на боковой поверхности корпуса клапана. Ввод газового топлива в клапан выполнен с этого торца в осевом направлении. На другом торце ползуна закреплена электрообмотка, входящая в цилиндрический зазор магнитной системы на основе постоянного магнита, жестко закрепленной в корпусе клапана. Рабочее перемещение ползуна происходит под действием магнитного поля за счет управления током, протекающим через обмотку. Дополнительно в корпусе клапана установлен датчик температуры газового топлива на входе в клапан, а также малоинерционные датчики положения ползуна, давления газового топлива на входе в клапан и перепада давления на клапане. Устройство содержит электронный блок управления. На его входы подаются сигналы датчиков и данные о требуемом потоке газового топлива. Выход блока управляет током обмотки ползуна. Программа блока предназначена для рассчета положения ползуна, которое соответствует перекрытию отверстия до проходного сечения, обеспечивающего требуемый поток массы газового топлива сквозь клапан уточнения рассчетного положения ползуна на основе данных датчиков давления и температуры управления позиционированием ползуна с использованием сигнала датчика положения. При рассчете тока обмотки ползуна программа учитывает механические характеристики клапана и физические явления в газовой среде внутри клапана. Поэтому ползун всегда находится в положении, обеспечивающем проходное сечение отверстия, соответствующее требуемому потоку массы газового топлива, а перемещение ползуна происходит плавно и с высокой скоростью. К недостаткам устройства относится наличие большого количества сложных механических деталей, требующих изготовления с высокой точностью и применения специальных материалов (в частности, постоянного магнита) наличие большого количества датчиков наличие сухого трения и чувствительность к загрязнению низкая скорость потока газового топлива, означающая низкое входное давление и, следовательно,необходимость использования вспомогательного газового редуктора для всех видов газового топлива. Наиболее близкой к предлагаемому устройству по существу является система приготовления газового топлива 5 - прототип, содержащая газовый баллон отсечной клапан газовый, редуктор газовый с испарителем-подогревателем линейный регулирующий клапан газовый смеситель газа с воздухом, микропроцессорный блок управления датчик оборотов ДВС, датчик давления во впускном коллекторе ДВС и топливопроводы для газового топлива. Газовое топливо из баллона через отсечной газовый клапан подается в газовый редуктор, где его давление понижается до входного давления регулирующего газового клапана. Отсюда оно поступает в смеситель через регулирующий газовый клапан. Блок управления принимает выходные сигналы датчика давления и датчика оборотов, рассчитывает необходимый поток массы газового топлива и выдает сигнал управления для регулирующего газового клапана, которым устанавливает клапан в состояние, соответствующее рассчетному значению потоку газового топлива. К недостаткам системы относятся недостаточная точность дозирования газового топлива и необходимость использования газового редуктора. В основу решаемой полезной моделью задачи положено стремление к снижению себестоимости производства систем подачи топлива и увеличению точности дозирования и надежности изделий в процессе эксплуатации. Поставленная задача решается так, что устройство для дозирования газового топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит электромагнитный дозирующий моноблок, в который включены клапан газовый,испаритель-подогреватель, дозатор, датчик давления, датчик температуры, жиклер газовый регулируемый и топливопроводы газового топлива. Оно также содержит блок управления, измерительный блок и блокконтроллер сети. Дозатор выполнен электромагнитным, датчик давления - дифференциальным, а блок управления и измерительный блок - микроконтроллерными. Входом электромагнитного дозирующего моноблока служит первый вход клапана газового, соединенного через испаритель-подогреватель и дозатор электромагнитный с входом жиклера газового регулируемого. Выход жиклера является выходом электромагнитного дозирующего моноблока и соединен со штатной системой питания двигателя. Вход дозатора 3 369 электромагнитного соединен с выходом микроконтроллерного блока управления, выход соединен с первым входом датчика давления дифференциального. Выход жиклера газового регулируемого соединен со вторым входом датчика давления дифференциального. Входы микроконтроллерного блока управления соединены с выходом микроконтроллерного измерительного блока, с выходом блока-контроллера сети, с выходом датчика давления дифференциального и с информационным каналом. Выходы блока соединены со штатной системой питания двигателя и со вторым входом клапана газового. В устройстве для дозирования газового топлива из сжатого газа клапан газовый соединен с жиклером газовым регулируемым через испаритель-подогреватель и дозатор электромагнитный, причем отрицательной обратной связью по перепаду давления на жиклере газовом регулируемом через микроконтроллерный блок управления охвачен дозатор электромагнитный. В устройстве для дозирования газового топлива из сжиженного нефтяного газа клапан газовый соединен с жиклером газовым регулируемым через дозатор электромагнитный и испаритель-подогреватель, причем отрицательной обратной связью по перепаду давления на жиклере газовом регулируемом через микроконтроллерный блок управления охвачены дозатор электромагнитный и испаритель-подогреватель. Особенностью устройства можно считать такое исполнение дозатора электромагнитного, когда он содержит магнитный сердечник с электрообмоткой, магнитный якорь, а также немагнитные корпус, упругий рычаг, жиклер и прокладку, причем упругий рычаг соединен и с якорем и с прокладкой. Сопоставительный анализ показывает отличия заявляемого устройства от прототипа. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию новизна. Сравнение заявляемого решения с прототипом и с другими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию существенные отличия. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структура устройства дозирования газового топлива, использующая компримированный природный газ или другое газовое топливо, хранящееся на автомобиле в сжатом виде. На фиг. 2 показана структура устройства дозирования газового топлива при использовании сжиженного нефтяного газа. Фиг. 3 иллюстрирует принцип работы дозатора электромагнитного. На фиг. 4 показаны силы, действующие на якорь магнитной системы дозатора. Фиг. 5 поясняет установку устройства дозирования на автомобиль с карбюраторным бензиновым ДВС, а фиг. 6 поясняет установку устройства дозирования на автомобиль с ДВС, имеющим систему дискретного электронного впрыска топлива. Устройство для дозирования газового топлива в двигатель внутреннего сгорания устроено следующим образом газовое топливо хранится в баллоне 1 высокого давления, снабженном необходимой стандартной заправочной и расходной арматурой, а также подогревателем газа, получающим тепло от системы охлаждения ДВС или от его выхлопных газов. Баллон 1 газопроводом 2 высокого давления соединен с входом редуктора высокого давления 3, выход которого газопроводом 4 низкого давления соединен с входом электромагнитного дозирующего моноблока 5, которым является первый вход клапана газового 6. Выход клапана через испаритель-подогреватель 7 соединен с первым входом дозатора электромагнитного 8, второй вход которого соединен с первым выходом микроконтроллерного блока управления 9. Выход дозатора электромагнитного 8 соединен с первым входом датчика давления дифференциального 10 и с входом жиклера газового регулируемого 11, выход которого соединен со вторым входом датчика давления дифференциального 10 и, газопроводом 12, - с ДВС. Газопровод 12 является выходом устройства. Жиклер газовый регулируемый 11 снабжен датчиком температуры с выходом 13. Первый вход микроконтроллерного блока управления 9 соединен с информационным каналом 14, второй вход соединен с выходом датчика давления дифференциального 10. Второй выход 15 микроконтроллерного блока управления 9 соединен со штатной системой питания ДВС так, чтобы обеспечивать управление включением и выключением подачи штатного топлива в ДВС, а третий выход микроконтроллерного блока управления 9 соединен со вторым входом клапана газового 6. Структура устройства для дозирования газового топлива показана на фиг. 2. Сжиженный нефтяной газ хранится в баллоне 16, снабженном стандартной заправочной и расходной арматурой. Из баллона 16 сжиженный нефтяной газ по газопроводу 4 низкого давления поступает на вход электромагнитного дозирующего моноблока 17. Отличие от электромагнитного дозирующего моноблока 5 заключается в соединениях между элементами. Входом электромагнитного дозирующего моноблока 17 является первый вход клапана газового 6. Выход клапана газового 6 соединен с первым входом электромагнитного дозатора 8, второй вход которого соединен с первым выходом микроконтроллерного блока управления 9. Выход дозатора электромагнитного 8 соединен с входом испарителя-подогревателя 7. Выход испарителя-подогревателя 7 соединен с первым входом датчика давления дифференциального 10 и с входом жиклера газового регулируемого 11. Выход жиклера газового регулируемого 11 соединен со вторым входом датчика давления дифференциального 10 и, газопроводом 12, - с ДВС. В жиклере газовом регулируемом 11 имеется датчик температуры с выходом 13. Первый вход микроконтроллерного блока управления 9 соединен с информационным каналом 14, второй его вход соединен с выходом 4 369 датчика давления дифференциального 10. Второй выход 15 микроконтроллерного блока управления 9 соединен со штатной системой питания ДВС так, чтобы обеспечивать управление включением и выключением подачи штатного топлива в ДВС, а третий выход микроконтроллерного блока управления 9 соединен со вторым входом клапана газового 6. Для пояснения принципа работы дозатора электромагнитного воспользуемся фиг. 3. Магнитная система дозатора электромагнитного 8 состоит из сердечника 18 с электрообмоткой 19 и якоря 20, неподвижно закрепленного на упругом рычаге 21. На рычаге 21 над жиклером 22 неподвижно закреплена прокладка 23. Рычаг 21 неподвижно закреплен в корпусе 24 так, что нижний край якоря 20 находится примерно на одном уровне с верхней границей зазора 25 сердечника 18, а между якорем 20 и сердечником 18 при упругой деформации рычага 21 всегда остается зазор 26. Жиклер 22 неподвижно закреплен на корпусе 24 так, что его верхний край, являющийся седлом для прокладки 23, расположен ниже уровня нижней границы прокладки 23 примерно на высоту зазора 25. Стрелками 27 обозначен поток газового топлива сквозь жиклер 22. Первый вход электрообмотки 19 соединен с первым выходом микроконтроллерного блока управления 9, а второй вход электрообмотки 19 заземлен. Таким образом, дозатор электромагнитный 8 содержит единственную подвижную деталь - упругий рычаг 21. При этом рычаг 21 перемещается без трения, что повышает надежность системы дозирования и стабильность ее характеристик. Зона 28 (фиг. 3) показана в увеличенном виде на фиг. 4. Здесь же показаны силы, действующие на якорь 20 магнитной системы дозатора электромагнитного 8. Сила 29 действует на якорь 20 со стороны магнитного поля сердечника 18 и раскладывается на две составляющие силы, при этом сила 30 является той составляющей силы 29, которая компенсируется силой 31 натяжения рычага 21, а сила 32 является той составляющей силы 29, которая компенсируется суммой силы 33 упругости рычага 21 и силы 34, действующей на рычаг 21 со стороны потока 27 газового топлива сквозь жиклер 22. Таким образом, для любого заданного значения потока газового топлива сквозь зазор между жиклером 22 и прокладкой 23, независимо от магнитных и механических характеристик частей дозатора электромагнитного 8 и стабильности этих характеристик, а также независимо от точности изготовления частей дозатора электромагнитного 8, всегда найдется значение тока через обмотку 19, обеспечивающего величину силы 29, при которой упругий рычаг 21 будет находиться в равновесии в положении, обеспечивающем заданное значение потока газового топлива сквозь зазор. Следовательно, отсутствуют высокие требования к точности обработки деталей дозатора электромагнитного 8 и нет необходимости в применении специальных материалов. Установку устройства дозирования на автомобиль с карбюраторным бензиновым ДВС поясняет фиг. 5. Выход 12 устройства 35 дозирования в составе, показанном на фиг. 1 или 2, соединен с каналом подачи бензовоздушной топливной смеси карбюраторного двигателя 36 со штатной системой питания. Выход 15 устройства 35 соединен со штатной системой питания ДВС так, чтобы обеспечивалось управление включением и выключением подачи бензина в ДВС. На первый вход микроконтроллерного измерительного блока 37 подается давление во впускном коллекторе ДВС, на второй вход микроконтроллерного измерительного блока 37 может подаваться сигнал положения дроссельной заслонки карбюратора, на третий вход микроконтроллерного измерительного блока 37 может подаваться сигнал с выхода 13 датчика температуры жиклера газового регулируемого 11, а на четвертый вход микроконтроллерного измерительного блока 37 может подаваться сигнал дополнительно установленного в выпускном коллекторе ДВС датчика избыточного кислорода. Выход микроконтроллерного измерительного блока 37 соединен с информационным каналом 14. На вход блок-контроллера сети 38 поданы электрические импульсы системы зажигания или тахометра ДВС. Выход блока-контроллера сети 38 соединен с информационным каналом 14. Установку устройства дозирования на автомобиль с ДВС, имеющим систему дискретного электронного впрыска топлива, поясняет фиг. 6. Выход 12 устройства 35 дозирования в составе, показанном на фиг. 1 или 2, соединен с каналом подачи штатной топливной смеси двигателя 39 со штатной системой питания. Выход 15 устройства 35 соединен со штатной системой питания ДВС так, чтобы обеспечивалось управление включением и выключением подачи штатного топлива в ДВС. На вход блока-контроллера сети 38 поданы электрические импульсы, управляющие одной из форсунок штатной системы питания ДВС. Выход блокаконтроллера сети 38 соединен с информационным каналом 14. Устройство, показанное на фиг. 1, работает так. Газовое топливо из баллонов 1 по газопроводу 2 поступает в стандартный редуктор высокого давления 3, понижающий входное давление до 1 МПа с относительной погрешностью не более 50 и достаточной производительностью. Единственное дополнительное требование к редуктору 3 - долговечность, поэтому наиболее подходящими являются кислородные редукторы с металлическими мембранами, за счет этого повышается надежность системы дозирования газового топлива. С выхода редуктора высокого давления 3 газовое топливо по газопроводу 4 поступает на вход электромагнитного дозирующего моноблока 5. Здесь газовое топливо поступает на первый вход газового клапана 6. В качестве клапана 6 может быть использован стандартный электромагнитный газовый клапан с фильтром,предназначенный для применения в газотопливных магистралях автомобилей, работающих на сжиженном 5 369 нефтяном газе. Клапан газовый 6 служит для включения и выключения подачи газового топлива в электромагнитный дозирующий моноблок 5 по сигналу, поступающему на второй вход клапана газового 6 с третьего выхода микроконтроллерного блока управления 9. Поскольку давление в баллоне 1 не должно быть ниже 0,5 МПа, давление на выходе клапана газового 6, с учетом характеристик редуктора высокого давления 3,должно быть в пределах от 0,25 до 1,5 МПа. При открытом клапане газовом 6 газовое топливо с его выхода поступает на вход испарителяподогревателя 7, где отогревается после прохождения сквозь редуктор высокого давления 3. При этом испаритель-подогреватель 7, как это принято в большинстве автомобильных газотопливных систем для сжиженного нефтяного газа, нагревается теплоносителем системы охлаждения ДВС. Испаритель-подогреватель изготовлен из немагнитного сплава (дюралюминий, латунь, бронза) и рассчитан на рабочее давление 1,6 МПа. Газовый объем испарителя-подогревателя 3 не превышает 8 см 3. С выхода испарителя-подогревателя 7 газовое топливо поступает на первый вход дозатора электромагнитного 8. Пропускной способностью дозатора электромагнитного 8 управляет микроконтроллерный блок управления 9, плавно изменяя ток, поступающий на второй вход дозатора электромагнитного 8, и регулируя поток газового топлива в ДВС. С выхода дозатора электромагнитного 8 газовое топливо через жиклер газовый регулируемый 11 по газопроводу 12 поступает в ДВС. При прохождении газового топлива сквозь жиклер газовый регулируемый 11 на последнем возникает перепад давления, измеряемый датчиком давления дифференциальным 10, пневмовходы которого соединены с входом и выходом жиклера газового регулируемого 11. Перепад давления не превышает 0,1 МПа, что позволяет не учитывать изменение температуры газового топлива при его прохождении сквозь жиклер газовый регулируемый 11. Датчиком давления дифференциальным 10 служит серийный дифференциальный датчик давления фирмы(Моторола, США), смещение нуля которого автоматически измеряет и учитывает микроконтроллерный блок управления 9 для снижения погрешности дозирования газового топлива. Сигнал на выходе датчика давления дифференциального 10, пропорциональный падению давления на жиклере газовом регулируемом 11, и сигнал 13 датчика температуры жиклера газового регулируемого 11 несут информацию о количестве газового топлива, поступающем в ДВС в единицу времени. Измеренный сигнал перепада давления на жиклере газовом регулируемом 11 с выхода датчика давления дифференциального 10 поступает на второй вход микроконтроллерного блока управления 9. Здесь он сравнивается с рассчитанным микроконтроллерным блоком управления 9 перепадом давления на жиклере газовом регулируемом 11, соответствующем требуемому потоку газового топлива. По результату сравнения ток,поступающий на второй вход дозатора электромагнитного 8, плавно изменяется так, чтобы изменением проходного сечения дозатора уравнять рассчитанное и измеренное значения перепада давления на жиклере газовом регулируемом 11. Таким образом, дозатор электромагнитный 8 охвачен отрицательной обратной связью через микроконтроллерный блок управления 9 по потоку газового топлива, что и обеспечивает соответствие реального потока газового топлива в ДВС рассчитанному потоку независимо от характеристик дозатора электромагнитного 8. Поскольку поток газового топлива измеряется по перепаду давления, точность дозировки газового топлива не зависит от значений давлений на входе и выходе электромагнитного дозирующего моноблока колебания этих давлений во время работы ДВС автоматически отрабатывает дозатор электромагнитный 8 за счет упомянутой отрицательной обратной связи. Погрешность дозирования газового топлива определяется только погрешностью датчика давления дифференциального 10, являющейся стабильной и гарантированной паспортной характеристикой серийного изделия, и не зависит от колебаний давлений газового топлива на входе и выходе электромагнитного дозирующего моноблока 5. В случае работы устройства в конфигурации, показанной на фиг. 5, сигнал 13 датчика температуры жиклера газового регулируемого 11 подается на третий вход микроконтроллерного измерительного блока 37,преобразуется в цифровую форму и через блок-контроллер сети 38 и информационный канал 14 передается в микроконтроллерный блок управления 9, где учитывается при рассчете перепада давления на жиклере газовом регулируемом 11. Дополнительно при рассчете может учитываться значение сигнала датчика избыточного кислорода, измеренное микроконтроллерным измерительным блоком 37 и переданное в микроконтроллерный блок управления 9 через блок-контроллер сети 38 и информационный канал 14. При работе устройства в конфигурации, показанной на фиг. 6, данные датчика температуры жиклера газового регулируемого 11 не используются. Состав газотопливной смеси по наличию кислорода в выхлопе ДВС корректируется опосредованно, поскольку эта коррекция заложена в длительности электроимпульса управления форсункой. Работа дозатора электромагнитного 8 поясняется на фиг. 3 и 4. Нормальное состояние дозатора электромагнитного 8 - открытое. При подаче тока в обмотку 19 якорь 20 притягивается к зазору 25 сердечника 18,выгибая рычаг 21 в сторону жиклера 22 и изменяя зазор между верхним краем жиклера 22 и прокладкой 23,сквозь который проходит поток 27 газового топлива. Значение потока 27 определяется током обмотки 19. 6 369 Положение рычага 21 в каждом конкретном случае определяется взаимной компенсацией сил, действующих на якорь 20. Все детали дозатора электромагнитного 8, кроме сердечника 18 и якоря 20, изготовлены из немагнитного сплава (дюралюминий, латунь, бронза) и рассчитаны на рабочее давление 1,6 МПа. Якорь 20 и сердечник 18 изготовлены из магнитной стали, не обязательно электротехнической. Рычаг 21 изготовлен из бронзового листа. Внутренний объем дозатора электромагнитного 8 не превышает 4 куб. см., а время его полного открытия и полного закрытия не превышает 50 мс при входном давлении от 0,1 до 2 МПа и выходном давлении, не превышающем входное давление. Это способствует высокой динамике изменения потока газового топлива при его регулировании. При использовании сжиженного нефтяного газа (показано на фиг. 2) давление в баллоне 16 не превышает 2 МПа. Поэтому нет необходимости в редукторе высокого давления 3. Зимой давление точки росы сжиженного нефтяного газа (газового топлива) в баллоне 16 может снижаться до 0,1 МПа и даже ниже, что усложняет подачу газового топлива в ДВС. Поэтому электромагнитный дозирующий моноблок 5 необходимо монтировать так, чтобы испаритель-подогреватель 7 был включен между выходом дозатора электромагнитного 8 и входом жиклера газового регулируемого 11. При этом отрицательной обратной связью по потоку газового топлива через микроконтроллерный блок управления 9 оказываются охваченными как дозатор электромагнитный 8, так и испаритель-подогреватель 7, что из-за увеличения суммарного объема газового топлива в петле обратной связи снижает быстродействие электромагнитного дозирующего моноблока. Однако в этом случае состояние газового топлива в жиклере 22 дозатора электромагнитного 8 близко к жидкому. Это обеспечивает пренебрежимо малый перепад давления на жиклере 21 по сравнению с перепадом давления на жиклере газовом регулируемом 11 и, следовательно, расширяет диапазон рабочей температуры электромагнитного дозирующего моноблока 17. В остальном работа устройства,показанного на фиг. 2, идентична работе устройства, показанного на фиг. 1. Установка устройства дозирования на автомобиль с карбюраторным бензиновым ДВС показана на фиг. 5. Требуемый поток газового топлива рассчитывает блок-контроллер сети 38 на основании измеренных оборотов ДВС и полученных от микроконтроллерного измерительного блока 37 по информационному каналу 14 данных о давлении во впускном коллекторе ДВС. Значение потока по информационному каналу 14 передается в блок-контроллер сети 38, а из него по информационному каналу 14 - в микроконтроллерный блок управления 9. Микроконтроллерный измерительный блок 37 также преобразует в цифровую форму сигнал о положении дроссельной заслонки карбюратора ДВС. Значение этого сигнала передается по информационному каналу 14 в блок-контроллер сети 38, где вычисляется первая производная этого сигнала по времени. Результат передается по информационному каналу 14 в микроконтроллерный блок управления и может использоваться при управлении дозатором электромагнитным 8 для улучшения динамики регулирования потока газового топлива. Микроконтроллерный измерительный блок 37 также преобразует в цифровую форму сигнал с выхода 13 датчика температуры жиклера газового регулируемого 11. Установка устройства дозирования на автомобиль с ДВС, имеющем систему дискретного электронного впрыска топлива, показана на фиг. 6. Штатные электромагнитные форсунки отключаются по сигналу 15. Сигнал 13 датчика температуры жиклера газового регулируемого 11 не используется. Данные о требуемом для ДВС потоке газового топлива рассчитываются блоком-контроллером сети 38 из измеренных частоты и длительности электроимпульса управления одной из форсунок штатной системы питания ДВС и передаются по информационному каналу в микроконтроллерный блок управления 9. Настройка системы дозирования газового топлива. Грубая настройка на объем ДВС производится регулировкой проходного сечения жиклера газового регулируемого 11. Все остальные регулировки обеспечиваются плавным изменением с использованием органов управления и индикации блока-контроллера сети 38 параметров, хранящихся в энергонезависимой памяти блока-контроллера сети 38 и переключением хранящихся там же программных флагов (аналогов переключателей). Таким образом решена задача снижения трудозатрат при производстве систем подачи топлива и увеличения точности дозирования и надежности изделий в процессе эксплуатации. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 8

МПК / Метки

МПК: F02M 21/00

Метки: устройство, внутреннего, газового, двигатель, топлива, дозирования, сгорания

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/8-u369-ustrojjstvo-dlya-dozirovaniya-gazovogo-topliva-v-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для дозирования газового топлива в двигатель внутреннего сгорания</a>

Похожие патенты