Система питания двигателя внутреннего сгорания генераторным газом
Владельцы патента RU 2605870:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (RU)
Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Предложена система питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) генераторным газом, содержащая ДВС 29, смеситель 27, газовый редуктор 26 с элементами защиты и управления, роторный нагнетатель 20 с электродвигателем 21, систему охлаждения и очистки генераторного газа, ресивер 25 для промежуточного хранения генераторного газа под избыточным давлением, газогенератор. Роторный нагнетатель 20 управляется блоком управления 31, на входе и выходе из системы очистки и охлаждения генераторного газа установлены датчики 15, 19 разрежения, обеспечивающие постоянство состава смеси и коэффициента наполнения цилиндров двигателя. Применение предлагаемой системы создает возможность сохранения физико-химических свойств генераторного газа при всех режимах и объемах его производства, возможность точного и оперативного регулирования количества подаваемого генераторного газа на любом режиме работы ДВС, с целью улучшения его мощностных, экономических и экологических показателей в переходных режимах и при перегрузках. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения.
Известна конструкция системы питания ДВС генераторным газом [Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили. М., 1955. МАШГИЗ (Фиг. 115, 116, стр. 120-122)], содержащая ДВС, газогенератор с системой очистки и охлаждения газа, компрессор наддува, подключенный к смесителю ДВС через впускной газопровод и создающий в нем избыточное давление газовой или газовоздушной смеси, имеющий механическую или газодинамическую связь с самим ДВС.
Недостатками данных систем питания являются:
1. Непостоянство физико-химических показателей производимого генераторного газа.
2. Высокая инерционность работы установок в переходных режимах и соответственно ухудшение мощностных, экономических и экологических показателей работы ДВС в переходных режимах и при перегрузках.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной является система, содержащая газогенератор, ДВС, снабженный впускным ресивером блока цилиндров, компрессор наддува, блок управления и регулятор наддува [Патент RU №2119069, F02B 43/08. Газогенераторная установка].
Недостатками данной системы являются:
1. Непостоянство физико-химических показателей производимого генераторного газа при различных режимах работы ДВС.
2. Высокая инерционность работы газогенераторной установки в переходных режимах и соответственно ухудшение мощностных, экономических и экологических показателей работы ДВС в переходных режимах и при перегрузках.
Существенным отличием предлагаемой системы питания ДВС генераторным газом от всех, ранее известных решений, является то, что между ДВС и роторным нагнетателем отсутствует газодинамическое взаимодействие, роторный нагнетатель управляется блоком управления, на входе и выходе из системы очистки и охлаждения генераторного газа установлены датчики разрежения, обеспечивающие постоянство состава смеси и коэффициента наполнения цилиндров двигателя, имеет место управление количеством задействованных фурм, причем оно осуществляется во взаимодействии с работой роторного нагнетателя.
Преимущества предлагаемой системы питания обусловливаются следующими обстоятельствами:
1. Независимо от объема потребления генераторного газа двигателем блоком управления поддерживается постоянная скорость истечения воздушной струи из фурмы за счет изменения производительности роторного нагнетателя и включения или отключения части фурм из работы. Это позволяет сохранять однородную высокотемпературную площадь в зоне фурменного пояса газогенератора, что, в свою очередь, приводит к постоянству физико-химических показателей производимого генераторного газа.
2. Наличие на входе и выходе из системы очистки и охлаждения генераторного газа датчиков разрежения и приданное управление роторным нагнетателем позволяет блоку управления газогенераторной установкой точно и оперативно регулировать необходимое количество подаваемого газа на любом режиме работы ДВС, тем самым улучшить его мощностные, экономические и экологические показатели в переходных режимах и при перегрузках.
На фиг. 1 показана схема предлагаемой системы питания ДВС генераторным газом. Система (фиг. 1) содержит:
- Газогенератор, состоящий из: воздушного коллектора 1, цилиндрической камеры газификации 2, загрузочного люка с запорным механизмом 3, системы электромагнитных клапанов 4, газоотводного патрубка 5, воздухоподводящих трубок 6, газового резервуара 7, термоизоляционного футляра 8, внешнего защитного кожуха 9, фурменного пояса 10, зольниковой решетки 11, зольникового люка 12, опор 13, технологического люка 14;
- Систему очистки и охлаждения генераторного газа, состоящую из: датчика разряжения 15, фильтра грубой очистки газа 16, конденсатора - охладителя газа 17, фильтра тонкой очистки газа 18, датчика разряжения 19;
- Компенсационную систему, состоящую из: роторного нагнетателя 20, приводного электродвигателя 21, переключателя направления потока газа 22, обратного газового клапана 23, датчика давления 24, ресивера для промежуточного хранения генераторного газа под избыточным давлением 25;
- Систему питания ДВС, состоящую из: газового редуктора с элементами защиты и управления 26, смесителя 27, воздушного фильтра 28;
- ДВС 29, электрогенератор 30 и блок управления 31.
Система работает следующим образом. Газогенератор загружается топливом, идущим на газификацию. Затем производится розжиг газогенератора, блок управления подает команду на открытие всех электромагнитных клапанов и запуск электродвигателя роторного нагнетателя для создания разряжения в газогенераторе. Атмосферный воздух, проходя через общий воздушный коллектор, электромагнитные клапана и воздухоподводящие трубки, подается через фурмы в камеру газификации в район фурменного пояса. Температура в реакционной зоне возрастает. Когда газогенератор выйдет на рабочий режим и из газоотборного патрубка пойдет горючий генераторный газ, поток газа переключается с газоотборного патрубка на ресивер для промежуточного хранения генераторного газа под избыточным давлением. Роторный нагнетатель создает в ресивере для промежуточного хранения генераторного газа избыточное давление, контролируемое датчиком давления. Из ресивера генераторный газ подается в ДВС через газовый редуктор с элементами защиты и управления в смеситель. Далее производится запуск ДВС, работающего совместно с данным газогенератором.
При работе ДВС с газогенераторной установкой возможно изменение режимов работы ДВС, обусловленное внешними возмущающими воздействиями на систему. Для снижения зависимости физико-химических свойств генераторного газа от режима и объема его производства, точного и оперативного регулирования количества подаваемого генераторного газа на любом режиме работы ДВС, улучшения его мощностных, экономических и экологических показателей в переходных режимах и при перегрузках блок управления газогенераторной установки формирует алгоритмы функционирования:
- газогенератора - в зависимости от расхода газа и частоты вращения коленчатого вала ДВС за контрольный временной интервал, по изменению давления в ресивере для промежуточного хранения генераторного газа под избыточным давлением и датчику оборотов, путем изменения количества и расположения задействованных фурм в газогенераторе, а также использования цикличного (импульсного) режима их работы;
- компенсационной системы - в зависимости от разности показаний датчиков разряжения на входе и выходе системы очистки и охлаждения генераторного газа, а также изменению частоты вращения коленчатого вала ДВС. Рост разницы показаний датчиков разряжения на входе и на выходе системы очистки и охлаждения генераторного газа будет свидетельствовать о загрязнении данной системы. Для компенсации возросшего сопротивления системы очистки и охлаждения блок управления вводит соответствующую корректировку в режим работы роторного нагнетателя для увеличения его производительности.
Использование предлагаемой конструкции системы питания ДВС генераторным газом позволяет снизить зависимость физико-химических свойств генераторного газа от режима и объема его производства.
Использование предлагаемой конструкции системы питания ДВС генераторным газом позволяет оптимизировать работу газогенератора исходя из режима работы ДВС и его загрузки, за счет компенсации сопротивления в системе очистки и охлаждения генераторного газа улучшить приемистость ДВС на переходных режимах и во время перехода газогенератора с одного режима работы на другой.
Использование предлагаемой конструкции системы питания ДВС генераторным газом позволяет точно и оперативно регулировать количество подаваемого генераторного газа и состав смеси на любом режиме работы ДВС, тем самым улучшить его мощностные, экономические и экологические показатели в переходных режимах и при перегрузках.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам свидетельствуют, что предлагаемое устройство неизвестно и не следует явным образом из изученного уровня техники, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое устройство может быть изготовлено в условиях любого предприятия, с использованием стандартного отечественного или импортного оборудования, известных технологий и материалов. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость».
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемой системе питания ДВС генераторным газом новые свойства, позволяющие получить указанный технический результат.
1. Система питания двигателя внутреннего сгорания генераторным газом, содержащая двигатель внутреннего сгорания, смеситель, газовый редуктор с элементами защиты и управления, роторный нагнетатель с электродвигателем, систему охлаждения и очистки генераторного газа, ресивер для промежуточного хранения генераторного газа под избыточным давлением, газогенератор, отличающаяся тем, что роторный нагнетатель управляется блоком управления, на входе и выходе из системы очистки и охлаждения генераторного газа установлены датчики разрежения.
2. Система питания двигателя внутреннего сгорания генераторным газом по п. 1, отличающаяся тем, что имеет место управление количеством задействованных фурм, причем оно осуществляется во взаимодействии с работой роторного нагнетателя.
