способ выбора и подачи различных видов топлива в двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

Способ выбора и подачи различных видов топлива в двигатель внутреннего сгорания, включающий подбор видов топлива, их пропорцию и управление подачей при работе двигателя электронным блоком управления по сигналам от датчиков температуры и нагрузки на двигатель, отличающийся тем, что в электронный блок управления дополнительно подаются сигналы от контроллера управления двигателем, от датчиков давления впускного коллектора, датчиков температуры и давления топлива, а также от датчика кислорода двигателя, с учетом которых электронный блок управления в автоматическом режиме подбирает вариант и количество топлива или смесей топлив для различных режимов эксплуатации двигателя.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое техническое решение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим на нескольких видах топлива (например, газе, бензине, водороде и др.).

Широко известны двигатели, используемые в автомобилях и работающие на различных видах топлива и их смесях. Смотри, например, авторские свидетельства СССР № 1650933, опубл. 20.03.89, № 91754, опубл. 17.07.50 и другие.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ подачи и смешения газа и бензина в двигателе внутреннего сгорания по патенту России № 2272929 опубл. 27.03.2006. Этот способ включает подачу жидкого и газообразного топлива и воспламенение топлива от электрического зажигания, в котором запуск двигателя осуществляют на газобензовоздушной смеси, а прогрев до температуры 60±5°С на бензиновоздушной смеси. При этом подбор видов топлива, их пропорцию и управление подачей при работе двигателя осуществляют электронным блоком управления по сигналам от датчиков температуры и нагрузки на двигатель, при достижении двигателем температуры 60±5°С включается инжектор газа и отключается инжектор жидкого топлива, двигатель работает на газе, вначале движения при увеличении оборотов включается инжектор жидкого топлива, в двигатель поступает газобензовоздушная смесь, при достижении оборотов двигателя, соответствующих максимальной мощности, отключается инжектор жидкого топлива, двигатель продолжает работу на газе.

Недостатком этого способа является отсутствие автоматического режима выбора вида топлива в зависимости от режима эксплуатации и условий работы двигателя, т.к. в нем предусмотрен жесткий алгоритм регулирования подачи топлива, учтены не все возможные варианты управления подачей топлива в зависимости от состояния и режима работы двигателя, не учтены давление впускного коллектора двигателя и характеристики используемого топлива.

Задачей заявляемого технического решения является создание способа:

- позволяющего обеспечить работу двигателя на разных видах топлива и их смесях на всех эксплуатационных режимах с любыми комбинациями подачи разных видов топлива;

- позволяющего в каждый момент времени работы двигателя выбирать максимально эффективный, с точки зрения технических характеристик работы двигателя и решаемых задач, вид топлива,

- обеспечивающего универсальность и простоту технической реализации решения, совместимого с основными электронными системами автомобилей.

Технический результат заключается в возможности применения решения на всех современных двигателях с инжекторными и карбюраторными системами питания без конструктивной переделки двигателя, используя большинство комплектующих автомобильных топливоподающих систем. При этом обеспечивается эксплуатация автомобиля на нескольких видах топлива и их комбинаций в следующих режимах:

- работа на жидком топливе;

- работа на газообразном топливе;

- работа на смеси жидкого и газообразного топлива в любых пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания;

- работа в автоматическом режиме - подбор видов топлива и их смесей с максимальным использованием положительных свойств каждого вида топлива в различных режимах и условиях эксплуатации осуществляется автоматически электронным блоком управления.

Этот технический результат достигается следующим образом. В способе выбора и подачи различных видов топлива в двигатель внутреннего сгорания, включающем подбор видов топлива и их пропорцию, управление подачей топлива при работе двигателя осуществляется электронным блоком управления по сигналам от датчиков температуры и нагрузки на двигатель. При этом в электронный блок управления дополнительно подаются сигналы от контроллера управления двигателем, от датчиков давления впускного коллектора, датчиков температуры и давления топлива, а также от датчика кислорода двигателя, с учетом которых электронный блок управления в автоматическом режиме подбирает вариант и количество топлива или смесей топлив для различных режимов эксплуатации двигателя.

Способ может быть реализован с помощью системы выбора и подачи различных видов топлива в двигатель внутреннего сгорания.

На чертеже схематически приведен один из вариантов такой системы.

Эта система содержит линию подачи жидкого топлива 1, линию подачи газообразного топлива 2, на которых соответственно установлены устройства подачи этих видов топлива - жидкого 3 и газообразного 4, соединенные с впускным коллектором 5 двигателя внутреннего сгорания 6. Устройства подачи топлива 3 и 4 электрически соединены с электронным блоком управления 7. Количество устройств подачи топлива 3 и 4 (топливных форсунок) на каждой линии подачи зависит от количества цилиндров двигателя и схемы топливоподачи.

На линии подачи газообразного топлива 2 установлены датчики температуры топлива 8 и давления топлива 9, электрически связанные с электронным блоком управления 7 и генерирующие выходные напряжения, которые пропорциональны температуре газообразного топлива и давлению внутри топливопровода линии его подачи. 10 - выпускной коллектор, в котором в качестве датчика состояния и режима работы двигателя может быть установлен датчик кислорода 11, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное соотношению компонентов топливовоздушной смеси. 12 - датчик давления (разряжения) впускного коллектора 5, который генерирует напряжение, пропорциональное давлению в нем.

На двигателе установлен датчик температуры 13 двигателя (хладагента), генерирующий выходное напряжение, которое пропорционально температуре двигателя. 14 - штатный (установленный заводом-изготовителем автомобиля) контроллер управления двигателем, выходные сигналы управления форсунками которого соединены с входом электронного блока управления 7. 15 - блок переключателя и индикации режимов работы системы. 16 - воздухозаборник.

Система работает следующим образом.

В основе работы описываемого варианта реализации формулы изобретения лежит принцип использования сигнала управления работой каждого устройства подачи жидкого топлива, генерируемого штатным (установленным заводом-изготовителем автомобиля) контроллером управления двигателем 14. Эти сигналы управления, а также сигналы, генерируемые датчиками состояния и режима работы двигателя 11, 12, 13, датчиками характеристик видов топлива 8, 9, обрабатываются электронным блоком управления 7, который и управляет всеми устройствами подачи топлива (форсунками) всех линий подачи топлива.

В коллектор 5 двигателя 6 через устройства подачи топлива 3 и 4, соединенные с линиями подачи топлива 1 и 2, подается требуемое количество топлива. Управление устройствами подачи топлива 3 и 4 осуществляется выходными сигналами электронного блока управления 7, который формирует эти сигналы на основании сигналов, генерируемых датчиками состояния и режима работы двигателя 11, 12, 13, датчиками характеристик видов топлива 8.9, контроллером управления двигателем - 14.

Предлагаемая автоматизированная многотопливная система может работать в следующих режимах, задаваемых переключателем режимов работы 15:

- в положении 1 двигатель работает на жидком топливе;

- в положении 2 двигатель работает на газообразном топливе;

- в положении 3 двигатель работает на топливе, представляющем собой смесь жидкого и газообразного топлива в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания;

- в положении 4 двигатель работает в автоматическом режиме (выбор вида топлива осуществляется автоматически в зависимости от настроек, характеристик топлива, состояния и режима работы двигателя).

В автоматическом режиме система работает следующим образом. При включении электропитания двигателя электронный блок управления 7 определяет температуру двигателя по сигналу датчика температуры 13 и, в случае старта работы двигателя и достижения двигателем 450 оборотов в минуту, открывает в разных комбинациях устройства подачи жидкого и газообразного топлива, подавая в впускной коллектор 5 только жидкое или только газообразное топливо, или смесь жидкого и газообразного топлива в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания. Выбранный вид подаваемого топлива зависит от программы работы двигателя и ее настройки, связанной с конкретными условиями и задачами эксплуатации автотранспорта.

Прогрев двигателя до рабочей температуры осуществляется на жидком топливе или смеси жидкого и газообразного топлива. При достижении рабочей температуры двигателя датчик температуры 13 подает сигнал в электронный блок управления 7, который отключает устройства подачи топлива 3 и включает устройства подачи топлива 4. Далее работа на холостом ходу осуществляется на газообразном топливе. На средних оборотах и в режиме плавного ускорения двигатель работает на смеси топлив в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания.

Работа двигателя в режиме ускорительного насоса (при резком нажатии на педаль газа) осуществляется на смеси топлив или на жидком топливе. Еще одно важное отличие: работа на стабильных оборотах, не требующих нагрузки, осуществляется на газообразном топливе. Опорными сигналами для работы электронного блока управления 7 являются сигналы контроллера управления двигателем 14 и датчика кислорода 11.

В положении 3 переключателя 15 двигатель работает аналогично работе в автоматическом режиме, кроме работы в режиме ускорительного насоса и на стабильных оборотах. В положении 3 работа в режиме ускорительного насоса и на стабильных оборотах, не требующих нагрузки, осуществляется на смеси топлив в пропорциях, требуемых для двигателя внутреннего сгорания.

При движении автомобиля контроллер управления двигателем 14 и все датчики постоянно передают информацию (данные) в электронный блок управления 7, который в автоматическом режиме корректирует сигналы управления устройствами подачи топлива 3 и 4, осуществляя подачу оптимальных(ого) для данных условий вида и количества топлив(а).

Вариант реализации, описанный выше, носит иллюстративный и неограничительный характер. Объем притязаний настоящего описания определяется содержанием формулы изобретения, а не вышеизложенным описанием, и должен считаться включающим в себя любые изменения в рамках объема притязаний и смысла признаков, эквивалентных содержанию формулы изобретения.

Таким образом, способ подачи разных видов топлива и их смесей, совместимых при одновременной работе в двигателе внутреннего сгорания, представляемый в настоящем техническом решении, позволяет без существенных конструктивных изменений и переделок существующих двигателей, установленных на отечественных и иностранных легковых автомобилях, повысить их экономичность и экологичность при одновременном увеличении мощности двигателя, использовать существующие топливоподающие системы, а также их составляющие.