RU2443898C2 - Система подачи газовоздушной смеси в двигатель - Google Patents
Система подачи газовоздушной смеси в двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443898C2 RU2443898C2 RU2009139901/06A RU2009139901A RU2443898C2 RU 2443898 C2 RU2443898 C2 RU 2443898C2 RU 2009139901/06 A RU2009139901/06 A RU 2009139901/06A RU 2009139901 A RU2009139901 A RU 2009139901A RU 2443898 C2 RU2443898 C2 RU 2443898C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- engine
- accumulator
- pressure
- density
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам подачи топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Система подачи газовоздушной смеси для газодизельного ДВС содержит источник газа (1), управляемые электромагнитные газовые форсунки (7), электронное устройство управления моментом и количеством подачи топлива, линию подвода газообразного топлива, газовый аккумулятор (3) и впускной воздушный трубопровод. Линия подвода газообразного топлива включает трубопровод, редуктор (2) и газовоздушные смесители (5). Газовый аккумулятор (3) выполнен с возможностью компенсации неравномерности подачи газа и устанавливается на участке между газовым редуктором (2) и управляемыми форсунками (7). Объем газового аккумулятора (3) определяется по уравнениям: , , где VA - объем газового аккумулятора, м3, ρA - плотность природного газа при рабочем давлении форсунки, кг/м3, ρ0 - плотность природного газа при поступлении в цилиндры двигателя, кг/м3, V0 - объем природного газа, необходимый для запаса в аккумуляторе, при плотности ρ0 м3, - максимальная цикловая подача природного газа во все цилиндры двигателя, м3, ρ - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3, p - давление газа при рабочих условиях, МПа, Т - температура газа при рабочих условиях, °К, ρC - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3, ТC - температура окружающей среды при стандартных условиях, К, pC - давление окружающей среды при стандартных условиях, МПа, KC - коэффициент сжимаемости. Впускной воздушный трубопровод выполнен с одинаковой длиной каналов (6) к каждому цилиндру двигателя. Технический результат заключается в поддержании постоянного давления сжатого природного газа перед форсунками и синхронизации колебаний газовоздушной смеси. 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам подачи топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания.
Известна система подачи газа для газового и газожидкостного двигателя - патент RU №2039882 [дата подачи заявки 14.08.1992 г.], МПК F02M 21/04, содержащая источник газа, редукторы низкого и высокого давления, газовоздушный смеситель с диффузором и дроссельной заслонкой, впускной коллектор. Во внутренней полости впускного коллектора размещена труба со сквозными распределительными окнами, размещенными напротив каналов цилиндров двигателя.
Недостатком данной системы является увеличение сопротивления на впуске при решении задачи по повышению равномерности поступления газовоздушной смеси по цилиндрам двигателя.
Известна также система центрального впрыска газа для двигателя внутреннего сгорания - заявка на изобретение RU №97112804 [дата подачи заявки 10.07.1997 г.], МПК F02M 21/02, содержащая источник сжатого газа, газовый редуктор, электромагнитный газовый клапан с датчиком, дозатор газа, сообщенный с газовым клапаном и подключенный к газосмесительному устройству карбюратора-смесителя двигателя внутреннего сгорания, и переключатель вида топлива.
Однако при неоспоримых достоинствах система, при центральной подаче газа, не обеспечивает равномерность подачи газовоздушной смеси по цилиндрам двигателя.
Известна система впрыска сжатого природного газа для газовых двигателей - патент US 005329908 A [дата подачи заявки 19.07.1994 г.]. Система содержит источник сжатого газа, линии подвода топлива, газовый редуктор с электромагнитным отсечным клапаном, электромагнитные форсунки с аккумуляторами газа в теле форсунки, электронный блок управления (ЭБУ), контролирующий продолжительность впрыска сжатого газа в цилиндры.
Недостатком данной системы является наличие аккумуляторов газа в корпусе форсунки - в данном случае усложняется конструкция форсунки, и при этом размеры форсунки не позволяют аккумулировать запас газа, необходимый для поддержания постоянного давления впрыска.
Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемой системы (прототипом) является устройство подачи природного газа с внешним смесеобразованием в двигатель RU №2291316 [дата подачи заявки 03.08.2005 г.], МПК F02M 21/02, состоящее из источника газа, редуктора, электромагнитных управляемых клапанов и смесителей с числом последних, равным числу цилиндров двигателя.
Недостатком данного устройства является переменное давление газа перед газовыми форсунками ввиду особенностей работы газового редуктора, при пульсирующих потоках в каналах впускного коллектора.
Целью изобретения является повышение мощности двигателя за счет усовершенствования системы впуска газовоздушной смеси путем поддержания постоянного давления сжатого природного газа перед форсунками и синхронизации колебаний газовоздушной смеси путем обеспечения одинаковой длины впускных воздушных трубопроводов к каждому цилиндру двигателя.
Это достигается тем, что систему подачи газовоздушной смеси в прототипе, содержащую источник газа, управляемые электромагнитные газовые форсунки с числом, равным количеству цилиндров двигателя, линию подвода газообразного топлива, включающую трубопровод, редуктор и газовоздушные смесители с числом, равным количеству цилиндров двигателя, предлагается дополнить газовым аккумулятором расчетного объема на участке между газовым редуктором и управляемыми электромагнитными газовыми форсунками, электронным устройством управления моментом и количеством подачи топлива и установить впускной воздушный трубопровод с одинаковой длиной каналов к каждому цилиндру двигателя. При этом объем газового аккумулятора рассчитывается следующим образом.
Газовый аккумулятор находится между редуктором и газовыми форсунками, поэтому там постоянно поддерживается рабочее давление форсунок, создаваемое редуктором.
где VA - объем газового аккумулятора, м3;
ρA - плотность природного газа при рабочем давлении форсунки, кг/м3;
ρ0 - плотность природного газа при поступлении в цилиндры двигателя, кг/м3;
V0 - объем природного газа, необходимый для запаса в аккумуляторе, при плотности ρ0, м3.
В ходе выполнения работы были проведены испытания модернизированной системы питания автотракторного газодизельного двигателя - газодизельной модификации двигателя КамАЗ 7409.10 №889563.
На испытываемом двигателе был установлен ТНВД модели 335-10, со средней величиной цикловой подачи дизельного топлива VЦ.Д.=81,5 мм3/цикл. При работе по газодизельному циклу запальная доза дизельного топлива составляла в среднем 10% от номинального значения цикловой подачи. Оставшиеся 90% топлива замещались природным газом. При этом известно соотношение расхода дизельного топлива и природного газа:
1 л.д.т.=1,3 м3 природного газа.
Отсюда
VЦ.Г.=0,9×1,3×10-6×VЦ.Д.=0,000073 м3,
где VЦ.Г. - максимальная цикловая подача природного газа в один цилиндр двигателя при работе по газодизельному циклу.
где - максимальная цикловая подача природного газа во все цилиндры двигателя при работе по газодизельному циклу;
n - количество цилиндров двигателя.
Далее вводим КЗ - коэффициент запаса газа в аккумуляторе.
При KЗ=10 отбор газа из аккумулятора в рабочие цилиндры двигателя за один цикл составляет 10% от общего количества газа, находящегося в аккумуляторе. С учетом подачи газа из редуктора в аккумулятор отклонение давления в газовом аккумуляторе от рабочего давления форсунки находится в пределах 3-5% в зависимости от быстродействия редуктора. Таким образом достигается существенное повышение равномерности подачи газовоздушной смеси в рабочие цилиндры двигателя. Эти расчеты были подтверждены полученными опытными данными (табл.1-3).
Для нахождения VA определим значения ρA и ρ0.
Плотность газа при рабочих условиях рассчитывается по ГОСТ 30319.1-96.
где р - давление газа при рабочих условиях, МПа;
Т - температура газа при рабочих условиях, К;
ρC - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;
ТC - температура окружающей среды при стандартных условиях, К;
рC - давление окружающей среды при стандартных условиях, МПа;
КC - коэффициент сжимаемости.
Коэффициент сжимаемости определяется по ГОСТ 30319.2-96.
Для автотракторного газодизельного двигателя ρC=0,6682 кг/м3.
Значения параметров рС и ТC при стандартных условиях по ГОСТ 2939-63:
рC=0,101325 МПа;
TС=293,15 К.
Тогда для рабочих условий форсунки (р=0,3 МПа и Т=350 К):
Для условий поступления природного газа в цилиндры двигателя (р=0,1 МПа и Т=360 К):
Тогда
Расчетный объем газового аккумулятора для модернизированной системы питания газодизельной модификации двигателя КамАЗ 7409.10 с ТНВД модели 335-10 составил 3,3 л. Таким же образом, используя уравнения (1), (2), и (3) можно рассчитать объем газового аккумулятора для любого автотракторного газового или газодизельного двигателя с другими параметрами.
Для подтверждения достоверности расчетов были проведены стендовые моторные исследования газодизельной модификации двигателя КамАЗ 7409.10 с ТНВД модели 335-10 без газового аккумулятора и с газовым аккумулятором различных объемов. В результате была получена зависимость температуры отработавших газов от конструкции системы питания двигателя. В таблицах 1, 2 и 3 приведены опытные данные, показывающие зависимость температуры отработавших газов в различных цилиндрах исследуемого двигателя от нагрузки и объема газового аккумулятора.
Таблица 1. | ||||||||
Система питания без газового аккумулятора. | ||||||||
М | t1ц | t2ц | t3ц | t4ц | t5ц | t6ц | t7ц | t8ц |
кг м | °C | °C | °С | °C | °C | °С | °C | °С |
10 | 350 | 330 | 300 | 320 | 340 | 320 | 300 | 290 |
20 | 450 | 360 | 340 | 340 | 420 | 330 | 320 | 300 |
30 | 490 | 460 | 420 | 400 | 450 | 420 | 400 | 380 |
40 | 510 | 460 | 430 | 410 | 480 | 440 | 400 | 390 |
50 | 510 | 460 | 430 | 410 | 490 | 430 | 410 | 400 |
60 | 515 | 470 | 450 | 450 | 500 | 450 | 440 | 430 |
70 | 530 | 480 | 460 | 450 | 505 | 470 | 450 | 430 |
Таблица 2. | ||||||||
Система питания с газовым аккумулятором, КЗ=5. | ||||||||
М | t1ц | t2ц | t3ц | t4ц | t5ц | t6ц | t7ц | t8ц |
кг м | °С | °С | °С | °С | °С | °С | °С | °С |
10 | 360 | 380 | 390 | 400 | 410 | 340 | 360 | 380 |
20 | 400 | 460 | 410 | 440 | 380 | 420 | 400 | 390 |
30 | 480 | 460 | 520 | 440 | 500 | 440 | 450 | 450 |
40 | 490 | 520 | 530 | 520 | 490 | 510 | 480 | 460 |
50 | 530 | 500 | 480 | 480 | 500 | 530 | 510 | 470 |
60 | 530 | 510 | 540 | 490 | 480 | 540 | 520 | 510 |
70 | 540 | 520 | 500 | 490 | 500 | 510 | 490 | 500 |
Таблица 3. | ||||||||
Система питания с газовым аккумулятором, КЗ=10. | ||||||||
М | t1ц | t2ц | t3ц | t4ц | t5ц | t6ц | t7ц | t8ц |
кг м | °С | °C | °С | °C | °C | °С | °C | °C |
10 | 400 | 400 | 380 | 390 | 400 | 390 | 380 | 390 |
20 | 450 | 450 | 440 | 440 | 440 | 440 | 440 | 430 |
30 | 490 | 480 | 480 | 470 | 490 | 480 | 480 | 470 |
40 | 510 | 510 | 500 | 500 | 500 | 500 | 490 | 490 |
50 | 510 | 510 | 510 | 500 | 510 | 510 | 500 | 500 |
60 | 515 | 510 | 500 | 500 | 510 | 510 | 500 | 500 |
70 | 530 | 530 | 520 | 520 | 530 | 520 | 520 | 520 |
На фиг.1 показана конструктивная схема предлагаемой системы подачи газовоздушной смеси в двигатель.
Система подачи газовоздушной смеси в двигатель состоит из одноступенчатого газового редуктора 2, газового аккумулятора 3 расчетного объема, электромагнитных управляемых газовых форсунок 7, газовоздушных смесителей 5 с числом, равным количеству цилиндров двигателя. Система содержит также трубопроводы 4, соединяющие источник газа 1 с редуктором, редуктор с аккумулятором, аккумулятор с форсунками, через которые газ поступает в смесители, находящиеся во впускном воздушном трубопроводе 6, где создается смесь газа с воздухом. Редуктор посредством выходного отверстия соединен с входом аккумулятора, с другой стороны аккумулятор соединен с электромагнитными управляемыми форсунками, число которых равно числу цилиндров двигателя.
Сжатый природный газ из источника газа 1 поступает по трубопроводу высокого давления в одноступенчатый газовый редуктор 2, после которого с давлением, необходимым для оптимальной работы газовой форсунки, газ поступает в газовый аккумулятор 3, где находится неснижаемый запас газа под рабочим давлением форсунки. Данный запас позволяет компенсировать неравномерность подачи газа из газового редуктора к газовым форсункам на различных режимах работы двигателя. Из газового аккумулятора газ по линиям подвода газа к форсункам 4 поступает к электромагнитным газовым форсункам 7, контролируемым электронным устройством управления моментом и количеством подачи топлива по сигналам датчика частоты вращения коленчатого вала, датчика массового расхода воздуха и кислородного датчика (не показаны). Порции газа из электромагнитных форсунок попадают в смесители 5 и, предварительно перемешавшись с воздухом, поступающим из впускного воздушного трубопровода 6, попадают в цилиндры двигателя 8. Впускной воздушный трубопровод устанавливается с одинаковой длиной каналов к каждому цилиндру двигателя. Управление работой двигателя производится изменением положения дроссельной заслонки 9.
Claims (1)
- Система подачи газовоздушной смеси для газодизельного двигателя, содержащая источник газа, управляемые электромагнитные газовые форсунки с числом, равным количеству цилиндров двигателя, линию подвода газообразного топлива, включающую трубопровод, редуктор и газовоздушные смесители с числом, равным количеству цилиндров двигателя, отличающаяся тем, что система снабжена электронным устройством управления моментом и количеством подачи топлива и газовым аккумулятором расчетного объема, выполненным с возможностью компенсации неравномерности подачи газа и устанавливаемым на участке между газовым редуктором и управляемыми электромагнитными газовыми форсунками, причем объем газового аккумулятора определяется по уравнениям , ,
где VA - объем газового аккумулятора, м3, ρA - плотность природного газа при рабочем давлении форсунки, кг/м3, ρ0 - плотность природного газа при поступлении в цилиндры двигателя, кг/м3, V0 - объем природного газа, необходимый для запаса в аккумуляторе, при плотности ρ0, м3, - максимальная цикловая подача природного газа во все цилиндры двигателя, м3, ρ - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3, р - давление газа при рабочих условиях, МПа, Т - температура газа при рабочих условиях, К, ρC - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3, ТC -температура окружающей среды при стандартных условиях, К, рC - давление окружающей среды при стандартных условиях, МПа, КC - коэффициент сжимаемости, а впускной воздушный трубопровод выполнен с одинаковой длиной каналов к каждому цилиндру двигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139901/06A RU2443898C2 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Система подачи газовоздушной смеси в двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139901/06A RU2443898C2 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Система подачи газовоздушной смеси в двигатель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009139901A RU2009139901A (ru) | 2011-05-10 |
RU2443898C2 true RU2443898C2 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=44732171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139901/06A RU2443898C2 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Система подачи газовоздушной смеси в двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2443898C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509226C2 (ru) * | 2012-10-15 | 2014-03-10 | Погуляев Юрий Дмитриевич | Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива |
RU2726424C1 (ru) * | 2019-11-27 | 2020-07-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Двухконтурная система питания двигателя внутреннего сгорания газообразным топливом |
RU2809886C1 (ru) * | 2023-07-12 | 2023-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Система питания газодизеля с электронным управлением |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004197751A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Avl List Gmbh | ガスエンジンの運転方法とこの方法を実施するガスエンジン |
KR20040086110A (ko) * | 2003-03-27 | 2004-10-08 | 가부시끼가이샤 다쓰노.메카트로닉스 | 이동식 가스 충전장치 |
RU2291316C1 (ru) * | 2005-08-03 | 2007-01-10 | ООО "Завод "Газпроммаш" | Устройство подачи природного газа с внешним смесеобразованием в двигатель |
RU83102U1 (ru) * | 2008-11-21 | 2009-05-20 | Алексей Анатольевич Бердников | Топливная система газодизеля |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139901/06A patent/RU2443898C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004197751A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Avl List Gmbh | ガスエンジンの運転方法とこの方法を実施するガスエンジン |
KR20040086110A (ko) * | 2003-03-27 | 2004-10-08 | 가부시끼가이샤 다쓰노.메카트로닉스 | 이동식 가스 충전장치 |
RU2291316C1 (ru) * | 2005-08-03 | 2007-01-10 | ООО "Завод "Газпроммаш" | Устройство подачи природного газа с внешним смесеобразованием в двигатель |
RU83102U1 (ru) * | 2008-11-21 | 2009-05-20 | Алексей Анатольевич Бердников | Топливная система газодизеля |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509226C2 (ru) * | 2012-10-15 | 2014-03-10 | Погуляев Юрий Дмитриевич | Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива |
RU2726424C1 (ru) * | 2019-11-27 | 2020-07-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Двухконтурная система питания двигателя внутреннего сгорания газообразным топливом |
RU2812134C1 (ru) * | 2023-05-02 | 2024-01-23 | Алексей Петрович Проговоров | Устройство кратковременного форсирования силовой установки объектов вооружения и военной техники |
RU2809886C1 (ru) * | 2023-07-12 | 2023-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Система питания газодизеля с электронным управлением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009139901A (ru) | 2011-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2292477C1 (ru) | Способ подачи топлива в многотопливный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием и система подачи топлива в многотопливный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (варианты) | |
RU2369754C2 (ru) | Газовый двигатель | |
US10598079B2 (en) | Charge-fed pre-chamber assembly | |
CN103256127A (zh) | 用于运行自点燃式内燃机的方法 | |
CN203978644U (zh) | 电控随动调压式天然气发动机空燃比控制系统 | |
MX2008015177A (es) | Metodo y aparato para reducir emisiones en motores diesel. | |
WO2008102260A8 (en) | Internal combustion engine exhaust gas system and control method of the same | |
CN104533639B (zh) | 基于可切换式喷油器的双燃料发动机燃烧系统及方法 | |
EP2372137A8 (en) | Exhaust gas recirculation system and method for gasoline engines | |
CN104121115A (zh) | 电控随动调压式天然气发动机空燃比控制系统及控制方法 | |
GB2465740A (en) | A fuel injection system for an internal combustion engine | |
CN103890371A (zh) | 共轨式燃料喷射系统 | |
RU2446294C2 (ru) | Система питания двигателя внутреннего сгорания и способ ее работы | |
US9702327B2 (en) | System and method for introducing gas into engine cylinder | |
RU2443898C2 (ru) | Система подачи газовоздушной смеси в двигатель | |
CN105518282B (zh) | 燃气发动机 | |
CN105683534B (zh) | 副室式燃气发动机 | |
CN204402678U (zh) | 基于可切换式喷油器的双燃料发动机燃烧系统 | |
RU142898U1 (ru) | Топливоподающая система газодизеля с внутренним смесеобразованием | |
RU2292476C1 (ru) | Способ подачи основного и дополнительного топлива в дизель и система подачи основного и дополнительного топлива в дизель (варианты) | |
RU191355U1 (ru) | Дизельный двигатель работающий на газообразном топливе | |
CN202300707U (zh) | 化油器怠速系统改进结构 | |
RU2319846C1 (ru) | Способ подачи горючего газа в рабочие цилиндры газодизеля | |
CN204299724U (zh) | 一种船用发动机lng/柴油双燃料混合器 | |
RU151684U1 (ru) | Топливоподающая система газодизеля с внутренним смесеобразованием |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121029 |