PL210816B1 - Układ i sposób zasilania paliwem gazowym silników spalinowych - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 210816 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 385860 ^{(51) Int.Cl.}

B60K 15/00 (2006.01) F02M 21/02 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 11.08.2008 (54) Układ i sposób zasilania paliwem gazowym silników spalinowych

	(73) Uprawniony z patentu: WENDEKER MIROSŁAW, Lublin, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 15.02.2010 BUP 04/10	CZARNIGOWSKI JACEK, Lublin, PL JAKLIŃSKI PIOTR, Lublin, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.03.2012 WUP 03/12	(72) Twórca(y) wynalazku: MIROSŁAW WENDEKER, Lublin, PL JACEK CZARNIGOWSKI, Lublin, PL PIOTR JAKLIŃSKI, Lublin, PL

PL 210 816 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ i sposób zasilania paliwem gazowym silników spalinowych w ukł adzie dwupaliwowym.

Dotychczas znane są i stosowane układy do zasilania silników spalinowych odparowanymi paliwami gazowymi np.: LPG, CNG, wodór itp. Ich zadaniem jest precyzyjne odmierzanie i podanie - wtryśnięcie dawki paliwa do układu dolotowego silnika. Układy te są układami zależ nymi nieingerencyjnymi według definicji z Regulaminu nr 83 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) „Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie emisji zanieczyszczeń w zależności od paliwa zasilającego silnik Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 119/1 z dnia 6.5.2008. Istnieje wiele sposobów zasilania gazem odmierzają cych i podają cych gaz do silnika spalinowego. Układy tego typu dostępne są na rynku motoryzacyjnym i przeznaczone przede wszystkim do zasilania samochodów z zapłonem iskrowym jako układy dwupaliwowe zależne, przeznaczone na rynek wtórny. Dotyczy to w szczególności samochodów z silnikami wyposażonymi w systemy jednopunktowego i wielopunktowego wtrysku benzyny. Do samochodów z jednopunktowym wtryskiem benzyny stosuje się tzw. instalację zasilania gazowego drugiej generacji a do samochodów z wielopunktowym wtryskiem benzyny stosuje się zarówno instalację zasilania gazowego drugiej generacji jak i instalację zasilania gazowego tzw. czwartej generacji - układ wtrysku paliwa gazowego. W przypadku układ wtrysku paliwa gazowego - tzw. czwartej generacji, układ zasilania paliwem gazowym jest systemem zależnym - „Master-slave, w którym elektroniczny sterownik układu wtrysku paliwa gazowego jest zdolny przekazywać strategię elektronicznego sterownika układu wtrysku paliwa ciekłego - benzyny podczas pracy na gazie. Sterownik wtrysku paliwa gazowego rozładowuje energię sygnału sterującego sterownika układu wtrysku paliwa ciekłego na elementach rezystancyjnych mierząc czas trwania tego impulsu. Na tej podstawie oblicza się czas trwania impulsu sterującego otwarciem wtryskiwaczy paliwa gazowego, jako zmierzony czasu wtrysku paliwa ciekłego pomnożony przez odpowiednie współczynniki. Pomiar czasu wtrysku paliwa ciekłego jak też generowanie sygnału wtrysku paliwa gazowego obarczone są pewnymi błędami pomiaru czasu. Błędy te sumują się zmniejszając precyzję dawkowania paliwa. Sterownik układu wtrysku paliwa ciekłego realizuje swoje zadania sterując zarówno czasem wtrysku, kątem wyprzedzenia zapłonu, otwarciem zaworu powietrza dodatkowego itp.. Niezgodność czasów wtrysku paliwa gazowego i paliwa ciekłego wynika z kilku przyczyn. Pierwszą z nich jest nieliniowość wydatku od czasu otwarcia wtryskiwacza paliwa gazowego. Drugą to inny stan skupienia paliwa gazowego i ciekłego a co za tym idzie problemy z otwieraniem się wtryskiwaczy paliwa gazowego przy wyższych ciśnieniach wtrysku. Obecnie stosowane są wtryskiwacze paliwa gazowego, które pracują na ciśnieniach poniżej 0,15 - 0,20 MPa różnicy pomiędzy układem dolotowym silnika i ciśnieniem gazu zasilającego. Wynika to z ich konstrukcji, powodującej, że przy wyższych ciśnieniach znacząco wydłuża się czas otwarcia aż do niemożliwości otwarcia wtryskiwacza. Stąd przeważnie ciśnienie zasilania paliwem gazowym jest zmienne w czasie pracy silnika z zapłonem iskrowym i jednocześnie ma być niezmienne w stosunku do ciśnienia w układzie dolotowym - stałe nadciśnienie - około 1 bar w stosunku do ciśnienia w układzie dolotowym. Jednak sterowanie nadciśnieniem odbywa się przez membranowy reduktor ciśnienia charakteryzujący się pewną bezwładnością co powoduje, że przy gwałtownych zmianach zapotrzebowania na paliwo gazowe oraz zmianach ciśnienia w układzie dolotowym pojawia się różnica ciśnień między wartością rzeczywistą a zakładaną. W czasie przyśpieszania silnika ciśnienie zasilania paliwem gazowym obniża się a w czasie hamowania silnikiem podwyższa się stanowiąc trzecią przyczynę niezgodności czasów wtrysku paliwa gazowego i ciekłego. Wszystko to musi być uwzględnione w algorytmie sterowania wtryskiem paliwa gazowego i zapisane w sterowniku układu wtrysku paliwa gazowego, aby precyzyjnie przeliczać czas wtrysku paliwa płynnego na czas wtrysku paliwa gazowego. W przeciwnym razie układ zasilania paliwem ciekłym wykryje zmiany w pracy silnika i zacznie zmieniać własne czasy wtrysku wprowadzając poprawki krótko i długoterminowe a w późniejszym czasie może nastąpić trwały błąd i/lub wygenerowanie przez układ odpowiedniego komunikatu diagnostycznego - zapalenie lampki uszkodzenia silnika „check engine.

Wszystkie wyżej wymienione wady układów wtrysku paliwa gazowego skutkują nieprecyzyjnym odmierzaniem ilości paliwa gazowego dostarczanego do silnika spalinowego a tym samym nie uzyskaniem odpowiedniego składu mieszanki palnej, nieprawidłowym przebiegiem procesu spalania i zwiększonej iloś ci niepożądanych związków toksycznych w spalinach.

PL 210 816 B1

Istotą układu zasilania paliwem gazowym silników spalinowych jest to, że wtryskiwacz paliwa gazowego jest połączony ze sterownikiem układu wtrysku paliwa ciekłego poprzez przerzutnik, który połączony jest z sterownikiem układu wtrysku paliwa gazowego, przy czym sterownik połączony jest poprzez przewód zasilający z układem zasilania elektrycznego, zaś układ zasilania elektrycznego połączony jest przewodem z przerzutnikiem, natomiast przerzutnik połączony jest przewodami z wtryskiwaczem paliwa ciekłego oraz wtryskiwaczem paliwa gazowego, oba wtryskiwacze zamocowane są na stałe w układzie dolotowym, a wtryskiwacz paliwa gazowego połączony jest z układem doprowadzenia paliwa gazowego, przy czym układ posiada taką samą ilość wtryskiwaczy paliwa gazowego co wtryskiwaczy paliwa ciekłego, natomiast sterownik układu wtrysku paliwa gazowego jest połączony z czujnikiem ciśnienia gazu oraz układem regulacji ciśnienia gazu, które są zabudowane w układzie doprowadzenia paliwa gazowego.

Istotą sposobu zasilania paliwem gazowym silników spalinowych jest to, że przekazuje się energię elektryczną ze sterownika układu wtrysku paliwa ciekłego do wtryskiwacza paliwa gazowego.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że układ zasilania paliwem gazowym silników spalinowych w stosunku do znanych ze stanu techniki jest prostszy w wykonaniu mniej awaryjny oraz ponieważ zawiera mniej elementów, dozuje paliwo gazowe bardziej precyzyjnie ponieważ pominięty jest błąd pomiaru czasu wtrysku oraz generowania nowego sygnału sterującego. Układ według wynalazku umożliwia szybkie zainstalowanie i wykalibrowanie go na pojeździe napędzanym silnikiem spalinowym o zapłonie iskrowym. Układ zmniejsza zagrożenia ekologiczne pojazdu i zwiększa komfort użytkowania pojazdu, oraz zwiększa żywotność pojazdu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na schematycznym rysunku przestawiającym układ zasilania paliwem gazowym silników spalinowych.

Układ zasilania paliwem gazowym silników spalinowych składa się z wtryskiwacza 4 paliwa gazowego który połączony jest ze sterownikiem 1 układu wtrysku paliwa ciekłego poprzez przerzutnik 2, który połączony jest z sterownikiem 6 układu wtrysku paliwa gazowego. Sterownik 6 zasilany jest z układu 15 zasilania elektrycznego pojazdu. Z układem 15 zasilania elektrycznego połączony jest także przerzutnik 2. Przerzutnik 2 połączony jest przewodami z dwoma wtryskiwaczami 3 i 4 zamocowanymi na stałe w układzie 5 dolotowym: wtryskiwaczem 3 paliwa ciekłego oraz wtryskiwaczem 4 paliwa gazowego. Paliwo gazowe doprowadzone jest do wtryskiwacza 4 paliwa gazowego przewodem 19 poprzez filtr 8 paliwa gazowego, przewód 19a z reduktora 11 ciśnienia gazu. Reduktor 11 ciśnienia gazu połączony jest z wielozaworem 14 zbiornika 13 paliwa gazowego poprzez przewód 18 gazowy zawór 12 odcinający sterowany elektrycznie ze sterownika 6 układu wtrysku paliwa gazowego. Reduktor 11 ciśnienia gazu jest połączony z czujnikiem 9 ciśnienia gazu oraz układem 10 regulacji ciśnienia gazu. Oba elementy są połączone przewodem elektrycznym ze sterownikiem 6 układu wtrysku paliwa gazowego. Układ zawiera równą ilość wtryskiwaczy 4 paliwa gazowego co wtryskiwaczy 3 paliwa ciekłego.

Paliwo gazowe jest podawane do układu 5 dolotowego poprzez wtryskiwacz 4 paliwa gazowego. Paliwo dopływa do wtryskiwacza 4 poprzez układ A dostarczania paliwa gazowego zawierający kolejno przewód 19, filtr 8 paliwa gazowego, przewód 19a, reduktor 11 ciśnienia paliwa, zawór 12 odcinający, przewód 18 gazowy, wielozawór 14 oraz zbiornik 13. Wtryskiwacz 4 paliwa gazowego sterowany jest ze sterownika 1 paliwa ciekłego poprzez przerzutnik 2. Przerzutnik 2 połączony jest jednocześnie z wtryskiwaczem 4 paliwa gazowego jak i z wtryskiwaczem 3 paliwa ciekłego i realizuje przełączanie sterowania miedzy układami zasilania paliwem ciekłym i gazowym. Przerzutnik 2 sterowany jest ze sterownika 6 układu wtrysku paliwa gazowego, podłączonego także do czujnika 9 ciśnienia gazu i układu 10 regulacji ciśnienia gazu. Sterownik 6 układu wtrysku paliwa gazowego i przerzutnik 2 zasilane są elektrycznie z układu 15 zasilania elektrycznego.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ zasilania paliwem gazowym silników spalinowych składający się ze sterownika układu wtrysku paliwa ciekłego, wtryskiwaczy, układu dolotowego, sterownika układu wtrysku gazu, układu dostarczania paliwa gazowego, złącza diagnostycznego oraz układu zasilania elektrycznego, znamienny tym, że wtryskiwacz (4) paliwa gazowego jest połączony ze sterownikiem (1) układu wtrysku paliwa ciekłego poprzez przerzutnik (2), który połączony jest ze sterownikiem (6) układu wtrysku paliwa gazowego, przy czym sterownik (6) połączony jest przewodem ze złączem (7) diagnostycznym

PL 210 816 B1 oraz poprzez przewód (16) zasilający z układem (15) zasilania elektrycznego, zaś układ (15) zasilania elektrycznego połączony jest przewodem (17) z przerzutnikiem (2), natomiast przerzutnik (2) połączony jest przewodami z wtryskiwaczem (3) paliwa ciekłego oraz wtryskiwaczem (4) paliwa gazowego, oba wtryskiwacze (3 i 4) zamocowane są na stałe w układzie (5) dolotowym, wtryskiwacz (4) paliwa gazowego połączony jest przewodem (19) z filtrem (8) paliwa gazowego, który połączony jest przewodem (19a) z reduktorem (11) ciśnienia gazu, reduktor (11) ciśnienia gazu połączony jest z wielozaworem (14) zbiornika (13) paliwa gazowego poprzez przewód (18) gazowy oraz zawór (12) odcinający sterowany elektrycznie ze sterownika (6) układu wtrysku paliwa gazowego, a reduktor (11) ciśnienia gazu jest połączony z czujnikiem (9) ciśnienia gazu oraz układem (10) regulacji ciśnienia gazu, które są połączone przewodem elektrycznym ze sterownikiem (6) układu wtrysku paliwa gazowego.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik (9) ciśnienia gazu znajduje się wewnątrz reduktora (11) ciśnienia gazu lub w dowolnym miejscu pomiędzy reduktorem (11) ciśnienia gazu a wtryskiwaczem (4) paliwa gazowego.

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada taką samą ilość wtryskiwaczy (4) paliwa gazowego co wtryskiwaczy (3) paliwa ciekłego.

4.Sposób zasilania paliwem gazowym silników spalinowych polegający na tym, że doprowadza się paliwo gazowe poprzez układ doprowadzania paliwa gazowego do wtryskiwacza gazowego i dozuje się paliwo gazowe poprzez ten wtryskiwacz do układu dolotowego, znamienny tym, że przekazuje się energię elektryczną ze sterownika (1) układu wtrysku paliwa ciekłego do wtryskiwacza (4) paliwa gazowego.