Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, в частности к двигателям внутреннего сгорания, которые работают на попутном нефтяном газе. Изобретение позволяет упростить систему регулировки состава газовоздушной смеси. Двигатель внутреннего сгорания включает блок цилиндров, всасывающий и выхлопной коллекторы, трубопроводы подачи воздуха и газообразного топлива, которые соединены со смесителем, дозаторы и аппаратуру регулировки и контроля. В выхлопном коллекторе установлен датчик контроля концентрации кислорода. Первый дозатор установлен на трубопроводе подачи газообразного топлива перед смесителем и имеет привод для изменения своего проходного сечения. Этот дозатор через блок управления связан с датчиком контроля концентрации кислорода. Второй дозатор установлен между смесителем и всасывающим коллектором и имеет привод для изменения своего проходного сечения. Этот привод через блок управления числа оборотов коленвала двигателя связан с датчиком числа оборотов коленвала двигателя. Перед первым дозатором последовательно установлены редукторы высокого и низкого давлений. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, в частности к двигателям внутреннего сгорания, которые работают на попутном нефтяном газе.

Известен двигатель внутреннего сгорания, который включает блок цилиндров, всасывающий и выхлопной коллекторы, трубопроводы подачи воздуха и газообразного топлива, которые соединены со смесителем, дозаторы и аппаратуру регулировки и контроля (см., например, Патент РФ №2070644, F 02 В 43/06, опубл. 20.12.1996 г.).

Недостатками известного двигателя внутреннего сгорания устройства являются сложность регулировки подачи газа и воздуха в цилиндры двигателя, наличие большого количества датчиков и необходимость подавать газ в соответствующие цилиндры под высоким давлением.

В основу изобретения поставлена задача - упростить систему регулировки состава газовоздушной смеси и обеспечить оптимальное соотношение газа и воздуха в газовоздушной топливной смеси при постоянном количестве воздуха, подаваемого в смеситель, что особенно важно при использовании в качестве топлива попутного нефтяного газа, состав и давление которого не постоянны.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания включает блок цилиндров, всасывающий и выхлопной коллекторы, трубопроводы подачи воздуха и газообразного топлива, которые соединены со смесителем, дозаторы и аппаратуру регулировки и контроля, в выхлопном коллекторе установлен датчик контроля концентрации кислорода, первый дозатор установлен на трубопроводе подачи газообразного топлива перед смесителем и имеет привод для изменения своего проходного сечения, который через блок управления связан с датчиком контроля концентрации кислорода, а второй дозатор установлен между смесителем и всасывающим коллектором и имеет привод для изменения своего проходного сечения, который через блок управления числа оборотов коленвала двигателя связан с датчиком числа оборотов коленвала двигателя, при этом перед первым дозатором последовательно установлены редукторы высокого и низкого давлений.

Поскольку в двигателе внутреннего сгорания в выхлопном коллекторе установлен датчик контроля концентрации кислорода, первый дозатор установлен на трубопроводе подачи газообразного топлива перед смесителем и имеет привод для изменения своего проходного сечения, который через блок управления связан с датчиком контроля концентрации кислорода, а второй дозатор установлен между смесителем и всасывающим коллектором и имеет привод для изменения своего проходного сечения, который через блок управления числа оборотов коленвала двигателя связан с датчиком числа оборотов коленвала двигателя, при этом перед первым дозатором последовательно установлены редукторы высокого и низкого давлений, обеспечивается упрощение системы регулировки состава газовоздушной смеси и оптимальное соотношение газа и воздуха в газовоздушной топливной смеси при постоянном количестве воздуха, подаваемого в смеситель, что особенно важно при использовании в качестве топлива попутного нефтяного газа, состав и давление которого не постоянны.

На чертеже изображена принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания с аппаратурой контроля и регулировки.

Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров 1, всасывающий коллектор 2, выхлопной коллектор 3, трубопровод подачи воздуха 4, трубопровод подачи газообразного топлива 5, смеситель 6, дозатор 7 подачи газообразного топлива, установленный на трубопроводе подачи газообразного топлива 5, в смеситель 6, привод 8 для изменения его проходного сечения, блок управления 9, который служит для изменения количества газообразного топлива в смеситель 6, датчик контроля концентрации кислорода 17, дозатор 10 для изменения количества газовоздушной смеси, поступаемой от смесителя 6 через всасывающий коллектор 2 в блок цилиндров 1, привод 11 для изменения проходного сечения дозатора 10, блок управления числа оборотов коленвала двигателя 12, датчик числа оборотов коленвала двигателя 13, редуктор высокого давления 14, редуктор низкого давления 15 и коленвал двигателя 16.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Попутный нефтяной газ и воздух поступают раздельно в смеситель 6 по трубопроводам 5 и 4 соответственно. Редуктор высокого давления 14 понижает давление газа с 0,5 атм до 0,03 атм, а редуктор низкого давления 15 обеспечивает установку давления перед дозатором 7 в пределах 10-5 мм водного столба. После смесителя 6, в котором происходит образование газовоздушной смеси, смесь через дозатор 10 и всасывающий коллектор 2 поступает в соответствующие цилиндры блока цилиндров 1. Сгоревшее топливо через выхлопной коллектор 3 удаляется в атмосферу. На коленвале 16 или около него, в зависимости от конструкции, установлен датчик оборотов коленвала 13. В зависимости от числа оборотов коленвала 16 датчик оборотов коленвала 13 вырабатывает свой сигнал, который поступает на блок управления 12, а с него на привод 11, который изменяет проходное сечение дозатора 10. Датчик контроля концентрации кислорода 17 также выдает свой сигнал, в зависимости от концентрации кислорода в выхлопном коллекторе 3, на блок управления 9, который управляет приводом 8 дозатора 7, изменяя его проходное сечение.

Поскольку коленвал 16 соединяется с любым приводным механизмом, например электрогенератором, то нагрузка на коленвале 16 не остается постоянной, что требует изменения количества газовоздушной смеси для поддержания определенного числа оборотов. При изменении состава газа и нагрузки на коленвале 16 меняется и концентрация кислорода в выхлопном коллекторе 3, что требует изменения количества газообразного топлива, подаваемого в смеситель 6. Совместное или раздельное изменение проходных сечений дозаторов 7 и 10 обеспечивает оптимальное соотношение газа и воздуха в газовоздушной смеси при постоянном количестве подаваемого в смеситель воздуха, обеспечивая работу двигателя внутреннего сгорания с минимальным потреблением топлива, необходимую выходную мощность при различных режимах работы двигателя и при изменении состава газообразного топлива, в частности попутного нефтяного газа.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, включающий блок цилиндров, всасывающий и выхлопной коллекторы, трубопроводы подачи воздуха и газообразного топлива, которые соединены со смесителем, дозаторы и аппаратуру регулировки и контроля, отличающийся тем, что в выхлопном коллекторе установлен датчик контроля концентрации кислорода, первый дозатор установлен на трубопроводе подачи газообразного топлива перед смесителем и имеет привод для изменения своего проходного сечения, который через блок управления связан с датчиком контроля концентрации кислорода, а второй дозатор установлен между смесителем и всасывающим коллектором и имеет привод для изменения своего проходного сечения, который через блок управления числа оборотов коленвала двигателя связан с датчиком числа оборотов коленвала двигателя, при этом перед первым дозатором последовательно установлены редукторы высокого и низкого давлений.

РИСУНКИ

Рисунок 1