Способ контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе и устройство для его осуществления



Способ контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе и устройство для его осуществления
Способ контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2438070:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к системам контроля и управления процесса сгорания углеводородного топлива в камерах сгорания ДВС. Способ контроля и управления сжигания топлива в поршневом двигателе включает в себя регистрацию высоковольтного сигнала с электродов свечи зажигания, момента появления, существования и исчезновения сигнала ионного тока на отдельном электроде ионизационного датчика и вычисление скорости распространения в основной и заключительной фазах сгорания. Интенсивность протекания скоростей химических реакций определяется сравнением величины ионного тока при работе двигателя на любом составе топливовоздушной смеси с величиной ионного тока при работе на стехиометрическом составе топливовоздушной смеси. Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе имеет комплекс ионизационных датчиков, не менее восьми, изолированных от деталей корпуса двигателей электродов, расположенных по окружности на расстоянии, диаметрально противоположном друг другу в изделии, которое также служит прокладкой между головкой цилиндра и корпусом двигателя. Таким образом, применение изобретения позволяет повысить эффективность работы двигателя. Повышение эксплуатационных характеристик двигателя является техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к системам контроля и управления процессами воспламенения и сгорания топлива, конкретно к системам контроля и управления процесса сгорания углеводородного топлива в камерах сгорания ДВС.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля и управления сгоранием топлива путем измерения и сравнения с эталонным значением ионного тока в пламени и регулирования подачи топлива, причем измерение и сравнение между собой величин ионного тока производят в зоне завершения сгорания топлива, поддерживая отношение величины измеренного ионного тока к величине ионного тока при коэффициенте избытка воздуха α, равном единице, в диапазоне 0,6-0,75. Ионизационный датчик содержит два изолированных друг от друга электрода, одним из которых является камера сгорания двигателя, причем с целью измерения ионного тока в зоне завершения сгорания топлива второй электрод, изолированный от камеры сгорания металлический стержень, устанавливается в наиболее удаленной от свечи зажигания зоне камеры сгорания (патент РФ №2309334, F23N 5/12, дата публикации 27.10.2007, патентообладатель Тольяттинский государственный университет).

Недостаток известного технического решения заключается в том, что кпд при сгорании топлива относительно низко.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение кпд при работе двигателя.

Технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля и управления сжигания топлива в поршневом двигателе, включающем в себя регистрацию высоковольтного сигнала с электродов свечи зажигания, момента появления, существования и исчезновения сигнала ионного тока на отдельном электроде ионизационного датчика, проводят сравнение времени появления, существования и исчезновения ионного тока на отдельном электроде, вычисляют скорость распространения в основной и заключительной фазах сгорания делением расстояния от свечи зажигания на промежуток времени от искрового разряда на электродах свечи зажигания до возникновения или исчезновения ионного тока на отдельном электроде или путем деления расстояния между изолированными электродами на время существования ионного тока на отдельном электроде, а интенсивность протекания скоростей химических реакций сгорания определяют сравнением величины ионного тока при работе двигателя на любом составе топливовоздушной смеси с величиной ионного тока при работе на стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, включающее полость изменяемого объема цилиндра, поршень, головку цилиндра с установленной в нее свечой зажигания и комплексом ионизационных датчиков, одним из электродов которого является корпус двигателя, имеет комплекс ионизационных датчиков, который содержит не менее восьми изолированных от деталей корпуса двигателей электродов, расположенных по окружности на расстоянии, диаметрально противоположном друг другу в изделии, которое также служит прокладкой между головкой цилиндра и корпусом двигателя.

Конструкция заявляемого технического решения показана на чертежах, где на:

фиг.1 показано устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, вид сверху;

фиг.2 показано устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, в разрезе.

Заявляемое техническое решение может быть реализовано в конструкции устройства для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, включающем цилиндр 1, поршень 2, форсунку 3, свечку зажигания 4, ионизационные датчики 5, корпус двигателя 6, прокладку 7, электронный блок управления 8.

Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе устроено следующим образом.

Ионизационные датчики 5 в количестве не менее шести, содержащие несколько изолированных друг от друга электродов, один из которых, отрицательный, - окантовка прокладки 7 головки блока цилиндра 1 (корпус двигателя 6), другие, положительные, - изолированные от корпуса двигателя металлические стержни (ионизационные датчики 5), устанавливаются в прокладку 7 головки блока цилиндра 1 по окружности таким образом, что ионизационные датчики 5 находятся на диаметрально противоположном расстоянии друг от друга.

Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе работает следующим образом.

В электронный блок управления 8 ДВС закладывается «эталонный» сигнал, который для различных скоростных и нагрузочных режимах различен. Данный «эталонный» сигнал соответствует работе ДВС при минимальной токсичности отработавших газов и наилучшей топливной экономичности. Протекание процесса сгорания регистрируется ионизационными датчиками 5, а информационным параметром является величина средней скорости распространения фронта пламени, изменение которой влечет за собой изменение процесса сгорания. В процессе сгорания фронт пламени, достигнув положительного электрода - металлического стержня (ионизационные датчики 5), замыкает электрическую цепь между электродами ионизационного датчика 5, окантовкой прокладки 7 головки блока цилиндра 1 (корпус двигателя 6) и металлическими стержнями (ионизационные датчики 5), в которой появляется ионный ток. Зарегистрированный ионизационным датчиком 5 сигнал обрабатывается электронным блоком управления 8 и сравнивается с «эталонным» для данного скоростного и нагрузочного режима сигналом. Если зарегистрированный сигнал отклоняется от «эталонного» в большую сторону, электронный блок управления 8 подает команду исполнительному механизму (топливная форсунка 3) на увеличение длительности подачи топлива. Далее происходит подача топлива и вновь зарегистрированный сигнал сравнивается с «эталонным». В случае если зарегистрированный сигнал отклоняется от «эталонного» в меньшую сторону, электронный блок управления 8 подает команду форсунке 3 на уменьшение длительности подачи топлива. Затем происходит подача топлива и вновь зарегистрированный сигнал сравнивается с «эталонным».

Таким образом, применение изобретения позволяет повысить эффективность работы двигателя.

1. Способ контроля и управления сжигания топлива в поршневом двигателе включает в себя регистрацию высоковольтного сигнала с электродов свечи зажигания, момента появления, существования и исчезновения сигнала ионного тока на отдельном электроде ионизационного датчика, отличающийся тем, что проводят сравнение времени появления, существования и исчезновения ионного тока на отдельном электроде, вычисляют скорость распространения в основной и заключительной фазах сгорания делением расстояния от свечи зажигания на промежуток времени от искрового разряда на электродах свечи зажигания до возникновения или исчезновения ионного тока на отдельном электроде или путем деления расстояния между изолированными электродами на время существования ионного тока на отдельном электроде, а интенсивность протекания скоростей химических реакций сгорания определяется сравнением величины ионного тока при работе двигателя на любом составе топливовоздушной смеси с величиной ионного тока при работе на стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.

2. Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, включающее полость изменяемого объема цилиндра, поршень, головку цилиндра с установленной в нее свечой зажигания и комплексом ионизационных датчиков, одним из электродов которого является корпус двигателя, отличающееся тем, что комплекс ионизационных датчиков содержит не менее восьми изолированных от деталей корпуса двигателей электродов, расположенных по окружности на расстоянии, диаметрально противоположном друг другу в изделии, которое также служит прокладкой между головкой цилиндра и корпусом двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, огневым технологиям и может найти широкое применение в теплоэнергетических установках (котельные, домны и т.д.). .

Изобретение относится к средствам диагностики процесса горения в тепловых энергетических установках. .

Изобретение относится к системам контроля и управления процессами воспламенения и сгорания топлива, конкретно к системам контроля и управления процесса сгорания углеводородного топлива в камерах сгорания ДВС.

Изобретение относится к системе для генерирования энергии, в которой электроэнергия генерируется за счет энергии искусственно созданного непрерывного вихревого восходящего потока.

Изобретение относится к теплоэнергетике, огневым технологиям и может найти широкое применение в теплоэнергетических установках (котельные, домны и т.д.), а также в реактивных и газотурбинных двигателях, использующих также топливные горелки для преобразования тепловой энергии горения топлива в реактивную кинетическую энергию струи пламени и отходящих газов.

Изобретение относится к бытовым газовым плитам, духовые шкафы которых, в частности, оборудованы предохранительными устройствами, перекрывающими подачу газа в случае прекращения горения.

Изобретение относится к контролю процесса горения, в частности к устройствам для защиты котлоагрегата от обрыва факела горелки. .

Изобретение относится к устройствам для измерения интенсивности пламени

Изобретение относится к области энергетики. Способ зажигания и эксплуатации горелок при газификации углеродосодержащих типов топлива с использованием по меньшей мере двух газификационных горелок заключается в том, что одна из газификационных горелок выполнена в виде пусковой горелки, для зажигания которой служит по меньшей мере одна пилотная горелка, которую зажигают посредством электрического запального элемента, при этом посредством пилотной горелки в пусковой горелке воспламеняют смесь из горючего газа и кислородосодержащего газа, при этом после зажигания пусковой горелки от нее зажигают по меньшей мере одну другую газификационную горелку и пусковую горелку за счет смены среды эксплуатируют далее в качестве одной из газификационных горелок углеродосодержащего топлива. Изобретение позволяет предотвратить непрерывный расход горючего газа в пилотной или же запальной горелке. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ контроля и управления процессом горения углеводородного топлива в топках котлов и промышленных печей, при котором опытным путем определяют стехиометрическое соотношение горючего и окислителя для данного вида топлива в данной топке; определяют значения абсолютных величин электрических потенциалов в трех зонах пламени факела: зоне подготовки, зоне сгорания и зоне догорания при стехиометрическом соотношении горючего и окислителя и принимают их за эталонные; непрерывно измеряют значения абсолютных величин электрических потенциалов в трех зонах пламени факела и сравнивают их с эталонными, причём по результатам сравнений непрерывно регулируют подачу окислителя в соответствии с полученными показателями. Изобретение позволяет обеспечить полное сгорание углеводородного топлива в топках. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Способ для обнаружения и зажигания пламени характеризуется тем, что обеспечивают стержень пламени, причем один конец стержня пламени размещают в месте нахождения пламени горелки; закрывают участок стержня пламени изолятором на заданном расстоянии от указанного конца стержня пламени; определяют наличие пламени на горелке путем обнаружения напряжения на стержне пламени, которое обусловлено областью ионизированного газа пламени; и зажигают горелку искрой на стержне пламени, чтобы инициировать пламя на горелке; при этом изолятор устраняет влияние влажности для предотвращения электрической неисправности стержня пламени, которая делает стержень пламени неспособным обнаруживать напряжение на стержне пламени, вызываемое областью ионизированного газа пламени, или зажигать горелку с помощью искры. Изобретение позволяет противодействовать атмосферным осадкам запальникам, которые обеспечивают обнаружение и зажигание пламени. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам исследования, контроля и управления процессами воспламенения и сгорания топлива, конкретно к системам исследования процессов воспламенения и сгорания топлива в камерах сгорания двигателей внутреннего сгорания. Для осуществления данного способа разработана следующая методика: вдоль определенного направления движения пламени вычисляют скорость распространения переднего и заднего фронта пламени в основной и заключительной фазах, ширину зоны горения определяют с помощью известных расстояний между изолированными электродами и промежутков времени между появлением и исчезновением ионного тока на этих электродах, интенсивность протекания скоростей химических реакций горения определяют амплитудой ионного тока и временем его существования в сравнении с амплитудой и временем существования ионного тока в цепи соответствующих электродов датчика при сжигании топливно-воздушной смеси (ТВС) стехиометрического состава Техническим результатом является определение основных характеристик сгорания ТВС при проектировании и доводке двигателей нового поколения, обеспечивающих высокую эффективность сгорания ТВС и минимальную концентрацию несгоревших углеводородов в отработавших газах. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх