RU2809886C1 - Electronically controlled gas diesel power system - Google Patents
Electronically controlled gas diesel power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809886C1 RU2809886C1 RU2023118406A RU2023118406A RU2809886C1 RU 2809886 C1 RU2809886 C1 RU 2809886C1 RU 2023118406 A RU2023118406 A RU 2023118406A RU 2023118406 A RU2023118406 A RU 2023118406A RU 2809886 C1 RU2809886 C1 RU 2809886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diesel
- fuel
- gas
- injector
- diesel fuel
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 241000143957 Vanessa atalanta Species 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N pyriproxyfen Chemical compound C=1C=CC=NC=1OC(C)COC(C=C1)=CC=C1OC1=CC=CC=C1 NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к системам питания топливом двигателя внутреннего сгорания, работающего по газодизельному циклу. Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности и экономичности ДВС за счет совершенствования электронной системы управления топливоподачей. The present invention relates to the field of engine building, namely, to fuel supply systems for an internal combustion engine operating in the gas-diesel cycle. The technical result from the use of the invention is to increase the efficiency and economy of the internal combustion engine by improving the electronic fuel supply control system.
Известна система питания газодизеля, обеспечивающая регулирование подвода к дизелю двух видов топлива, в которой блок управления регулирует количество запальной дозы дизельного топлива в сторону увеличения и уменьшает подачу газового топлива (см. пат. RU № 160771 U1, опубл. 23.07.2016 г.). A gas-diesel power system is known that provides regulation of the supply of two types of fuel to the diesel engine, in which the control unit regulates the amount of pilot dose of diesel fuel upwards and reduces the supply of gas fuel (see patent RU No. 160771 U1, published July 23, 2016) .
Недостатком данной системы является отсутствие автоматического перехода с дизельного топлива на газодизельное в режиме прогревания. Кроме того, в системе отсутствует возможность автоматической корректировки угла опережения подачи дизельного топлива.The disadvantage of this system is the lack of automatic switching from diesel fuel to gas-diesel in warm-up mode. In addition, the system does not have the ability to automatically adjust the advance angle of diesel fuel supply.
Известна система топливоподачи газодизеля с внутренним смесеобразованием, обеспечивающая регулирование подвода к дизелю двух видов топлива, в которой порция газообразного топлива регулируется с помощью электромагнитного клапана, а доза дизельного топлива - топливного насоса высокого давления (см. пат. RU 2126908 C1, опубл. 27.02.1999 г.).A gas-diesel fuel supply system with internal mixture formation is known, providing regulation of the supply of two types of fuel to the diesel engine, in which the portion of gaseous fuel is regulated using an electromagnetic valve, and the dose of diesel fuel is controlled by a high-pressure fuel pump (see patent RU 2126908 C1, published 27.02. 1999).
Недостатком данной системы является повышенный расход дизельного топлива.The disadvantage of this system is the increased consumption of diesel fuel.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип предлагаемого устройства является система питания газодизеля, по пат. RU № 2617017, опубл. 19.04.2017 г. Система содержит линию подачи газа, связывающую источник газового топлива с впускным коллектором двигателя, и линию питания жидким топливом с насосом высокого давления. Система снабжена электронным блоком управления, управляющим исполнительным устройством насоса, связанным с рейкой топливного насоса, электромагнитными клапанами подачи газа, исполнительным устройством управления заслонкой перепуска отработавших газов из выпускного коллектора во впускной в соответствии с входящими сигналами от датчиков температуры охлаждающей жидкости, отработавших газов, воздуха, давления газа, положения рейки подачи топлива, частоты вращения коленчатого вала, положения верхней мертвой точки, детонации, расхода воздуха, электронной педали подачи топлива, ручного регулятора подачи топлива, переключателя режима «Дизель-Газодизель», переключателя «Ручной-Автоматический».The closest analogue chosen for the prototype of the proposed device is the gas-diesel power system, according to US Pat. RU No. 2617017, publ. 04/19/2017 The system contains a gas supply line connecting the gas fuel source to the engine intake manifold, and a liquid fuel supply line to the high pressure pump. The system is equipped with an electronic control unit that controls the pump actuator connected to the fuel pump rack, gas supply electromagnetic valves, an actuator for controlling the exhaust gas bypass flap from the exhaust manifold to the intake manifold in accordance with incoming signals from the coolant, exhaust gas, air temperature sensors, gas pressure, fuel supply rack position, crankshaft speed, top dead center position, detonation, air flow, electronic fuel pedal, manual fuel supply regulator, “Diesel-Gas-diesel” mode switch, “Manual-Automatic” switch.
Недостатком системы является внешнее смесеобразование, которое повышает опасность детонационного сгорания и увеличивает механические (насосные) потери из-за необходимости использования смесителей газа и воздуха.The disadvantage of the system is external mixture formation, which increases the risk of detonation combustion and increases mechanical (pumping) losses due to the need to use gas and air mixers.
Предлагаемая система решает проблему обеспечения точного и стабильного дозирования последовательно малых цикловых порций топлива без снижения давления впрыска за счет отказа от внешнего смесеобразования, что при этом не ухудшает качество распыливания топлива и не приводит к пропускам воспламенения.The proposed system solves the problem of ensuring accurate and stable dosing of successively small cyclic portions of fuel without reducing the injection pressure by eliminating external mixture formation, which does not impair the quality of fuel atomization and does not lead to misfires.
Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: система питания газодизеля с электронным управлением, (содержащая, так же как и прототип: линию питания газообразным топливом, связывающую источник газообразного топлива с впускным коллектором газодизеля, и линию питания дизельным топливом с насосом высокого давления, соединяющую источник дизельного топлива с газодизелем, и электронный блок управления), в отличие от прототипа система дополнительно содержит: аккумулятор дизельного топлива, аккумулятор газообразного топлива, электрогидроуправляемую форсунку для подачи газообразного топлива в газодизель, электрогидроуправляемую форсунку для подачи дизельного топлива в газодизель, блок питания электрическим током, датчики: рабочего положения топлив, температуры дизельной форсунки, атмосферного давления и нагрузки, термоэлектрический охладитель, установленный на корпусе форсунки дизельного топлива, холодные спаи которого связаны с распылителем форсунки, а горячие - с системой охлаждения, при этом электронный блок управления выполнен в виде логического элемента, входы которого соединены с выходами датчиков и блока питания электрическим током, а выходы соответственно с входами электрогидроуправляемых форсунок.To solve this problem, the following set of essential features is used: an electronically controlled gas-diesel power system (containing, like the prototype: a gaseous fuel supply line connecting the source of gaseous fuel with the gas-diesel intake manifold, and a diesel fuel supply line with a high-pressure pump, connecting the source of diesel fuel with the gaseous diesel engine, and an electronic control unit), unlike the prototype, the system additionally contains: a diesel fuel accumulator, a gaseous fuel accumulator, an electrohydraulically controlled nozzle for supplying gaseous fuel to a gaseous diesel engine, an electrohydraulically controlled injector for supplying diesel fuel to a gaseous diesel engine, an electric power supply current, sensors: operating position of fuels, diesel injector temperature, atmospheric pressure and load, thermoelectric cooler installed on the body of the diesel fuel injector, the cold junctions of which are connected to the injector atomizer, and the hot junctions are connected to the cooling system, while the electronic control unit is designed as a logical element, the inputs of which are connected to the outputs of sensors and the power supply by electric current, and the outputs, respectively, to the inputs of electrohydraulic-controlled injectors.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в обеспечении точного и стабильного дозирования малых цикловых порций дизельного и газообразного топлива для подачи в ДВС. При этом снижение цикловой подачи дизельного топлива не приведет к уменьшению давления впрыска, что в свою очередь не ухудшит качество распыливания топлива и не приведет к пропускам воспламенения. Важным преимуществом заявляемого устройства по сравнению с аналогами является то, что оно позволяет изменять угол опережения подачи топлива в широком диапазоне частоты вращения и нагрузок. В свою очередь, электрогидроуправляемые форсунки с электронным управлением впрыска обеспечивают экономичность работы двигателя на малых нагрузках. Такая система лучше приспособлена для работы на различных видах топлива, если учесть, что для каждого вида топлива требуются свой оптимальный угол впрыска и определенное давление распыливания. Быстродействующая система с электронным управлением позволяет обеспечить экономию топлива при различных режимах работы.The essence of the proposed invention is to ensure accurate and stable dosing of small cyclic portions of diesel and gaseous fuel for supply to the internal combustion engine. At the same time, a decrease in the cyclic supply of diesel fuel will not lead to a decrease in injection pressure, which in turn will not deteriorate the quality of fuel atomization and will not lead to misfires. An important advantage of the proposed device compared to analogues is that it allows you to change the fuel supply advance angle in a wide range of rotation speeds and loads. In turn, electrohydraulic injectors with electronic injection control ensure economical engine operation at low loads. Such a system is better suited to work on different types of fuel, given that each type of fuel requires its own optimal injection angle and a certain atomization pressure. The fast-acting electronically controlled system allows for fuel savings in various operating modes.
Сопоставление предлагаемой конструкции и прототипа показало, что поставленная задача - обеспечения точного и стабильного поочередного дозирования малых цикловых порций топлива без снижения давления впрыска, решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого устройства критерию патентоспособности «новизна». A comparison of the proposed design and the prototype showed that the task set - ensuring accurate and stable sequential dosing of small cyclic portions of fuel without reducing the injection pressure - is solved as a result of a new set of features, which proves that the proposed device meets the patentability criterion of “novelty”.
Вместе с тем, проведенный информационный поиск в области топливной аппаратуры газодизельных двигателей, не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «изобретательский уровень».At the same time, an information search in the field of fuel equipment for gas-diesel engines did not reveal solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the claimed device meets the “inventive step” criterion.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена схема устройства подачи топлива в ДВС с электронным управлением.The essence of the proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where in Fig. Figure 1 shows a diagram of a fuel supply device for an electronically controlled internal combustion engine.
Устройство содержит трубопровод 1 газообразного топлива, трубопровод 2 дизельного топлива, топливный насос высокого давления для дизельного топлива 3, компрессор газообразного топлива 4, аккумулятор дизельного топлива 5, аккумулятор газообразного топлива 6, управляющее логическое устройство (микропроцессорный контроллер) 7, электрогидроуправляемую форсунку для подачи дизельного топлива 8, электрогидроуправляемую форсунку для подачи газообразного топлива 9, термоэлектрический охладитель 10, датчики: температуры дизельной форсунки 11, нагрузки 12, пульта управления 13, атмосферного давления 14 и рабочего положения топлив 15, 16, блок питания 17. Позициями 18, 19, 20, 21, 22, 23 обозначены каналы подачи топлива в форсунки 8 и 9 и позицией 24 - система охлаждения газодизеля. Термоэлектрический охладитель 10, установлен на корпусе форсунки дизельного топлива 8, холодные спаи которого связаны с распылителем форсунки, а горячие -с системой охлаждения 24. Холодные спаи термоэлектрического охладителя 10 при помощи конвективного теплообмена отбирают тепло от распылителя форсунки 8 и поддерживают ее оптимальную температуру.The device contains a gaseous fuel pipeline 1, a diesel fuel pipeline 2, a high-pressure fuel pump for diesel fuel 3, a gaseous fuel compressor 4, a diesel fuel accumulator 5, a gaseous fuel accumulator 6, a control logic device (microprocessor controller) 7, an electro-hydraulic injector for supplying diesel fuel 8, electro-hydraulic injector for supplying gaseous fuel 9, thermoelectric cooler 10, sensors: temperature of diesel injector 11, load 12, control panel 13, atmospheric pressure 14 and operating position of fuels 15, 16, power supply 17. Positions 18, 19, 20 , 21, 22, 23 indicate fuel supply channels to injectors 8 and 9 and position 24 indicates the gas-diesel cooling system. Thermoelectric cooler 10 is installed on the body of the diesel fuel injector 8, the cold junctions of which are connected to the nozzle nozzle, and the hot junctions are connected to the cooling system 24. The cold junctions of the thermoelectric cooler 10, using convective heat exchange, remove heat from the nozzle nozzle 8 and maintain its optimal temperature.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
При запуске ДВС включаются топливные системы: на пульт управления 13 поступает питание от блока 17 и включает его в работу. С помощью пульта управления 13 питание подается на управляющее логическое устройство 7, которое вырабатывает сигналы для подачи на электрогидроуправляемые форсунки 8, 9. При нажатии на кнопку стартера или подаче сжатого воздуха (не показаны) ДВС начинает работать на дизельном топливе до достижения рабочей температуры. После прогрева дизеля, на управляющее логическое устройство 7 поступит сигнал от датчика температуры ДВС (не указан на схеме) и в зависимости от рабочего положения датчиков: 15, 16, 12 и 14 вырабатывается оптимальный угол опережения подачи запальной дозы дизельного топлива в двигатель и начинает работать электрогидроуправляемая форсунка 9 подачи газообразного топлива, при этом автоматически снижается подача дизельного топлива до запальной дозы, которая составляет ~15% от начального количества дизельного топлива (при прогреве двигателя).When starting the internal combustion engine, the fuel systems are turned on: the control panel 13 receives power from unit 17 and turns it on. Using the control panel 13, power is supplied to the control logic device 7, which generates signals to be supplied to electrohydraulic injectors 8, 9. When the starter button is pressed or compressed air is supplied (not shown), the internal combustion engine begins to operate on diesel fuel until operating temperature is reached. After the diesel engine has warmed up, the control logic device 7 will receive a signal from the internal combustion engine temperature sensor (not indicated in the diagram) and, depending on the operating position of sensors: 15, 16, 12 and 14, the optimal advance angle for supplying the pilot dose of diesel fuel to the engine is generated and starts working electrohydraulic-controlled injector 9 for supplying gaseous fuel, while the supply of diesel fuel is automatically reduced to a pilot dose, which is ~15% of the initial amount of diesel fuel (when the engine warms up).
При увеличении частоты вращения (нагрузки) двигатель автоматически переходит на дизельное топливо, начинает нагреваться, соответственно повышается температура распылителя электрогидроуправляемой форсунки дизельного топлива 11. При температуре распылителя электрогидроуправляемой форсунки дизельного топлива, например, 170°C и более сигнал от датчика температуры 11 поступает на управляющее логическое устройство 7, которое включает термоэлектрический охладитель 10, холодные спаи которого охлаждают при помощи конвективного теплообмена распылитель форсунки 8, горячие спаи охлаждаются системой охлаждения 24 двигателя. После снижения частоты вращения (нагрузки) дизеля, на управляющее логическое устройство 7 поступит сигнал от датчика нагрузки 12 и в зависимости от рабочего положения датчиков: 15, 16 и 14 вырабатывается оптимальный угол опережения подачи запальной дозы дизельного топлива в двигатель и начинает работать электрогидроуправляемая форсунка 9 подачи газообразного топлива, при этом автоматически снижается подача дизельного топлива до запальной дозы.When the rotation speed (load) increases, the engine automatically switches to diesel fuel, begins to heat up, and the temperature of the atomizer of the electrohydraulic-controlled diesel fuel injector 11 increases accordingly. When the temperature of the atomizer of the electrohydraulic-controlled diesel fuel injector, for example, is 170°C or more, the signal from temperature sensor 11 is sent to the control logical device 7, which includes a thermoelectric cooler 10, the cold junctions of which are cooled by convective heat exchange of the injector nozzle 8, the hot junctions are cooled by the engine cooling system 24. After reducing the rotation speed (load) of the diesel engine, the control logic device 7 will receive a signal from the load sensor 12 and, depending on the operating position of the sensors: 15, 16 and 14, the optimal advance angle for supplying the pilot dose of diesel fuel to the engine is generated and the electrohydraulic-controlled injector 9 begins to operate supply of gaseous fuel, while the supply of diesel fuel is automatically reduced to the ignition dose.
Достоинствами предложенного технического решения являются: устойчивая работа ДВС на малых цикловых подачах и автоматизированный переход двигателя с дизельного топлива на газодизельное. При этом за счет точного и стабильного поочередного дозирования малых цикловых порций дизельного и газообразного топлива без снижения давления впрыска, в системе сохраняется качество распыливания топлива.The advantages of the proposed technical solution are: stable operation of the internal combustion engine at low cyclic feed rates and automated engine transition from diesel fuel to gas-diesel. At the same time, due to the accurate and stable alternating dosing of small cyclic portions of diesel and gaseous fuel without reducing the injection pressure, the quality of fuel atomization is maintained in the system.
Описанное устройство разработано специалистами кафедры судостроения и энергетических установок ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в процессе выполнения научно-исследовательской работы «Система питания газодизеля с электронным управлением». Были произведены расчеты, показавшие возможность использования данной системы на судах-газовозах, на которых двигатели работают на газе из кипящего слоя.The described device was developed by specialists from the Department of Shipbuilding and Power Plants of the State University of Maritime and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov" in the process of performing research work "Electronically controlled gas-diesel power system." Calculations were made that showed the possibility of using this system on gas carrier ships, on which the engines operate on gas from a fluidized bed.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость». The foregoing allows us to conclude that the claimed invention meets the “industrial applicability” criterion.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809886C1 true RU2809886C1 (en) | 2023-12-19 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131536C1 (en) * | 1997-10-07 | 1999-06-10 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Electronic-control fuel system for internal- combustion engine |
| RU2443898C2 (en) * | 2009-10-28 | 2012-02-27 | ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Engine gas-air mix feed system |
| KR101381034B1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-04-04 | 인하대학교 산학협력단 | Diesel-natural gas dual fuel engine system and control method of the same |
| RU150831U1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-02-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | ELECTRICALLY CONTROLLED GAS FUEL FEED INJECTOR |
| CN103982308B (en) * | 2014-05-06 | 2016-06-22 | 南京盖驰动力科技有限公司 | The control system of the oil gas dual-fuel electromotor of automatically controlled fuel feeding and control method thereof |
| CN210217928U (en) * | 2019-04-26 | 2020-03-31 | 上海海事大学 | Marine dual-fuel engine combustion system |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131536C1 (en) * | 1997-10-07 | 1999-06-10 | Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова | Electronic-control fuel system for internal- combustion engine |
| RU2443898C2 (en) * | 2009-10-28 | 2012-02-27 | ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Engine gas-air mix feed system |
| KR101381034B1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-04-04 | 인하대학교 산학협력단 | Diesel-natural gas dual fuel engine system and control method of the same |
| CN103982308B (en) * | 2014-05-06 | 2016-06-22 | 南京盖驰动力科技有限公司 | The control system of the oil gas dual-fuel electromotor of automatically controlled fuel feeding and control method thereof |
| RU150831U1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-02-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | ELECTRICALLY CONTROLLED GAS FUEL FEED INJECTOR |
| CN210217928U (en) * | 2019-04-26 | 2020-03-31 | 上海海事大学 | Marine dual-fuel engine combustion system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2669121C2 (en) | Method for fuel injection control (options) | |
| EP1077321B1 (en) | A fuel injection control system for a diesel engine | |
| RU2647183C2 (en) | Method of engine operation with exhaust gases recirculation system | |
| RU2684291C2 (en) | Method (versions) and system for controlling exhaust gas temperature in cylinders for exhaust gas recycling | |
| RU2713978C2 (en) | Method (embodiments) of dual fuel injection | |
| US20160215723A1 (en) | Fuel control for dual fuel engines | |
| EP0760424A2 (en) | Gaseous fuel direct injection system for internal combustion engines | |
| RU2697016C2 (en) | Method and system for evaluation of air charge | |
| CN109477438B (en) | Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine | |
| CN1989339A (en) | Ignition timing control apparatus for internal combustion engine | |
| WO2006079172A1 (en) | Fuel injection system for internal combustion engine | |
| US20120185152A1 (en) | Fuel rail pressure control systems and methods | |
| US7063068B2 (en) | Variable valve timing controller for an engine | |
| EP3299608A2 (en) | Gasoline direct-injection compression-ignition engine for low octane fuels | |
| CN106103947B (en) | Engine system and control method | |
| US9896994B2 (en) | Control apparatus of engine | |
| CN108167084A (en) | It is a kind of to light the rotary piston engine EFI control method combined with compression ignition mode | |
| EP2772632A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| RU2809886C1 (en) | Electronically controlled gas diesel power system | |
| US20040011333A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
| US10215125B2 (en) | Process of controlling operation in a multi-cylinder engine | |
| CA3009274A1 (en) | Augmented compression engine (ace) | |
| EP2067954A1 (en) | Pre-combustion chamber engine having combustion-initiated starting | |
| KR20180122714A (en) | Control device of internal combustion engine and control method of internal combustion engine | |
| JP2001514356A (en) | Conversion system with electronic controller for utilizing gaseous fuel in spark ignition engines |