Система питания двигателя от газобаллонной установки

Система питания двигателя от газобаллонной установки.

В качестве применяемого топлива используют: сжатый природный газ (СПГ) или сжиженный нефтяной газ (СНГ).

Сжатый газ – метан, кокс, водород. Он находится в баллонах под давлением 20 МПа (ГАЗ-52-27, ГАЗ-53-27, ЗИЛ-431610, ЗИЛ-431710, ЛиАЗ-667МГ). На автомобилях ГАЗ и ЗИЛ баллоны устанавливают под кузовом (8-10 шт.), а на автобусах – на крыше. Вес баллона с газом составляет 120 кг.

Сжиженный газ – пропанобутановая смесь, которая находится в баллоне в жидком виде при давлении 1,6 МПа. Выпускаю СНГ двух марок – ПА – пропан автомобильный; ПБА – пропан-бутан автомобильный. Газ ПА применяется только зимой при температуре от -20ºС до — 35ºС, а газ ПБА – до -20ºС. Сжиженный ПБА содержит зимой 80…90% пропана, а летом – 40…60%, остальное – бутан.

1. Меньшая стоимость.

2. Газ имеет высокое октановое число = 109, что предотвращает детонацию.

3. При сгорании газ выделяет малотоксичные отработавшие газы.

4. Меньший износ двигателя (в 2 раза).

5. Увеличивается срок службы свечей и масла.

1. Температура сгорания газа меньше температуры сгорания бензина → падает мощность двигателя.

2. Большой расход газа.

3. Сжиженный газ, тяжелея воздуха, поэтому опасен при утечке.

Система питания от газобаллонной установки

Рабочие циклы двигателя, работающего на газе, и карбюраторного двигателя оди­наковы, но устройство и работа приборов системы питания существенно различа­ются.

Установка для сжатого газа автомобиля ГАЗ-53-27 (рис. 8.1) включает в себя две секции 13 и 14 баллонов, редуктор высо­кого давления 17, электромагнитный кла­пан 16 с газовым фильтром, редуктор низкого давления 20, шланг 5 подачи газа к карбюратору-смесителю 3, электро­магнитный клапан с бензиновым фильтром 2 и другие элементы. Передняя секции 14 из четырех баллонов расположена под грузовой платформой (поперек рамы), а задняя секция 13 из трех баллонов расположена вдоль рамы.

Все баллоны между собой соединены трубопроводами. Расходный вентиль 8 установлен на первом (по ходу) баллоне, а наполнительный 9 — на втором. Природ­ный сжатый газ находится в баллонах под давлением 20 МПа.

Подача газа из баллонов в систему подачи топлива происходит через два запорных устройства: расходный вентиль 8 и электромагнитный клапан 16 с газо­вым фильтром.

Перед пуском двигателя нужно открыть расходный вентиль и убедиться по показаниям манометра 10 в наличии газа в баллонах. Газ по трубопроводу 7 поступает в редуктор высокого давления 17, где автоматически снижается его давление до 1,0. 1,2 МПа. По пути к редуктору сжатый газ должен быть подогрет, так как иначе может замерзнуть вода, выделяющаяся при снижении давления. Для этой цели в кронштейне редуктора выполнена полость, через которую циркулирует нагретая вода из системы охлаждения двигателя 23.

При установке переключателя вида топ­лива в положение «Газ» и включенном зажигании газ поступает в редуктор 20 низкого давления, где давление газа сни­жается примерно до атмосферного 0,1 МПа. Затем газ по шлангу 5 подает­ся в карбюратор-смеситель 3 для образова­ния газовоздушной смеси. Разрежение, создаваемое в цилиндрах при впуске, передается карбюратору-смесителю, и го­рючая смесь поступает в цилиндры дви­гателя.

Для работы на жидком топливе (бен­зине) газобаллонный автомобиль имеет бензиновый бак 15, фильтр-отстойник 6, бензиновый насос и соответствующие топ­ливопроводы.

Рис. 8.1. Схема автомобильной газобаллонной уста­новки для сжатого газа:

1—бензиновый насос; 2—электромагнитный клапан с бензиновым фильтром; 3 — карбюратор-смеситель; 4—впускная труба; 5—шланг подачи газа в кар­бюратор-смеситель; 6—бензиновый фильтр-отстой­ник; 7—трубопровод от баллона к подогрева­телю; 8—расходный вентиль; 9—наполнительный вентиль; 10— манометр высокого давления: 11— соединительная трубка баллонов; 12 — соединитель­ный трубопровод секций; 13 — задняя секция бал­лонов; 14- передняя секция баллонов; 15—бензи­новый бак; 16—электромагнитный клапан с газо­вым фильтром; 17—редуктор высокого давления; 18—трубка от фильтра к редуктору низкого давления; 19- манометр низкого давления; 20— редуктор низкого давления; 21— трубка забора ва­куума; 22 — трубка холостого хода; 23 –двигатель

Установка для сжиженного газа авто­мобиля ГАЗ-53-19 состоит из баллонов 14 (рис. 8.2), испарителя 5, газового ре­дуктора 4, карбюратора-смесителя 1 манометра 10 редуктора, электромагнитного клапана 9 с газовым фильтром электромагнитного клапана 2 с бензиновым фильтром и других деталей. Баллон расположен под платформой с левой стяжными лентами. Испаритель и редуктор установлены под капотом двигателя. Сжиженный газ перед ис­пользованием испаряют, т. е. переводят в газообразное состояние. Для этого из бал­лона 14 жидкость при открытом вентиле 19 поступает через электромагнитный кла­пан 9 с газовым фильтром к испарителю 5, подогреваемому горячей водой из системы охлаждения двигателя. Жидкость испа­ряется, и в парообразном состоянии газ поступает в фильтр, а затем в двухступен­чатый редуктор 4, где давление газа снижается до 0,1 МПа. Далее газ прохо­дит через дозирующее экономайзерное устройство, карбюратор-смеситель 1 газа и при такте впуска поступает в цилиндры двигателя 11, имеющего повышенную (8,5) степень сжатия. Работу газобаллонной установки контролируют по показаниям манометра 10, который показывает дав­ление газа в редукторе.

При заправке баллона пользуются дву­мя вентилями 16 и 15 соответственно наполнения и контроля. Баллон нельзя заполнять сжиженным газом полностью, так как с повышением температуры окру­жающего воздуха газ расширяется и мо­жет разорвать баллон. Поэтому баллон наполняют сжиженным газом только на 90% объема, а 10% объема оставляют для паров. Давление в баллоне зависит не от количества находящегося в нем сжиженного газа, а лишь от давления его паров, на которые оказывает влияние тем­пература окружающей среды и состав газа.

Рис. 8.2. Газобаллонная установка для сжиженного газа:

1 — карбюратор-смеситель; 2 — электромагнитный клапан с бензиновым фильтром; 3—бензиновый бак; 4— газовый редуктор; 5 -испаритель сжижен­ного газа; 6 -штуцер для подвода горячей волы; 7—штуцер для отвода воды; 8—кран для слива воды; 9 -электромагнитный клапан с газовым фильтром; 10- манометр редуктора; 11 —двигатель; 12 — паровой вентиль; 13- предохранительный кла­пан; 14- баллон для сжиженного газа; 15— контрольный вентиль; 16- наполнительный вентиль баллона; 17- указатель уровня сжиженного газа; 18—сливная пробка; 19— жидкостный вентиль

Система питания двигателя от газобаллонной установки

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может применяться в энергетических установках, а также в автотранспорте. Система питания двигателя от газобаллонной установки состоит из баллона с горючим газом, впускного и выпускного трубопроводов, а также трубки с клапаном, соединяющей картер и впускной трубопровод. Впускной и выпускной трубопроводы герметично соединены емкостью, имеющей водяную рубашку. Выпускной трубопровод имеет клапан и соединен дополнительно с имеющим клапан и вентилятор впусным трубопроводом через заполненный водой, имеющий холодильник бак. Последний соединен трубопроводом, имеющим насос с другим баком, в котором расположена выходящая в атмосферу трубка с клапаном и часть выпускного трубопровода. Впускной трубопровод соединен с кислородным баллоном. Технический результат заключается в устранении воздействия отработавших газов на загрязнение атмосферы. 2 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может применяться в энергетических установках, а также в автотранспорте.

Система питания двигателя от газобаллонной установки состоит из баллона с горючим газом, впускного и выпускного трубопроводов, а также трубки с клапаном, соединяющей картер и впускной трубопровод. (Е.В.Михайловский и др. Устройство автомобиля. М., Машиностроение, 1979, стр.87, 89, 119-128).

Однако известная система питания двигателя от газобаллонной установки загрязняет атмосферу отработавшими газами.

Целью изобретения является устранение влияния отработавших газов на загрязнение атмосферы путем прекращения выделения их в окружающую среду.

Указанная цель достигается тем, что впускной и выпускной трубопроводы герметично соединены емкостью, имеющей водяную рубашку, выпускной трубопровод имеет клапан и соединен дополнительно с имеющим клапан и вентилятор впускным трубопроводом через заполненный водой, имеющий холодильник бак, соединенный трубопроводом, имеющим насос, с другим баком, в котором расположена выходящая в атмосферу трубка с клапаном и часть выпускного трубопровода, а впускной трубопровод соединен с кислородным баллоном.

На фиг.1 представлена система питания двигателя от газобаллонной установки, разрез.

На фиг.2 — то же, вид сверху, разрез.

Система питания двигателя от газобаллонной установки имеет следующую конструкцию. Картер двигателя 1 соединен трубкой 2, имеющей клапан 3, рассчитанный на давление 1-2 атм с впускным трубопроводом 4. Выпускной трубопровод 5 герметично соединен через емкость 6 с впускным трубопроводом 4. Емкость 6 имеет водяную рубашку и трубопровод 7. Выпускной трубопровод 5 имеет клапан 8, рассчитанный на давление 1,5-6 атм, и часть его расположена в баке 9, залитом не полностью водой. Бак 9 имеет горловину 10, на которую одета трубка 11, имеющая клапан 12, рассчитанный на давление в 1 атм. Конец выпускного трубопровода 5 расположен в воде бака 13, также не полностью заполненного водой. Бак 13 имеет холодильник 14 и соединен с баком 9 через трубопровод 15, в котором расположен насос 16. Бак 13 имеет трубу 17, которая соединена с впускным трубопроводом 4, имеющим вентилятор 18 и клапан 19, рассчитанный на 1,5-6 атм. Впускной трубопровод 4 соединен трубкой, имеющей клапан, манометр 20, магистральный вентиль 21, с заполненным горючим газом баллоном 22, имеющим расходный вентиль 23, наполнительный вентиль 24 и манометр 25. Впускной трубопровод соединен также трубкой, имеющей клапан, манометр 26, магистральный вентиль 27 с кислородным баллоном 28, имеющим расходный вентиль 29, наполнительный вентиль 30 и манометр 31. Двигатель 1 имеет электрогенератор.

Система питания двигателя от газобаллонной установки работает следующим образом. Оператор снимает трубку 11 и доливает в бак 9 воду, не заполняя его полностью. Затем он одевает опять трубку 11 на горловину 10 и открывает расходные вентили 23 и 29. Потом оператор открывает магистральный вентиль 21, горючий газ поступает в впускной трубопровод 4 и емкость 6. Затем оператор открывает магистральный вентиль 27, кислород поступает в впускной трубопровод 4 и емкость 6, смешиваясь с горючим газом. Потом оператор запускает двигатель 1, включает насос 16 и холодильник 14. Затем он включает насос, осуществляющий циркуляцию воды от водяной рубашки емкости 6 через трубопровод 7 к радиаторам, установленным в теплице или доме. Отработавшие газы проходят по выпускному трубопроводу 5 в емкость 6. При увеличении давления в емкости 6 свыше 1,5-6 атм открывается клапан 8 и отработавшие газы проходят по выпускному трубопроводу 5 через бак 9, нагревая находящуюся там воду, сами при этом охлаждаясь, в воду бака 13. Вода бака 13, охлажденная холодильником 14 до 2-15 градусов, растворяет углекислый газ, а окись углерода, кислород, азот, окислы азота и горючий газ поступают в трубу 17. Когда вентилятор 18 создает давление свыше 1,5-6 атм, эти газы через клапан 19 поступают в впускной трубопровод и емкость 6. Вода с растворенным в ней углекислым газом перекачивается насосом 16 в бак 9. В баке 9 вода, нагреваясь от выпускного трубопровода 5 до 40-70 градусов, выделяет углекислый газ, который поднимается по горловине 10 в трубку 11. Когда давление его превысит 1 атм, то клапан 12 открывается и выпускает углекислый газ в атмосферу. Выходящий в атмосферу углекислый газ заменяется таким же объемом горючего газа и кислорода. При уменьшении мощности двигателя 1 оператор увеличивает подачу горючего газа, открывая больше магистральный вентиль 21. Если мощность двигателя не увеличивается, то оператор увеличивает подачу кислорода, открывая больше магистральный вентиль 27. Когда к двигателю оператор подключит электрогенератор, то вырабатывается электроэнергия, но при этом отработавшие газы не выделяются в атмосферу. При значительном уменьшении горючего газа баллон 22 заполняют, открывая наполнительный вентиль 24. При большем расходе кислорода баллон 28 заполняют, открывая наполнительный вентиль 30.

Использование системы питания двигателя от газобаллонной установки предложенной конструкции позволит получить следующий технико-экономический эффект. Так КПД энергетической установки, имеющей известную систему питания двигателя, невысокий, т.к. значительное число горючего газа выходит в атмосферу. Кроме того, выходящие в окружающую среду отработавшие газы засоряют ее. КПД энергетической установки, имеющей предложенную систему питания двигателя, значительно выше, т.к. отработавшие газы не выходят в атмосферу, а поступают обратно в впускной трубопровод, не засоряя окружающую среду. Кроме этого, горячую воду от водяной рубашки емкости, соединяющей выпускной и впускной трубопроводы, можно использовать для отопления домов или теплиц. Предложенную систему питания двигателя можно использовать зимой в автомобилях для перевозки овощей и фруктов, которые можно отапливать горячей водой от водяной рубашки емкости.

Система питания двигателя от газобаллонной установки, состоящая из баллона с горючим газом, впускного и выпускного трубопроводов, а также трубки с клапаном, соединяющей картер и впускной трубопровод, отличающаяся тем, что впускной и выпускной трубопроводы герметично соединены емкостью, имеющей водяную рубашку, выпускной трубопровод имеет клапан и соединен дополнительно с имеющим клапан и вентилятор впускным трубопроводом через заполненный водой, имеющий холодильник бак, соединенный трубопроводом, имеющим насос, с другим баком, в котором расположены выходящая в атмосферу трубка с клапаном и часть выпускного трубопровода, а впускной трубопровод соединен с кислородным баллоном.

Система питания двигателя от газобалонной установки

БИЛЕТЫ ПО УСТРОЙСТВУ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ АТС.

1 . Устройство независимой подвески передних колёс легкового ам.

2. Техническое обслуживание, неисправности ГРМ.

1. Назначение, устройство и принцип действия КШМ.

2. Техническое обслуживание, неисправности гидравлической тормозной системы.

1. Устройство сцепления грузового и легкового ам, его назначение.

2. Техническое обслуживание, неисправности системы охлаждения.

1. Устройство гидроусилителей рулевого управления – встроенного и вынесенного.

2. Техническое обслуживание, неисправности КШМ.

1. Устройство и принцип работы генератора совместно с регулятором напряжения.

2. Техническое обслуживание, неисправности карбюраторной системы питания.

1 .Устройство и принцип работы системы смазки двигателя.

2. Техническое обслуживание, неисправности генератора и регулятора напряжения.

1. Устройство и принцип работы стартера с электрической схемой, цепь включения стартера.

2. Техническое обслуживание, неисправности главной передачи.

1.Основные параметры работы двигателя. Рабочий цикл. Такты и их характеристики.

2. Техническое обслуживание, неисправности рулевого управления.

1. Устройство и принцип работы АКБ.

2. Техническое обслуживание, неисправности системы пуска.

1. Состав горючих смесей.

2. Техническое обслуживание, неисправности системы питания дизельного двигателя.

1. Устройство и принцип работы системы пуска, цепь включения стартёра.

2. Техническое обслуживание, неисправности системы смазки.

1 .Принцип работы простейшего карбюратора и его дозирующих систем.

2. Техническое обслуживание, неисправности передней подвески а/м ВАЗ 2107.

1 .Устройство и принцип работы ТНВД. 2. Техническое обслуживание, неисправности задней подвески а/м ВАЗ 2107.

1. Устройство независимой передней подвески MacPherson .

2. Регулировка педали сцепления.

1. Главная передача: назначение, устройство, принцип действия. Разновидности передач.

2. Техническое обслуживание, неисправности бесконтактной системы зажигания.

1. Система питания двигателя от газобаллонной установки, её устройство и принцип работы.

2. Углы схождения, развала и наклона шкворня, и как они влияют на управление ам определения и схемы.

1. Устройство и принцип работы системы питания карбюраторного двигателя.

2. Техническое обслуживание, неисправности карданной передачи.

1. Устройство и принцип работы рулевого управления а/м ВАЗ 2108.

2. Техническое обслуживание, неисправности главной передачи, дифференциала.

1. Основные показатели, характеризующие работу двигателя.

2. Техническое обслуживание, неисправности системы смазки.

1. Устройство и принцип работы гидравлического привода тормозов.

2. Техническое обслуживание, неисправности контактно-транзисторной системы зажигания.

1. Устройство контактной системы зажигания.

2. Техническое обслуживание, неисправности стартера.

1. Устройство прерывателя- распределителя контактной системы зажигания, его отличие от прерывателя-распределителя контактно-транзисторной системы зажигания.

2. Техническое обслуживание, неисправности КПП.

1. Устройство дифференциала и его типы, назначение.

2. Техническое обслуживание, неисправности рулевых приводов.

1. Устройство, маркировка, принцип действия АКБ.

2. Техническое обслуживание, неисправности системы питания дизельного двигателя.

1. Главная передача: назначение, устройство, принцип действия. Разновидности передач.

2. Проверка форсунки на давление впрыска, регулировка ТНВД.

1. Устройство и принцип работы системы освещения и сигнализации.

2. Техническое обслуживание, неисправности привода гидравлических тормозов.

1. Принцип работы приборов контроля температуры, давления и уровня топлива.

2. Техническое обслуживание, неисправности независимой подвески MacPherson переднеприводных автомобилей.

Газовые двигатели внутреннего сгорания

Газовый двигатель – это мотор, который использует в качестве горючего пропано-бутановую смесь или природный газ метан. Дал жизнь подобному агрегату немецкий ученый Отто. У него ушло около пятнадцати лет на разработку подобного двигателя. Износ подобных агрегатов сведен на нет, благодаря применению чистого природного газа, который не имеет твердых частиц. Соответственно снижаются расходы на уход и ремонт устройства.

Давайте посмотрим, что из себя представляет этот движок внутреннего сгорания.

Что же такое газовый двигатель внутреннего сгорания

Существует несколько типов газовых двигателей с внутренним сгоранием:

• монотопливный. Этот агрегат использует газ только в качестве одного источника питания. У подобных устройств экокласс равен Евро 5, а производительность увеличена в несколько раз по сравнению с другими видами моторов. Однако, некоторые транспортные средства с этим мотором оптимизированы под работу на бензине. Водителям рекомендуется ездить на короткие дистанции на бензиновом топливе, так как агрегат может быстро выйти из строя, если постоянно использовать бензин вместо газа;
• двухтопливный. Разница между первым и двухтопливным двигателе в том, что последний работает как на бензине, так и на газе. Кроме того, автовладельцу нужно постоянно иметь немного бензина в баке, если он ездит на транспортном средстве с этим агрегатом. Потому что для успешного запуска газовый двигатель использует небольшое количество бензина;
• газодизельный агрегат. В этих моторах используется смесь газа и дизеля. Поджигается газ специальных дизельным «пилотом». Как это происходит: горючее впрыскивается в камеру сгорания, газовая смесь попадает в воздухозаборник, посредством впрыска. Если газовый двигатель работает под большими нагрузками, то соответственно использование дизеля будет больше, чем газа. Если же агрегат не нагружается и работает в спокойном режиме, то максимальное количество газовой смеси, которое используется для работы агрегата, равняется 80 процентам;
• трехтопливный. Это разработка уже современного типа. В устройстве, работающем на природном газе, используются следующие виды топлива: бензин, метан и этанол. Первая модификация агрегата появилась в 2005 году в Бразилии;
• HPDI. Эти газовые двигатели оснащены прямым впрыском высокого давления. Впрыск происходит посредством форсунки с двойной концентрической иглой. Смесь попадает в камеру сгорания в конце такта сжатия. Для облегчения воспламенения в камеру впрыскивается небольшое количество дизельного топлива.

Познакомиться с системой питания в двигателях на природном газе можно в следующем блоке.

Система питания двигателя от газобаллонной установки

На транспортных средствах газовая смесь в сжатом виде находится в баллонах. На этих устройствах устанавливается специальный мультиклапан, который позволяет заправлять баллон, и дозировать поступление смеси в газовый двигатель внутреннего сгорания.

Мультиклапан включает в себя:

• заправочный и расходный вентиль;
• указатель уровня газа, который в виде поплавка находится внутри баллона;
• обратный клапан;
• скоростной клапан;
• стопорный.

Сжиженная смесь поступает по газовой магистрали в клапан, с установленным фильтрующим устройством. Здесь газ проходит очистку от твердых частиц и смол, которые могут находиться в нем. Затем смесь поступает в газовый испаритель. Давление газа понижается до 1 атмосферы.

Смесь попадает в дозатор и передается в смеситель. В этом приборе смешивается и поступает в камеру сгорания.

Газобаллонные автомобили

Машины с газовым мотором:

• Камаз 820.60;
• Камаз 820.70;
• трактор «Агромаш ТК85 метан»;
• автомобиль «Урал Next».

Внимание! Российские компании сотрудничают с западными автомобильными концернами и совместно выпускают гибридные транспортные средства. Например, Ярославский автомобильный завод вместе с Westport создали серию газовых двигателей модели ЯМЗ 530.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

Требования, предъявляемые к двигателям, работающим на природном газе:

• агрегат должен обеспечивать хорошее смесеобразование;
• поступающее топливо должно быть высококалорийным;
• не должно происходить коррозии или коррозийного износа во время работы мотора на природном газе.

Подобные моторы не образуют отложений на впускных и выпускных компонентах. Топливо должно сохранять свои качества при транспортировке. А также стоимость на подобное горючее не должна превышать допустимые цены государством.

Преимущества использования газообразного топлива

В использовании природной газомоторной смеси есть положительные стороны. Вот некоторые из них:

• малая себестоимость, а значит и цена на подобное горючее будет меньше, чем у бензина или дизеля;
• стойкость к детонации. Так как октановое число газа равно 105;
• жизненный ресурс мотора увеличивается в 2 раза, а сам агрегат работает мягко и тихо;
• в половину увеличивается срок службы свечей зажигания;
• не образует нагар на стенках цилиндров и клапанах;
• не образуются смолистые отложения на элементах мотора.

В отличие от бензиновых моторов, токсичность сгоревших газов снижена в этом случае на 80 процентов. Газовая смесь имеет однородный состав по сравнению с бензином. Ее нельзя разбавить более худшим топливом.

Недостатки газообразного топлива

Но есть и недостатки у подобного горючего. К примеру:

• снижение мощности газового двигателя из-замедленного сгорания газа;
• возникновение трудностей с зажиганием во время понижения температур ниже минус двадцати градусов;
• увеличение веса авто. Например, при работе на сжиженном газе вес увеличивается до 50 кг и на сжатом – 800 кг;
• увеличивается цена на транспортное средство из-за использования дорогостоящего оборудования;
• сложность технического обслуживания;

А также заправки с газом должны находится на расстоянии 250 км. Больше авто на газе не проедет. Водитель должен соблюдать правила безопасности при использовании топлива с газом в машине. Баллоны с газом должны проходить освидетельствование в ГИБДД,

Кому выгоден двигатель на газе

Сейчас ДВС с газомоторной смесью устанавливают на автобусы, спецтехнику. То есть на транспортные средства, которые сжирают много топлива и работают ежедневно, чтобы уменьшить затраты на бензин или дизель.

Однако появилось много легкового транспорта, работающего на гибридных двигателях. Считается, что газовые двигатели пока еще молодое направление. Оно не достигло технической зрелости.

Заключение

Так или иначе газовые двигатели входят в нашу жизнь. В будущем возможно полное замещение природным газом бензина и дизеля.

Система питания двигателя от газобалонной установки

Изобретение относится к газопоршневым двигателям внутреннего сгорания транспортных средств, в частности маневровых тепловозов, использующим газовое топливо.

Известен способ питания газопоршневых двигателей, отличающийся добавкой к основному газовому топливу водорода, при котором водород, хранимый в жидком состоянии в криогенной емкости, подогревают за счет энергии системы охлаждения двигателя и смешивают с воздухом в камере смешения перед подачей в цилиндры. Благодаря высокой теплоте сгорания водорода переходные процессы приема нагрузки двигателем ускоряются (RU, патент № 2092700 C1, МПК F02B 43/00, F02M 21/02, 25/10, 1997).

Недостатком известного способа является повышение рисков, связанных с использованием водорода, образующего с воздухом взрывчатую смесь, а также существенное усложнение двигателя устройствами газификации и подачи водорода в цилиндры двигателя.

Известен способ питания поршневого двигателя внутреннего сгорания, который реализуется с помощью бензогазовой системы питания и обеспечивает возможность продолжительной работы на любом из трех видов топлива: «Бензин», «Газ», «Бензин + Газ», для чего двигатель снабжен трехпозиционным переключателем режимов работы двигателя и двумя дозаторами газа: одним для работы на газовом топливе и другим для работы на смеси бензина с газом. В последнем случае жидкое углеводородное топливо — бензин распыляют в воздушном коллекторе и подают в каналы крышек цилиндров двигателя вместе с потоком воздуха на всех режимах работы двигателя (RU, патент №52 115 U1, F02M 13/08, 2005).

Недостатком известного способа является то, что при работе на газовом топливе этот способ питания не улучшает приемистости двигателя, а также усложняет и удорожает конструкции двигателя трехвариантной системой питания в сравнении с системами питания как газовых, так и бензиновых двигателей.

Известен способ работы поршневых двигателей внутреннего сгорания при питании как газообразным, так и жидким топливом. Способ питания двигателя газовым топливом в данном случае предусматривает подачу в газовые каналы крышек цилиндров через газовоздушную смесительную камеру топливного газа с высоким цетановым числом (например, диметилэфира с цетановым числом 100) и топливного газа с низким цетановым числом (например, метана с цетановым числом не менее 15) в смеси с воздухом, причем при совместной подаче указанных газов регулируют соотношение их количеств. При работе на жидком топливе в камеры сгорания подают только дизельное топливо.

При работе на газовом топливе турбулизацию газовоздушной смеси осуществляют в смесительной камере, выход из которой сообщен с впускным трактом двигателя, включающим каналы крышек цилиндров, откуда газовоздушную смесь подают в камеры сгорания цилиндров двигателя. Способ обеспечивает возможность продолжительной работы двигателя или на газовом топливе, или на жидком топливе. Совмещение по времени подач газового и жидкого топлива не предусмотрено (RU, патент №2413854 С1, МПК F02B 69/04, F02D 19/08, F02M 21/04, 2009).

Недостатком вышеуказанного способа питания двигателя внутреннего сгорания при работе на газовом топливе является то, что самовоспламенение газового топлива и увеличение приемистости двигателя достигаются только при использовании газов с высоким цетановым числом, которые наиболее взрывоопасны. Это обстоятельство исключает использование более дешевого природного газа — метана, имеющего низкое цетановое число, усложняет и удорожает конструкцию и эксплуатацию двигателя ввиду необходимости иметь и транспортировать два вида газового топлива и устройства для их дозированного смешения. При работе двигателя на жидком топливе затраты на топливо возрастают, преимущества питания двигателя газовым топливом в отношении его экономичности и экологичности не реализуются.

Известен способ питания газопоршневого двигателя внутреннего сгорания типа 8ГЧН22/28 на газовом топливе. Топливный газ направляют в смесительную газовоздушную камеру, где смешивают с воздухом. Газовоздушную смесь направляют в камеры сгорания рабочих цилиндров двигателя, откуда часть газовоздушной смеси поступает в предкамеры. Газовоздушную смесь воспламеняют в предкамерах свечами зажигания, факелы пламени из предкамер воспламеняют газовоздушную смесь в основных камерах сгорания газопоршневого двигателя (Лимонов А.К., Сеземин А.В. Совершенствование рабочего процесса газового двигателя с форкамерно-факельным зажиганием. — Двигателестроение, №1 (251), 2013, с. 20-23).

Недостатком известного способа питания газопоршневого двигателя 8ГЧН22/28, приспособленного к работе на режиме постоянной мощности, характерном для двигателей, приводящих электрогенераторы, является низкая приемистость — медленное протекание процессов приема возрастающей нагрузки, что неприемлемо для двигателей транспортных средств, в частности для двигателей маневровых тепловозов, производительность которых возрастает с сокращением времени приема двигателем повышенной мощности, т.е. с повышением приемистости двигателя.

Известен способ питания газопоршневого (по терминологии патента — «комбинированного») двигателя, принятый за ближайший аналог, в котором газовоздушную смесь подают в камеры сгорания и предкамеры рабочих цилиндров, осуществляют воспламенение газовоздушной смеси в предкамерах свечами искрового зажигания и «приблизительно в то же время» впрыскивают в камеры сгорания рабочих цилиндров жидкое топливо, причем эти процессы совместной подачи и использования газового и жидкого топлива постоянно осуществляют на всех режимах работы двигателя (ЕР, патент №0957245, кл. F02B 19/12, опубл. 17.11. 1999).

Недостатком известного способа является то, что вместе с подачей газовоздушной смеси, на всех режимах работы газопоршневого двигателя осуществляют впрыск жидкого топлива в камеры сгорания цилиндров, в результате чего увеличивается расход жидкого топлива, повышается общая стоимость используемого топлива и возникает необходимость оборудовать двигатель емкостью жидкого топлива повышенных размеров.

Техническим результатом предлагаемого способа питания газопоршневого двигателя, работающего на природном газе как основном топливе, являются увеличение приемистости двигателя во время переходных процессов повышения мощности, повышение производительности двигателя и приводимых им машин, снижение расхода жидкого топлива, экономия общих затрат на топливо, уменьшение габаритов и веса емкости для жидкого топлива.

Указанный технический результат предлагаемого способа питания газопоршневого двигателя, работающего на природном газе — основном топливе, достигается тем, что природный газ — основное топливо — направляют в смесительную газовоздушную камеру, где смешивают с воздухом, откуда газовоздушную смесь подают в камеры сгорания, предкамеры рабочих цилиндров и воспламеняют свечами зажигания, причем во время переходных процессов повышения мощности газопоршневого двигателя осуществляют дополнительный впрыск жидкого топлива в камеры сгорания рабочих цилиндров синхронно с подачей электрического напряжения на свечи зажигания газовоздушной смеси соответствующих рабочих цилиндров.

Дополнительный впрыск жидкого топлива во время переходных процессов повышения мощности газопоршневого двигателя могут производить в камеры сгорания только части рабочих цилиндров газопоршневого двигателя.

Продолжительность цикла впрыска жидкого топлива в камеры сгорания рабочих цилиндров во время переходных процессов повышения мощности газопоршневого двигателя устанавливают равной времени поворота коленчатого вала газопоршневого двигателя на угол от 20 до 50°.

На чертеже показана конструктивная схема реализации способа питания газопоршневого двигателя.

Для реализации предложенного способа питния газопоршневого двигателя камера сгорания 1 рабочего цилиндра 2 газопоршневого двигателя, ограниченная днищем поршня 3, стенками втулки цилиндра 4 и днищем крышки 5 рабочего цилиндра 2, сообщена с емкостью природного газа (на чертеже не показана) через канал 6 впускных клапанов 7 крышки 5 рабочего цилиндра 2 и смесительную газовоздушную камеру 8, к которой присоединен газовый патрубок 9, соединенный с емкостью природного газа через электромагнитный газовый клапан 10.

Канал 6 впускных клапанов 7 сообщается с камерой сгорания 1 впускными клапанами 7 во время такта впуска в рабочий цилиндр 2 газовоздушной смеси (положение выпускных клапанов в крышке цилиндра 2 на чертеже не показано). Камера сгорания 1 рабочего цилиндра 2 снабжена предкамерой 11. Внутренний объем предкамеры 11 сообщен с камерой сгорания соплом 12. Предкамера 11 сообщена через канал 13 со смесительной газовоздушной камерой 8 (на чертеже не показано). В предкамере 11 установлена свеча зажигания 14.

В гнездо 15 крышки 5 рабочего цилиндра 2 помещен инжектор электромагнитный 16 подачи жидкого топлива с электромагнитным управлением, причем распылитель инжектора электромагнитного 16 открыт в полость камеры сгорания 1. К инжектору электромагнитному 16 присоединен трубопровод 17 жидкого топлива, соединенный с насосом 18 подачи жидкого топлива и емкостью жидкого топлива (на чертеже не показана).

Газопоршневой двигатель снабжен электронным блоком 19 управления подачей природного газа и искровым зажиганием газовоздушной смеси, имеющим задатчик мощности 20. Электронный блок 19 управления подачей природного газа и искровым зажиганием газовоздушной смеси электрически связан с электромагнитным газовым клапаном 10 проводами 21 и со свечой зажигания 14 проводами 22, а также с датчиком частоты вращения коленчатого вала или датчиком мощности газопоршневого двигателя (на чертеже не показаны).

Электронный блок 19 управления подачей природного газа и искровым зажиганием газовоздушной смеси электрически соединен с инжекторами электромагнитными 16 проводами 23 и 24 через нормально разокнутый контактор 25.

Предложенный способ питания газопоршневого двигателя осуществляют следующим образом.

При работе газопоршневого двигателя на любом постоянном режиме и на режимах уменьшения мощности с помощью действующего по заданному алгоритму электронного блока 19 управления подачей природного газа и искровым зажиганием газовоздушной смеси направляют природный газ через электромагнитные газовые клапаны 10 в смесительную газовоздушную камеру 8, где смешивают с воздухом, откуда газовоздушную смесь через впускные клапаны 7 подают в камеры сгорания 1 рабочих цилиндров 2 газопоршневого двигателя, часть газовоздушной смеси поступает в предкамеры 11 через каналы 13. Электронный блок 19 управления подачей природного газа и искровым зажиганием газовоздушной смеси в моменты, определяемые заданным алгоритмом работы, подает по проводам 22 электричекое напряжение на свечи зажигания 14 рабочих цилиндров 2. Свечами зажигания воспламеняют газовоздушную смесь в предкамерах 11, и давление, возникающее в предкамерах 11 вследствие горения газовоздушной смеси, выбрасывает в камеры сгорания 1 через сопла 12 факелы горящей газовоздушной смеси, которые воспламеняют газовоздушную смесь в камерах сгорания 1. Газовое давление в камерах сгорания 1 приводит в движение поршни 3 и коленчатый вал газопоршневого двигателя. При работе на всех вышеназванных режимах питание газопоршневого двигателя осуществляется только газовым топливом — природным газом.

При питании газопоршневого двигателя по предложенному способу во время переходных процессов повышения мощности, при которых должны интенсивно возрастать частота вращения коленчатого кола и мощность газопоршневого двигателя, в начале перемещения задатчика мощности 20 на позицию, соответствующую повышенной мощности, по сигналу задатчика мощности 20 через электронный блок управления 19 замыкают нормально разомкнутый контактор 25 и через провода 23 и 24 соединяют электромагнитные эжекторы 16 с электронным блоком 19 управления подачей природного газа и зажиганием газовоздушной смеси и подают электрическое напряжение на электромагнитные инжекторы 16 и, таким образом, начинают впрыск жидкого топлива электромагнитными эжекторами 16 в камеры горания 1 рабочих цилиндров 2 синхронно с подачей электрического напряжения на свечи 14 зажигания газовоздушной смеси соответствующих рабочих цилиндров 2.

Продолжительность цикла впрыска жидкого топлива в камеры сгорания 1 рабочих цилиндров 2 устанавливают равной времени поворота коленчатого вала газопоршневого двигателя на угол от 20 до 50°. Впрыск жидкого топлива производят в камеры сгорания 1 рабочих цилиндров 2 газопоршневого двигателя. Сгорание жидкого топлива в камерах сгорания 1 рабочих цилиндров 2 увеличивает тепловыделение и газовое давление в камерах сгорания 1 при рабочем ходе поршней 3 и этим ускоряет повышение частоты вращения коленчатого вала и сокращает время выхода газопоршневого двигателя на режим с заданной повышенной мощностью.

После выхода газопоршневого двигателя на режим с заданной повышенной мощностью по сигналу датчика частоты вращения коленчатого вала или датчика мощности (на чертеже не показаны) блок управления 19 размыкает контактор 25, чем прекращает подачу электрического напряжения на электромагнитные эжекторы 16 и впрыск жидкого топлива в камеры сгорания 1 рабочих цилиндров 2. Газопоршневой двигатель продолжает работу на постоянном режиме с достигнутой повышенной мощностью, частотой вращения, и на режимах снижения мощности, используя исключительно природный газ.

Подача жидкого топлива электромагнитными эжекторами 16 в камеры сгорания 1 рабочих цилиндров может производиться также для обеспечения работы газопоршневого двигателя в случае аварийного прекращения подачи природного газа или отказа системы зажигания.

Предложенный способ питания газопоршневого двигателя, использующего в качестве основного топлива природный газ, обеспечивает снижение расхода жидкого топлива и общую экономию затрат на топливо, повышение приемистости газопоршневого двигателя во время переходных процессов повышения мощности — сокращение времени приема повышенной нагрузки и связанное с этим повышение производительности двигателя и приводимых им машин, уменьшение габаритов и веса емкости жидкого топлива.