Двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства
Владельцы патента RU 2680641:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства содержит бак минерального топлива 1, бак дизельного смесевого топлива 2, топливные фильтры 5 и 6, топливоподкачивающий насос 7, топливный насос высокого давления 8 с центробежным регулятором частоты вращения 9, форсунки 10, ультразвуковой смеситель 11, источник питания 14 бортовой сети автотранспортного средства, электромагнитный переключатель вида моторного топлива 15, температурный датчик 19, электромагнитное реле 18 и датчик нагрузки 20, выполненный в виде контактной пары 21 и 22, встроенной в центробежный регулятор частоты вращения 9. В режимах пуска, прогрева, холостого хода, малых и средних нагрузок дизеля электрическая цепь ультразвукового смесителя 11 отключена от источника питания 14 и обработки топлива высокочастотными колебаниями не производится. В режимах номинальных нагрузок или перегрузок срабатывает датчик нагрузки 20, в цепь смесителя 11 поступает напряжение от источника питания 14, что вызывает появление высокочастотных колебаний, используемых для ультразвуковой обработки топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах питания поршневых двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.
Известна двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства (А.С. РФ №2008505, МПК F02M 43/00. Система питания многотопливного двигателя / В.Т. Калашник, В.Н. Холявко; Кременчугский автомобильный завод. - №4936730/06; заявл. 16.05.1991; опубл. 28.02.1994), содержащая бак минерального топлива, бак биологического топлива, перепускной кран, линию забора минерального топлива, состоящую из фильтров тонкой и грубой очистки топлива, линию забора биологического топлива, ТНВД, соединенный с линиями забора минерального и биологического топлива.
Пуск и прогрев дизеля осуществляются на минеральном топливе. При этом перепускной кран закрыт и топливо из бака минерального топлива, пройдя через фильтры очистки топлива, подается топливоподкачивающим насосом в ТНВД, форсунку и далее впрыскивается цилиндр дизеля. После прогрева дизеля на минеральном топливе открывают перепускной клапан, при этом перекрывается подача минерального топлива и открывается подача биологического топлива, которое подается электрическим насосом из бака биологического топлива через фильтры очистки топлива в ТНВД и далее форсункой впрыскивается в цилиндр дизеля. При этом электрический насос потребляет бортовую электроэнергию автотранспортного средства (АТС) на всем временном интервале работы дизеля на биологическом топливе.
Недостатком двухтопливной системы питания дизеля являются повышенные затраты бортовой электроэнергии автотранспортного средства, расходуемой на питание электрических элементов системы.
Известна двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства (Патент РФ №2615880. МПК F02D 19/06, F02M 43/00, F02M 27/08. Двухтопливная система питания тракторного дизеля / А.П.Уханов, Д.А.Уханов, Ю.В. Уханова; ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ. - №2016107519/06 (011869); заявл. 01.03.2016; опубл. 11.04.2017, Бюл. №11), содержащая бак минерального топлива, бак дизельного смесевого топлива, линии забора минерального и смесевого топлива, топливный фильтр грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, форсунки, ультразвуковой смеситель, содержащий корпус с пьезоизлучателем, блок формирования высокочастотных колебаний, электрически соединенный с источником питания бортовой сети автотранспортного средства, и переключатель вида моторного топлива, размещенный в месте сообщения линий забора минерального и смесевого топлива.
Пуск и прогрев дизеля осуществляются на минеральном топливе. При этом переключатель вида моторного топлива устанавливают в положение, при котором минеральное топливо из бака поступает в узлы и агрегаты топливной системы и далее впрыскивается в цилиндры дизеля.
После прогрева дизеля на минеральном топливе переключатель вида моторного топлива переводят в положение, при котором дизельное смесевое топливо из бака поступает в узлы и агрегаты топливной системы и далее впрыскивается в цилиндры дизеля. При этом ультразвуковой смеситель потребляет бортовую электроэнергию АТС на всем временном интервале работы дизеля на смесевом топливе.
Недостатком двухтопливной системы питания дизеля являются повышенные затраты бортовой электроэнергии автотранспортного средства, расходуемой на питание электрических элементов системы.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства (Патент РФ №2645832, МПК F02M 43/00, F02D 19/06, F02M 27/08. Двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства / Д.А.Уханов, Ю.В.Уханов, А.П. Уханов; ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ. - №2017111406/06; заявл. 04.04.2017; опубл. 28.02.2018, Бюл. №7), содержащая бак минерального топлива, бак дизельного смесевого топлива, линии забора минерального и смесевого топлива, топливный фильтр грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, форсунки, ультразвуковой смеситель, содержащий корпус с пьезоизлучателем, блок формирования высокочастотных колебаний, электрически соединенный с источником питания бортовой сети автотранспортного средства, и переключатель вида моторного топлива, размещенный в месте сообщения линий забора минерального и смесевого топлива и выполненный в виде электромагнитного распределителя, исполнительный механизм которого своим входом гидравличеки сообщен с линиями забора минерального и смесевого топлива, а выходом - с топливным фильтром грубой очистки, электрическая цепь электромагнитного распределителя соединена с источником питания через включатель и температурный датчик, расположенный в системе охлаждения дизеля автотранспортного средства.
Пуск и прогрев дизеля осуществляются на минеральном топливе. При этом контакты температурного датчика разомкнуты, электрическая цепь электромагнитного распределителя обесточена и исполнительный механизм которого устанавливается в положение, при котором минеральное топливо из бака поступает в узлы и агрегаты топливной системы и далее впрыскивается в цилиндры дизеля.
После прогрева дизель автоматически начинает работать на смесевом топливе за счет того, что контакты температурного датчика сомкнутся и в электрическую цепь электромагнитного распределителя, при замкнутых контактах включателя, поступает ток от источника бортовой сети автотранспортного средства. Исполнительный механизм устанавливается в положение, при котором дизельное смесевое топливо из бака поступает в узлы и агрегаты топливной системы и далее впрыскивается в цилиндры дизеля. При этом ультразвуковой смеситель потребляет бортовую электроэнергию АТС на всем временном интервале работы дизеля на смесевом топливе.
Недостатком двухтопливной системы питания дизеля являются повышенные затраты бортовой электроэнергии автотранспортного средства, расходуемой на питание электрических элементов системы.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков и от его применения получен следующий технический результат: снижение затрат бортовой электроэнергии автотранспортного средства, расходуемой на питание электрических элементов двухтопливной системы питания дизеля за счет уменьшения времени их работы.
Указанный технический результат достигается тем, что двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства содержит бак минерального топлива, бак дизельного смесевого топлива, линии забора минерального и смесевого топлива, топливный фильтр грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления в комплекте с центробежным регулятором частоты вращения, форсунки, ультразвуковой смеситель, имеющий корпус с пьезоизлучателем и блок формировании высокочастотных колебаний, электрически соединенный с источником питания бортовой сети автотранспортного средства, а также переключатель вида моторного топлива, выполненный в виде электромагнитного распределителя, исполнительный механизм которого своим входом гидравличеки сообщен с линиями забора минерального и смесевого топлива, а выходом - с топливным фильтром грубой очистки, электрическая цепь электромагнитного распределителя соединена с источником питания через включатель и температурный датчик, расположенный в системе охлаждения дизеля автотранспортного средства, при этом в электрическую цепь между блоком формирования высокочастотных колебаний и источником питания установлен датчик нагрузки, выполненный в виде контактной пары, состоящей из штока корректора центробежного регулятора частоты вращения и иглообразного стального винта, ввернутого с возможностью регулирования его хода в электроизоляционную втулку, ввернутую в свою очередь в резьбовое отверстие основного рычага регулятора частоты вращения, причем функции включателя выполняет электромагнитное реле, обмотка которого через температурный датчик соединена с источником питания, а контакты реле - с электрической цепью электромагнитного распределителя.
Введение новых элементов (датчика нагрузки и электромагнитного реле), наличие новых электрических и функциональных связей между ними обеспечивают снижение затрат бортовой электроэнергии АТС, расходуемой на питание электрических элементов двухтопливной системы питания дизеля.
На фиг. 1 показана схема двухтопливной системы питания дизеля автотранспортного средства, а на фиг. 2 - схема датчика нагрузки, встроенного в центробежный регулятор частоты вращения.
Двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства содержит бак минерального топлива 1, бак дизельного смесевого топлива 2, линии забора минерального и смесевого топлива 3 и 4, топливный фильтр грубой и тонкой очистки 5 и 6, топливоподкачивающий насос 7, топливный насос высокого давления 8 в комплекте с центробежным регулятором частоты вращения 9, форсунки 10, ультразвуковой смеситель 11, имеющий корпус 12 с пьезоизлучателем и блок формировании высокочастотных колебаний 13, электрически соединенный с источником питания 14 бортовой сети автотранспортного средства, и переключатель вида моторного топлива 15, выполненный в виде электромагнитного распределителя 16, исполнительный механизм 17 которого своим входом гидравлически сообщен с линиями забора минерального и смесевого топлива 3 и 4, а выходом - с топливным фильтром грубой очистки 5, электрическая цепь электромагнитного распределителя 16 соединена с источником питания 14 через включатель 18 и температурный датчик 19, расположенный в системе охлаждения дизеля АТС, при этом в электрическую цепь между блоком формирования высокочастотных колебаний 13 и источником питания 14 установлен датчик нагрузки 20, выполненный в виде контактной пары, состоящей из штока 21 корректора центробежного регулятора частоты вращения 9 и иглообразного стального винта 22, ввернутого с возможностью регулирования его хода в электроизоляционную втулку 23, ввернутую в свою очередь в резьбовое отверстие 24 основного рычага 25 регулятора частоты вращения 9, причем функции включателя 18 выполняет электромагнитное реле 18, обмотка 26 которого через температурный датчик 19 соединена с источником питания 14, а контакты 27 реле 18 - с электрической цепью электромагнитного распределителя 16.
Работает двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства следующим образом.
Пуск и прогрев дизеля осуществляется на минеральном топливе. При этом контакты температурного датчика 19 и контакты 26 электромагнитного реле 18 разомкнуты, электрическая цепь электромагнитного распределителя 16 обесточена и исполнительный механизм 17 (например, золотник, ползун и др.) электромагнитного распределителя 16 находится в положении «Открыто минеральное топливо» и «Перекрыто смесевое топливо». Минеральное топливо из бака 1 через исполнительный механизм 17 электромагнитного распределителя 16 будет поступать в узлы и агрегаты 5, 6, 7, 8, 10, 12 топливной системы и далее впрыскиваться в цилиндры дизеля.
После прогрева (при достижении определенной температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения, например 60±2°С) дизель автоматически начинает работать на смесевом топливе за счет того, что контакты температурного датчика 19 сомкнутся и в обмотку 26 электромагнитного реле 18 от источника питания 14 бортовой сети АТС поступит ток постоянного напряжения (12 В или 24 В). Это приведет к замыканию контактов 26 реле 18, срабатыванию электромагнитного распределителя 16 и перемещению его исполнительного механизма 17 в положение «Открыто смесевое топливо» и «Перекрыто минеральное топливо». Смесевое топливо из бака 2 через исполнительный механизм 17 электромагнитного распределителя 16 будет поступать в узлы и агрегаты 5, 6, 7, 8, 10, 12 топливной системы и далее впрыскиваться в цилиндры дизеля.
При работе дизеля в режимах пуска, прогрева, холостого хода, малых и средних нагрузок шток 21 корректора регулятора частоты вращения 9 не контактирует с винтом 22, электрическая цепь ультразвукового смесителя 11 отсоединена от источника питания 14 и обработка смесевого топлива ультразвуком не производится.
При работе дизеля в режиме номинальных нагрузок или перегрузок основной рычаг 25 и промежуточный рычаг центробежного регулятора частоты вращения 9 соприкасаются друг с другом, что приводит к замыканию штока 21 корректора и винта 22 между собой и подаче тока от источника питания 14 в электрическую цепь ультразвукового смесителя 11. Блок 13 смесителя 11 формирует напряжение высокой частоты, подаваемое в цепь пьезоизлучателя, размещенного в полости корпуса 12. Под действием высокочастотных (ультразвуковых) колебаний минеральный (нефтяное топливо) и биологический (растительное масло) компоненты дизельного смесевого топлива не только более тщательно смешиваются между собой, но и за счет отрыва радикальных групп от одних высших кислот, содержащихся в биологическом компоненте, и присоединения их к другим, повышается энергетический эквивалент смесевого топлива и, как следствие, мощность двигателя. Тем самым компенсируется потеря мощности при работе дизеля на смесевом топливе (по сравнению с работой дизеля на минеральном топливе) в режиме номинальных нагрузок и перегрузок. Следует отметить, что на этих режимах рычаг управления подачей топлива установлен в положение максимальной подачи и компенсировать потерю мощности штатными устройствами центробежного регулятора частоты вращения не возможно.
Перед остановом дизеля при переходе на режим самостоятельного холостого хода шток 21 корректора и винт 22, а также контакты температурного датчика 19 разомкнуты, электрические цепи ультразвукового смесителя 11 и электромагнитного распределителя 16 отсоединены от источника питания 14, и дизель начинает вновь работать на минеральном топливе. Останов дизеля осуществляется традиционным способом путем перемещения органа управления топливоподачей АТС в положение «Подача топлива выключена». Последующий пуск дизеля будет проводиться на минеральном топливе.
Настройка датчика нагрузки 20 на момент срабатывания осуществляется вращением винта 22 во втулке 23 или втулки 23 в отверстии 24.
Заявленная двухтопливная система питания дизеля технически реализуема. В качестве температурного датчика может использоваться штатный контактный датчик системы охлаждения дизеля, а в качестве включателя -серийно выпускаемый промышленностью электромагнитное реле, шток корректора является штатным изделием центробежного регулятора частоты вращения.
1. Двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства содержит бак минерального топлива, бак дизельного смесевого топлива, линии забора минерального и смесевого топлива, топливный фильтр грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления в комплекте с центробежным регулятором частоты вращения, форсунки, ультразвуковой смеситель, имеющий корпус с пьезоизлучателем и блок формировании высокочастотных колебаний, электрически соединенный с источником питания бортовой сети автотранспортного средства, а также переключатель вида моторного топлива, выполненный в виде электромагнитного распределителя, исполнительный механизм которого своим входом гидравличеки сообщен с линиями забора минерального и смесевого топлива, а выходом - с топливным фильтром грубой очистки, электрическая цепь электромагнитного распределителя соединена с источником питания через включатель и температурный датчик, расположенный в системе охлаждения дизеля автотранспортного средства, отличающаяся тем, что в электрическую цепь между блоком формирования высокочастотных колебаний и источником питания установлен датчик нагрузки, выполненный в виде контактной пары, состоящей из штока корректора центробежного регулятора частоты вращения и иглообразного стального винта, ввернутого с возможностью регулирования его хода в электроизоляционную втулку, ввернутую в свою очередь в резьбовое отверстие основного рычага регулятора частоты вращения.
2. Двухтопливная система питания дизеля автотранспортного средства по п. 1 отличающаяся тем, что функции включателя выполняет электромагнитное реле, обмотка которого через температурный датчик соединена с источником питания, а контакты реле - с электрической цепью электромагнитного распределителя.
