Система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом - RU2430258C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам питания сжиженным газом двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет произвести запуск и прогрев ДВС в холодный период времени путем подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания, с последующей работой ДВС на сжиженном газе. Кроме того, оно может быть использовано в системах питания работающих на нескольких видах топливах.

Известна система питания автомобильного двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом, описанная в авторском свидетельстве СССР №1784740, опубликованном 30.12.92 г. Система питания содержит газовый баллон с наполнительным вентилем, расходными вентилями и запорным электромагнитным клапаном, испаритель газа, фильтр, стабилизатор давления газа, газовую магистраль с запорным электромагнитным клапаном и двумя каналами для дозирования газа в двигатель: канал, содержащий регулятор давления газа и пневмоуправляемый дроссель для дозирования газа в двигатель на основных режимах, и канал с дросселем холостого хода для дозирования газа в двигателе на холостом ходу, элементы аварийной защиты: реле давления, реле вакуума и реле максимальных оборотов и элементы управления системой; замок зажигания и пусковая кнопка.

Недостатком вышеописанной системы питания автомобильного двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом является невозможность запуска двигателя с помощью газа в холодное время года из-за невозможности раздельной работы газопровода паровой фазы и сжиженной фазы (отсутствие запорных электромагнитных клапанов на выходе вентилей газообразной и сжиженной фаз).

Для безотказного пуска холодного ДВС парами газа необходимо каждый раз вырабатывать сжиженную фазу газа в редукторе-испарителе и системе газопроводов. Во время парковки автомобиля отключение запорного электромагнитного клапана для этого не годится, т.к. сжиженная фаза пропанобутановой смеси все равно может оставаться в системе газопроводов. Остатки сжиженной фазы газа при последующем пуске холодного ДВС парами газа могут под давлением попасть в коллектор двигателя, спокойно пройдя через холодный редуктор-испаритель, и «забросить» свечи зажигания, пуск двигателя станет невозможен. Для езды на автомобиле необходимо постоянно закрывать вентиль паровой фазы, т.к. при движении на паровой фазе происходит обмерзание блока задорно-контрольной арматуры, вентиля паровой фазы, запорного электромагнитного клапана, газопровода с последующим их разрушением. Все это создает неудобства пользователю и приводит к быстрому износу запорной арматуры, с вероятной возможностью вытравливания газа из-под вентилей, тем самым ставя под угрозу общую безопасность. В случае забывчивости пользователя данная система становится в принципе непригодной.

Известно устройство подачи газообразного топлива к двигателю внутреннего сгорания автомобиля, описанное в патенте Росси №2325546, опубликованном 27.05 2008 г., содержащее газовый баллон, соединенный трубопроводом с редуктором, штуцер, установленный на газовом баллоне и соединяющий трубопровод с баллоном, отличающееся тем, что оно снабжено электромагнитным клапаном топлива, установленным на трубопроводе и электрически связанным с термодатчиком, установленным на двигателе, дополнительными трубопроводом и штуцером, соединяющими газовый баллон с электромагнитным клапаном топлива, при этом дополнительный штуцер установлен в верхней части газового баллона.

Недостатком данной конструкции являются: механическая уязвимость трубопроводов, не подкрепленных запорными вентилями на штуцерах при пробое трубопровода, что видно из иллюстрации 1, а также сама конструкция усложняет безопасную установку и эксплуатацию баллона в салоне легкового автомобиля, затрудняя выявление мест утечки газа после установки баллона.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом, описанная на стр.101-102 в книге Золотницкого В.А. «Автомобильные газовые топливные системы», Москва, Астрель ACT 2007 г. Система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом содержит газовый баллон, блок запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном, газонепроницаемый кожух с трубками для вывода газа, вентиль сжиженной фазы газа, выносную заправочную горловину, заправочный вентиль сжиженной фазы, по крайней мере, один электромагнитный газовый клапан сжиженной фазы, предназначенный для подачи газа в редуктор испаритель, электромагнитный клапан отсечки газа, редуктор-испаритель, газовые штуцера, газовые форсунки, приемный коллектор (в двигателе), двигатель внутреннего сгорания, электронный блок управления ЭБУ, газопроводы, электрические провода, переключатель «газ/бензин».

Недостатком системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом является невозможность быстрого запуска двигателя внутреннего сгорания с помощью газа в холодное время года. Это объясняется тем, что в редуктор-испаритель может поступать газ только сжиженной фазы. Для работы системы питания сжиженным газом необходимо прогреть редуктор-испаритель и двигатель внутреннего сгорания до температуры, при которой будет работать газобаллонное оборудование. Запуск и прогрев двигателя внутреннего сгорания другими видами топлива увеличивает токсичность отработавших газов. Система питания считывает рабочую температуру с двигателя, а не редуктора-испарителя. Утечка теплоносителя в системе охлаждения либо в ходе ремонтных работ и так далее может привести к образованию газовой пробки в редукторе-испарителе, которая приводит к замерзанию редуктора-испарителя и заполнению газовых форсунок сжиженным газом. Известно, что двигатель при уменьшении охлаждающей жидкости наоборот нагревается сильнее.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение эксплутационных возможностей путем расширения рабочих температурных границ работы системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом, без предварительного прогрева сторонними источниками тепла, путем использования паровой фазы, повышение эксплуатационной безопасности системы, увеличение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.

Технический результат достигается тем, что в системе питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом, содержащей газовый баллон с блоком запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном, содержащим заправочный вентиль сжиженной фазы, вентиль сжиженной фазы, закрытые газонепроницаемым кожухом с трубками для вывода газа, газопровод, выносную заправочную горловину, связанную газопроводом с заправочным вентилем сжиженной фазы, по крайней мере, один редуктор-испаритель, по крайней мере, один электромагнитный газовый клапан сжиженной фазы, предназначенный для подачи газа в связанный газопроводом с электромагнитным клапаном отсечки газа редуктор-испаритель, который в свою очередь связан газопроводом с газовыми штуцерами, газовыми форсунками приемного коллектора двигателя внутреннего сгорания, электронный блок управления ЭБУ, связанный электрическими проводами с электромагнитными клапанами сжиженной фазы газа и отсечки газа, с газовыми форсунками и с переключателем «газ/бензин», согласно изобретению система питания дополнительно содержит в блоке контрольно-запорной арматуры с мультиклапаном как минимум один вентиль паровой фазы газа, содержит как минимум один электромагнитный газовый клапан паровой фазы, предназначенный для подачи газа в редуктор-испаритель, устройство контроля давления, соединяющее газопроводом газовые штуцера и редуктор-испаритель, в свою очередь связанный электрическими проводами с термочувствительными элементами электрического коммутатора с блоком переключателей, газовый предохранительный клапан, при этом в системе питания может дополнительно содержаться второй редуктор-испаритель, кроме того, блок переключателей электрического коммутатора может содержать переключатель включения-выключения «мгновенной остановки двигателя», переключатель включения режимов «остановки двигателя без включения электромагнитного клапана паровой фазы газа» БПФ или «остановки двигателя с включением электромагнитного клапана паровой фазы газа» ПФ, переключатель включения и выключения и установки температуры термореле, переключатель включения-выключения «паровой фазы газа», кратковременно замыкающую кнопку «перезагрузка» (RESET), в системе питания может дополнительно содержаться обогревательный прибор, электромагнитный газовый клапан паровой фазы, предназначенный для подачи газа к обогревательному прибору, и комбинированный таймер обогревательного прибора.

За счет того что система питания дополнительно содержит в блоке контрольно-запорной арматуры с мультиклапаном как минимум один вентиль паровой фазы газа, содержит как минимум один электромагнитный газовый клапан паровой фазы, предназначенный для подачи газа в редуктор-испаритель, устройство контроля давления, соединяющее газопроводом газовые штуцера и редуктор-испаритель, в свою очередь связанный электрическими проводами с термочувствительными элементами электрического коммутатора с блоком переключателей, газовый предохранительный клапан, при этом в системе питания может дополнительно содержаться второй редуктор-испаритель, кроме того, блок переключателей электрического коммутатора может содержать переключатель включения-выключения «мгновенной остановки двигателя», переключатель включения режимов «остановки двигателя без включения электромагнитного клапана паровой фазы газа» БПФ или «остановки двигателя с включением электромагнитного клапана паровой фазы газа» ПФ, переключатель включения и выключения и установки температуры термореле, переключатель включения-выключения «паровой фазы газа», кратковременно замыкающую кнопку «перезагрузка» (RESET), обогревательный прибор, электромагнитный газовый клапан паровой фазы, предназначенный для подачи газа к обогревательному прибору, и комбинированный таймер обогревательного прибора, расширяется диапазон рабочих температурных границ, осуществляется работа системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом, без предварительного прогрева сторонними источниками тепла, путем использования паровой фазы, повышается эксплуатационная безопасность системы, увеличивается топливная экономичность и снижается токсичность отработавших газов.

Заявляемая система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем результата.

Заявляемая система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом может найти широкое применение в области машиностроения, в частности в системах питания сжиженным газом двигателей внутреннего сгорания, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность предлагаемой системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом в примере исполнения поясняется чертежами, где представлены:

на фиг.1 - принципиальная схема системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом с одним редуктором-испарителем;

на фиг.2 - электрическая схема электрического коммутатора;

на фиг.3 - принципиальная схема системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом с двумя редукторами-испарителями.

Система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом в примере исполнения содержит: газовый баллон 1, блок 2 запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном (или блок запорно-контрольной и предохранительной арматуры), газонепроницаемый кожух 3 с трубками для вывода газа, вентиль 4 паровой фазы газа, вентиль 5 сжиженной фазы газа, заправочный вентиль 6 сжиженной фазы газа (в некоторых моделях заправочный вентиль совмещен с расходно-заправочным вентилем), газовый предохранительный клапан 7 (предохранительный клапан может располагаться в любом месте или узле газовой системы, включая сам блок запорно-контрольной и предохранительной арматуры), выносную заправочную горловину 8, два электромагнитных газовых клапана 9, 10 паровой фазы, как минимум один электромагнитный газовый клапан 11 сжиженной фазы, обогревательный прибор 12 (в примере исполнения многотопливный газово-электрический Aide 3010 скандинавского исполнения нагревательный прибор www.trumatic.ru или может быть любой газовый нагревательный прибор), электромагнитный клапан 13 отсечки газа, редуктор-испаритель 14, устройство контроля давления в примере исполнения реле 15 давления, газовые штуцера 16, газовые форсунки 17, приемный коллектор 18, двигатель 19 внутреннего сгорания, штатный датчик 20 давления масла в двигателе, комбинированный таймер 21 обогревательного прибора 12, переключатель 22 включение-выключение обогревательного прибора 12, электронный блок 23 управления, переключатель 24 «газ-бензин» (в некоторых моделях имеет более одного переключающего контакта), газопроводы 25, электрические провода 26, электрический коммутатор 27 (ЭКО), термочувствительные элементы 28, блок переключателей 29 электрического коммутатора 27, с переключателем 30 включения-выключения «мгновенной остановки двигателя» при включении переключателя, в случае работы двигателя 19 внутреннего сгорания на газе, двигатель 19 внутреннего сгорания мгновенно остановится без выработки сжиженной фазы газа в редукторе-испарителе 14, с переключателем 31 включения режимов «БПФ» или «ПФ» (соответственно переключение в режим остановки двигателя без включения электромагнитного клапана 9 паровой фазы газа и переключение в режим остановки двигателя с включением электромагнитного клапана 9 паровой фазы газа), с переключателем 32 включения и выключения и установки температуры цифрового первого термореле 33, с переключателем 34 включения-выключения «паровой фазы газа» (может быть защищена от случайного нажатия), который работает одновременно с переключателем 30, кратковременно замыкающая кнопка «перезагрузка» RESET 35 (может быть защищена от случайного нажатия), замок зажигания 36, аккумуляторная батарея 37. Блок переключателей 29 может иметь указатель 38 уровня сжиженного газа в баллоне 1 и светодиодные индикаторы 39, показывающие рабочее состояние каждого элемента газовой системы (на фиг.1, 3 не изображены).

Электрический коммутатор 27 в примере исполнения содержит: блок 29 переключателей электрического коммутатора 27, первое реле 33 с нормально разомкнутым контактом 40 (регулируемое реле для температур в интервале -20°С ÷ +40°С), второе реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42 (замыкающее реле от температуры +40°С и выше, температурный режим может быть иным, определяется стабильным переходом сжиженной фазы газа в паровую фазу газа), третье реле 43 с нормально разомкнутым контактом 44 (замыкающее реле от температуры -20°С и выше), четвертое реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46 (замыкающее реле от температуры +40°С и выше, температурный режим может быть иным, определяется стабильным переходом сжиженной фазы газа в паровую фазу газа), и по одному термочувствительному элементу 28 к ним (в примере исполнения использованы цифровые термореле с нормально разомкнутыми контактами «ВМ 707 F» (описанные на сайте www.masterkit.ru либо www.elektronshik.ru). Электрический коммутатор 27 содержит: первое реле 47 времени с задержкой на замыкание замыкающим контактом 48 (замыкающее реле при изъятии ключа зажигания) и второе реле 49 времени с задержкой на замыкание замыкающим контактом 50 (замыкающее реле при включенном режиме «ПФ» переключателя 31), реле 47 и 49 при отсутствии электричества сбрасывают отсчет времени и размыкают контакты 48 и 50, реле 47 и 49 могут быть настраиваемы (в примере исполнения реле времени «РП21М-03В1» взяты из справочника под редакцией Акимова Е.Г. «Реле управления и защиты» том 1 страница 271. Москва 2004).

Электрический коммутатор 27 содержит: первое реле 51 с нормально замкнутым контактом 52 во время срабатывания размыкают цепь, второе реле 53 с нормально замкнутыми контактами 54 и 55 во время срабатывания размыкают цепь, первое реле 56 с двухобмоточной катушкой и переключающимся контактом 57 на замыкание и размыкание цепи, второе реле 58 с двухобмоточной катушкой и переключающимся контактом 59 на замыкание и размыкание цепи, третье реле 60 с двухобмоточной катушкой и переключающимся контактом 61 на замыкание и размыкание цепи, четвертое реле 62 с двухобмоточной катушкой и переключающимся контактом 63 на замыкание и размыкание цепи, реле 64 с нормально разомкнутым контактом 65 во время срабатывания замыкают цепь (в примере исполнения промежуточные реле «РПГ»12 (13, 16, 19)), в дальнейшем реле, данные о промежуточных реле, взяты из справочника автора С.А.Жданова. «Промежуточные реле» институт промышленного развития ИНФОРМЭЛЕКТРО Москва. 1996 год. страница 10-14, и справочника под редакцией Акимова Е.Г. «Реле управления и защиты» том 1 страница 93. Кроме того, электрический коммутатор 27 содержит: диоды 66-81, соединительные трехконтактные разъемы 82, 83, 84, плавкий предохранитель 85, сигнальные лампы 86, 87, 88, на 5-10 Вт, стабилизаторы 89 и 90 напряжения (в примере исполнения К142ЕН8Б, описаны на сайте www.radio-portal.ru и www.exprtunion.ru/istochniki-sveta/shema-podklyucheniya-svetodi), резисторы 91 и 92 (в примере исполнения на 560 Ом (500-600 Ом)), светодиоды 93 и 94 (в примере исполнения «КИПМ01А»), из справочника «Полупроводниковые оптоэлектронные приборы» Москва Энергоатомиздат 1988 год. Под ред. Иванова В.И. Аксенова А.И. Юшина A.M. страница 41.

Сигнальные лампы 86, 87, 88 и светодиоды 93 и 94 устанавливаются на усмотрение производителя.

Электрический коммутатор 27 содержит: реле давления 15 с нормально разомкнутым контактом 95(в примере исполнения «РД (РД-У)» производства «Метран»). Реле 15 замыкает цепь при рабочем давлении газа между газовыми штуцерами 16 и редуктором-испарителем 14. Штатный датчик 20 давления масла в двигатели 19 внутреннего сгорания с нормально замкнутым контактом 96. Во время работы двигателя 19 внутреннего сгорания контакт 96 разомкнут (фиг.2).

Электрический коммутатор 27 разделяет подачу паровой фазы газа и сжиженной фазы газа с газового баллона 1 в редуктор-испаритель 14.

Работа электрического коммутатора 27 заключается в коммутации электрического сигнала, посланного от электронного блока 23 управления к газовому клапану 11 сжиженной фазы газа. Электрический коммутатор 27 обеспечивает безотказную работу газовой системы питания и не допускает, чтобы сжиженная фаза могла помешать нормальной и безотказной работе газовой системы. Электрический коммутатор 27 направляет электрический сигнал в зависимости от температуры редуктора-испарителя 14 к электромагнитным газовым клапанам 9 паровой или газовому клапану 11 сжиженной фазы газа. Электрический коммутатор 27 производит остановку двигателя 19 внутреннего сгорания соответствующим образом, после которого возможен пуск холодного двигателя 19 внутреннего сгорания паровой фазой газа, без предварительного прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14.

Данное решение предполагает, что реле давления 15 может быть установлен в любом месте газопровода, включая и газовые штуцер 16, и редуктор-испаритель 14. Решение предполагает, что электрический коммутатора 27 может быть изготовлен в любом исполнении и любой комплектацией. Электрический коммутатор может быть в одном блоке с электронным блоком 23 управления, а переключатель 24 «газ-бензин» в одном блоке 29 с переключателями 30, 31, 32, 34, 35 электрического коммутатора 27.

Данное решение предполагает, что в блоке 2 запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном имеется как минимум два вентиля 4, 5 и как минимум по одному расходному штуцеру (на фиг.1, 2, 3 не показаны) на каждый вентиль 4, 5. Вентили 4, 5 и предохранительный клапан 7 могут располагаться в любом месте блока 2 запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном. Один из вентилей 4 или 5 может иметь штуцер (на фиг.1, 2, 3 не показаны) для газопровода заправочной горловины 8. Решение предполагает, что предохранительный клапан 7 может располагаться в любом месте или узле газовой системы, включая сам блок 2 запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном. Данное решение предполагает, что электрический сигнал, посланный для работы, к электромагнитным газовым клапанам 9, 11 и электромагнитному клапану 13 отсечки газа может исходить не только от электронного блока 23 управления. Эту функцию электронного блока 23 управления в некоторых исполнениях может исполнять переключатель 24 «газ-бензин». Данное решение предполагает, что электромагнитные газовые клапаны 9, 11 паровой и сжиженной фазы могут устанавливаться в любом месте газопровода между редуктором-испарителем 14 и блоком 2 запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном, включая блок 2 запорно-контрольной арматуры с мультиклапаном и редуктор-испаритель 14. Данное решение предполагает, что система питания может производить запуск холодного двигателя 19 внутреннего сгорания путем включения электромагнитного клапана 9 паровой фазы при более низкой температуре, чем -20°С, минуя процесс предварительного прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14 другими видами топлива.

Система питания может дополнительно содержать еще один редуктор-испаритель 97. Редуктор-испаритель 97 ставят между электромагнитным клапаном 9 паровой фазы и газовыми штуцерами 16 (фиг.3). Редуктор-испаритель 97 может работать без подвода теплоносителя и быть меньшим по мощности, чем редуктор-испаритель 14. Редуктор-испаритель 14 и редуктор-испаритель 97 могут быть одной сборочной единицей.

В некоторых системах газобаллонного оборудования четвертого поколения присутствуют датчики абсолютного и относительного давления, а также сенсорные датчики давления, сигнализаторы утечки газа, и ряд дополнительных элементов (на фиг.1, 2 и 3 не показаны), но подача газа в редуктор-испаритель 14 происходит только в сжиженной фазе газа.

Пуск двигателя 19 внутреннего сгорания в холодный период времени возможен, благодаря присутствию в блоке 2 запорно-контрольной арматуры вентиля 4 паровой фазы и электромагнитного газового клапана 9 паровой фазы, который при включении пропускает паровую фазу газа в двигатель 19 внутреннего сгорания через электромагнитный клапан 13 отсечки газа, редуктор-испаритель 14, газовые штуцера 16 и газовые форсунки 17, минуя процесс предварительного прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14 другими видами топлива, тем самым улучшая экологические и экономические характеристики двигателя 19 внутреннего сгорания во время пуска и прогрева.

Запуск двигателя 19 внутреннего сгорания парами газа главным образом предназначен для прогрева двигателя 19 и редуктора-испарителя 14 до температуры достаточной, когда переход сжиженного газа в газообразное агрегатное состояние в редукторе-испарителе 14 становится стабильным для последующего нормального приема газа газовыми форсунками 17. После прогрева до требуемой температуры электромагнитный газовый клапан 9 паровой фазы прекращает подачу газа, включается электромагнитный газовый клапан 11 сжиженной фазы, который и питает двигатель 19 внутреннего сгорания при его последующей работе. Работой электромагнитного клапана 13 отсечки газа и газовыми форсунками 17 руководит электронный блок 23 управления. Работой электромагнитных газовых клапанов 9, 11 руководит электрический коммутатор 27.

Питание двигателя 19 внутреннего сгорания на полных мощностях посредством электромагнитного газового клапана 9 паровой фазы нежелательно, так как может привести к обмерзанию и разрушению блока 2 запорно-контрольной арматуры, вентиля 4 паровой фазы, электромагнитного газового клапана 9 паровой фазы и соединяющих газопроводов 25. Ограничительное устройство изготовителями системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом устанавливаются самостоятельно, на фиг.1, 2 и 3 не изображены, это могут быть ограничители частоты оборотов двигателя, всякого рода зуммеры и т.д. при условии работы на паровой фазе, для этого предусмотрен трехконтактный разъем 82, в нашем случае установлена сигнальная лампа 88.

Изготовители системы питания двигателя 19 внутреннего сгорания сжиженным газом с учетом физических особенностей газобаллонной аппаратуры самостоятельно устанавливают нижний температурный предел работы газобаллонного оборудования.

Нерабочая температура (Тнр.п.) газа - это температура ниже минимально заявленного значения изготовителем газобаллонного оборудования, при котором может работать газобаллонное оборудование.

Рабочая паровая температура (Тр.п.) газа - это температура выше минимального значения температуры заявленного изготовителем газобаллонного оборудования. При этой температуре можно производить запуск двигателя 19 внутреннего сгорания для его прогрева и прогрева редуктора-испарителя 14 до рабочей температуры.

Рабочая температура (Тр.с.) - это температурный режим, при котором переход сжиженного газа в газообразное агрегатное состояние в редукторе-испарителе 14 становится стабильным для последующего нормального приема газовыми форсунками 17 и стабильной работы двигателя 19 внутреннего сгорания в движении.

Режимы работы системы питания двигателя 19 внутреннего сгорания сжиженным газом

Переключатель 24 «газ-бензин» предназначен для переключения вида используемого топлива и имеет два положения, которые могут быть индицируемы соответствующими светодиодными индикаторами. При включении переключателя 24 в положение «газ» приоритетным топливом является газ.

Вставив ключ в замок зажигания 36 и повернув его, произведем запуск двигателя 19 внутреннего сгорания от аккумуляторной батареи 37, тем самым приводя в работу электронный блок 23 управления и электрический коммутатор 27, который считывает температуру с редуктора-испарителя 14 посредством термочувствительных элементов 28.

Если температура редуктора-испарителя 14 ниже рабочей паровой температуры, электрический коммутатор 27 не подает газ в редуктор-испаритель 14, электронный блок 23 управления выберет другое топливо для работы двигателя 19 внутреннего сгорания, или включится обогревательный прибор 12, если включить комбинированный таймер 21 обогревательного прибора 12 переключателем 22.

Замыкают ключом цепь замка зажигания 36, электрический ток поступает в бортовую систему транспортного средства к элементам электрического коммутатора 27. Ток пойдет от выхода/клеммы 98 замка зажигания 36 через диоды 66, 67, 69 к элементам электрического коммутатора 27 и через диод 68 к электрооборудованию транспортного средства. От клеммы 98 ток поступит к реле 51, 56, 58, 62, первое реле 51 с нормально замкнутым контактом 52 разомкнет контакт 52, первое реле 56 с двухобмоточной катушкой замкнет контакт 57, второе реле 58 с двухобмоточной катушкой замкнет контакт 59, четвертое реле 62 с двухобмоточной катушкой замкнет контакт 63. Электрический ток пройдет, через диод 69 подойдет ко второму реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42, а через диод 66 к комбинированному таймеру 21 обогревательного прибора 12. Электрический ток, пройдя диод 67, вход/клемму 99 реле 64 с нормально разомкнутым контактом 65, которое сработает и замкнет контакт 65 и цепь электронного блока 23 управления с третьим реле 43 с нормально разомкнутым контактом 44 и с четвертым реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46.

В холодный период времени запуск двигателя 19 внутреннего сгорания производится с включения электромагнитного газового клапана 9 паровой фазы, третье реле 43 с нормально разомкнутым контактом 44 замыкает контакт 44 с определенной температуры, установленной изготовителем, который замыкает цепь и включает электромагнитный газовый клапан 9 паровой фазы. Ток благодаря замкнутому контакту 44 третьего реле 43 с нормально разомкнутым контактом 44 пройдет через диод 70, замкнутый контакт 61 третьего реле 60 с двухобмоточной катушкой, через клемму 100 к трехконтактному разъему 82, и далее ток поступает к сигнальной лампе 88, сигнализирующей о поступлении тока, и как минимум одному электромагнитному газовому клапану 9 паровой фазы газа. Сигнальная лампа 88 ненавязчиво напоминает о работе электромагнитного газового клапана 9 паровой фазы газа. Паровая фаза газа, выпущенная электромагнитным газовым клапаном 9 паровой фазы газа, пройдет через электромагнитный клапан 13 отсечки газа, редуктор-испаритель 14, газовые штуцера 16 и газовые форсунки 17 в двигатель 19 внутреннего сгорания. Двигатель 19 внутреннего сгорания запустился.

После прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14 до температуры, достаточной, когда переход сжиженного газа в газообразное агрегатное состояние в редукторе-испарителе 14 становится стабильным, для последующего нормального приема газа газовыми форсунками 17, срабатывает четвертое реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46 и замыкает контакт 46, далее ток проходит через замкнутый контакт 63 четвертого реле 62 с двухобмоточной катушкой. Ток пошел по второй обмотке третьего реле 60 с двухобмоточной катушкой, которое размыкает контакт 61. Таким образом, третье реле 60 с двухобмоточной катушкой отключает электромагнитный газовый клапан 9 паровой фазы газа и сигнальную лампу 88. Ток одновременно через диод 71 поступает к трехконтактному разъему 83 и к электромагнитному газовому клапану 11 сжиженной фазы газа. Двигатель 19 внутреннего сгорания может работать на полных мощностях, получая питание пропанобутановой смеси газа, в дальнейшем газ.

Во время парковки остановка двигателя 19 внутреннего сгорания на газовом топливе может происходить по нескольким вариантам в зависимости от положения переключателей 30, 31 и 34.

А) Переключатель 30. Выключен режим «мгновенная остановка двигателя»,

двухконтактный переключатель 30 разомкнут, контакт 101 переключателя 30 переключен от сигнальной лампы 86 к диоду 72, контакт 102 переключателя 30 разомкнут. Клемма 103 соединена с «положительной» клеммой втягивающего реле стартера (на фиг.1 и 2 не показаны).

Переключатель 31 установлен в режиме «БПФ» от стабилизатора напряжения 90 и замкнут к стабилизатору напряжения 89, ток пройдет резистор 91, подойдет к светодиоду 93, светодиод 93 будет сигнализировать, что переключатель 31 находится в положении «БПФ».

Переключатель 34 в положении выключен - нет паровой фазы. Клемма 104 соединена с контактом 102 переключателя 30 и с переключателем 34.

При изъятии ключа с замка зажигания 36 двигатель 19 внутреннего сгорания продолжает работать, так как первое реле 51 с нормально замкнутым контактом 52 мгновенно замкнет контакт 52, с аккумуляторной батареи 37 ток пройдет через предохранитель 85, замкнутые контакты 52 первого реле 51 с нормально замкнутым контактом 52, замкнутый контакт 57 первого 56 реле с двухобмоточной катушкой, ток подойдет к первому реле 47 времени, которое начнет отсчет времени. Одновременно электрический ток подойдет к диоду 73 и ко второму реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42, и замкнутый контакт 42 (второе реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42 настроено на ту же температуру, что и четвертое реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46), поэтому благодаря диоду 69 второе реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42 во время работы все время включено, при изъятии ключа с замка зажигания 36 контакт 42 не успевает разомкнуться. Диод 69 необходим для того, чтобы второе реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42 имело наименьший отклик срабатывания. Пройдя контакт 42, ток пройдет через контакт 101 переключателя 30, диод 72, замкнутый контакт 95 реле 15, замкнутый контакт 59 второго реле 58 с двухобмоточной катушкой, с контакта 59 второго реле 58 с двухобмоточной катушкой ток подойдет к диоду 74 и далее к электрооборудованию транспортного средства, двигатель 19 внутреннего сгорания продолжает работать, а также одновременно ток через переключатель 31 подойдет к стабилизатору напряжения 89. От стабилизатора напряжения 89 через резистор 91 ток поступит к светодиоду 93. Через диоды 75, 76, контакты 54 и 55 второго реле 53 с нормально замкнутыми контактами 54, 55 ток поступит к клеммам 105 и 106 третьего реле 60 с двухобмоточной катушкой. Размыкая цепь замком зажигания 36, ток не поступает к реле 64 с нормально разомкнутым контактом 65, соответственно к электромагнитным газовым клапанам 9, 11 паровой и сжиженной фаз газа. Газ прекращает поступать в редуктор-испаритель 14, но так как в редукторе-испарителе 14 имеется сжиженная фаза газа, двигатель 19 внутреннего сгорания продолжает работать до тех пор, пока в редукторе-испарителе 14 не выработается большая часть газа, иными словами пока реле давления 15 не разомкнет контакт 95 для остановки двигателя. Реле 15 размыкает контакт 95, когда давление газа между редуктором-испарителем 14 и газовыми штуцерами 16 становится ниже рабочего. При разомкнутом контакте 95 ток поступает только к клемме 105 третьего реле 60 с двухобмоточной катушкой, которое сработает и переключит контакт 61 на замыкание. Сигнальная лампа 87 погаснет, давая понять о низком давлении в редукторе-испарителе 14. Далее сработает первое реле 47 времени и замкнет контакт 48, что в свою очередь вызовет срабатывание первого реле 56 с двухобмоточной катушкой, которое переключит контакт 57 на размыкание, с целью уменьшения разрядки аккумуляторной батареи 37. Система настроилась для последующего пуска холодного двигателя 19 внутреннего сгорания паровой фазой газа. В случае если по каким-то причинам остановка двигателя произошла без выработки основной массы газа в редукторе-испарителе 14, дальнейшая работа двигателя 19 внутреннего сгорания на газе станет возможной только после прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14 до температуры, когда сработает четвертое реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46.

Б) Переключатель 30. Выключен режим «мгновенная остановка двигателя»,

двухконтактный переключатель 30 разомкнут, контакт 101 переключателя 30 переключен от сигнальной лампы 86 к диоду 72, контакт 102 переключателя 30 разомкнут. Клемма 103 соединена с «положительной» клеммой втягивающего реле стартера (на фиг.1 и 2 не показаны).

Переключатель 31 установлен в режиме «ПФ» от стабилизатора напряжения 89 и замкнут к стабилизатору напряжения 90, ток пройдет резистор 92, подойдет к светодиоду 94, светодиод 94 будет сигнализировать, что переключатель 31 находится в положении «ПФ».

Переключатель 34 в положении выключен - нет паровой фазы. Клемма 104 соединена с контактом 102 переключателя 30 и с переключателем 34.

При изъятии ключа с замка зажигания 36 двигатель 19 внутреннего сгорания продолжает работать, так как первое реле 51 с нормально замкнутым контактом 52 мгновенно замкнет контакт 52, с аккумуляторной батареи 37 ток пройдет через предохранитель 85, замкнутый контакт 52 первого реле 51 с нормально замкнутым контактом 52, замкнутый контакт 57 первого реле 56 с двухобмоточной катушкой, ток подойдет к первому реле 47 времени, которое начнет отсчет времени. Одновременно электрический ток подойдет к диоду 73 и ко второму реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42, и замкнутый контакт 42 второго реле 41 (второе реле 41 с нормально разомкнутым контактом настроено на ту же температуру, что и четвертое реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46, поэтому благодаря диоду 69 второе реле 41 во время работы все время включено, при изъятии ключа с замка зажигания 36 контакт 42 не успевает разомкнуться). Диод 69 необходим для того, чтобы второе реле 41 с нормально разомкнутым контактом 42 имело наименьший отклик срабатывания. Пройдя контакт 42, ток пройдет через контакт 101 переключателя 30, диод 72, замкнутый контакт 95 реле 15, замкнутый контакт 59 второго реле 58 с двухобмоточной катушкой, с контакта 59 второго реле 58 с двухобмоточной катушкой ток подойдет к диоду 74 и далее к электрооборудованию транспортного средства, двигатель 19 внутреннего сгорания продолжает работать.

Одновременно ток от переключателя 31 поступит к клемме 99, связанной с катушкой реле 64 с нормально разомкнутым контактом 65, к клемме 100, связанной с трехконтактным разъемом 82, к клемме 107, связанной со вторым реле 53 с нормально замкнутыми контактами 54, 55, с четвертым реле 62 с двухобмоточной катушкой, со вторым реле 49 времени и его замыкающим контактом 50. От клеммы 107 ток поступит ко второму реле 53 с нормально замкнутыми контактами 54, 55, которое разомкнет контакты 54 и 55. От клеммы 107 сработает четвертое реле 62 с двухобмоточной катушкой, которое разомкнет контакт 63, электромагнитный газовый клапан 11 сжиженной фазы прекратит подачу газа в редуктор-испаритель 14. От клеммы 107 сработает второе реле 49 времени, второе реле 49 времени начнет отсчет времени на замыкание контакта 50. Одновременно через диод 77, клемму 100 ток поступает к электромагнитному газовому клапану 9 паровой фазы, питая двигатель 19 внутреннего сгорания, и в то же время вырабатывается сжиженная фаза газа в редукторе-испарителе 14. Одновременно через диод 78 и клемму 99 ток поступит к реле 64 с нормально разомкнутым контактом 65, которое замкнет контакт 65, цепь электронного блока 23 управления и электрического коммутатора 27 будет связана. Второе реле 49 времени замкнет контакт 50 и ток через диод 79 поступит к третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой, которое переключит контакт 61 на замыкание.

Далее сработает первое реле 47 времени и замкнет контакт 48, что в свою очередь вызовет срабатывание первого реле 56 с двухобмоточной катушкой, которое переключит контакт 57 на размыкание, с целью остановки двигателя 19 внутреннего сгорания и уменьшения разрядки аккумуляторной батареи 37. Система настроилась для последующего пуска холодного двигателя 19 внутреннего сгорания паровой фазой газа.

В случае если по каким-то причинам остановка двигателя 19 внутреннего сгорания произошла без выработки основной массы газа в редукторе-испарителе 14, а первое и второе реле 47, 49 времени еще не успели замкнуть свои контакты 48, 50, в остановленном двигателе 19 внутреннего сгорания замкнется контакт 96 штатного датчика 20 давления масла двигателя 19 внутреннего сгорания (роль датчика 20 могут выполнять и другие элементы, фиксирующие работу двигателя, расположенные в транспортном средстве), который замкнув цепь, заставит сработать второе реле 58 с двухобмоточной катушкой, которое переключит контакт 59 на размыкание. Второе реле 49 времени прекратит и сбросит отсчет времени, не подав ток третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой на переключение контакта 61 на замыкание, дальнейшая работа двигателя 19 внутреннего сгорания на газе станет возможной только после прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14 до температуры, когда сработает четвертое реле 45 с нормально разомкнутым контактом 46.

В) Переключатель 30. Включен режим «мгновенная остановка двигателя», в этом случае двухконтактный переключатель 30 включен, контакт 101 разомкнут от диода 72 и замкнут с сигнальной лампы 86, контакт 102 переключателя 30 замкнет положительную клемму 103 втягивающего реле стартера и клемму 104 переключателя 34.

Переключатель 34 в положении выключен. При извлечении ключа с замка зажигания 36 можно мгновенно остановить работу двигателя 19 внутреннего сгорания, минуя процесс выработки основной массы сжиженного газа в редукторе-испарителе 14 и при необходимости в газопроводах 25, для последующего беспрепятственного прохождения паров газа в редуктор-испаритель 14, с целью запуска двигателя 19 внутреннего сгорания парами газа. Функция «мгновенная остановка двигателя» удобна в теплое время года, когда мы уверены, что редуктор-испаритель 14 не успеет остыть ниже температуры, достаточной, когда переход сжиженного газа в газообразное агрегатное состояние в редукторе-испарителе 14 становится стабильным для последующего нормального приема газа газовыми форсунками 17. Если редуктор-испаритель 14 остыл, ниже рабочей температуры, запуск и работа двигателя 19 внутреннего сгорания возможна только на другом топливе. Работа двигателя 19 внутреннего сгорания на газе станет возможной, когда редуктор-испаритель 14 нагреется до температуры достаточной, когда переход сжиженного газа в газообразное агрегатное состояние в редукторе-испарителе 14 становится стабильным для последующего нормального приема газа газовыми форсунками 17.

Кратковременно замыкающая кнопка «перезагрузка» (RESET) 35 необходима, в случае если по каким-то причинам система не настроилась для последующего пуска холодного двигателя 19 внутреннего сгорания паровой фазой газа, и температура двигателя 19 внутреннего сгорания и редуктора-испарителя 14 ниже температуры, достаточной, когда переход сжиженного газа в газообразное агрегатное состояние в редукторе-испарителе 14 становится стабильным для последующего нормального приема газа газовыми форсунками 17, а также работа двигателя 19 внутреннего сгорания на другом топливе не представляется возможной, и нет обогревательного прибора 12. Нажав кратковременно замыкающую кнопку 35 «перезагрузка» (RESET), ток пойдет через диод 80, клемму 105 третьего реле 60 с двухобмоточной катушкой, к третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой, которое переключит контакт 61 на замыкание. Кратковременно замыкающая кнопка 35 «перезагрузка» (RESET) может быть выполнена с защитной функцией от случайного нажатия, оговорена производителем. Кратковременно замыкающая кнопка 35 «перезагрузка» (RESET) используют для очень крайних мер, в том случае когда безопасность человека становится выше цены техники. Запустив действие (RESET) кратковременной замыкающей кнопкой 35 «перезагрузка» (RESET), мы настроим систему так, как будто она уже прошла заданный оптимальный алгоритм отключения двигателя. Запуск двигателя 19 внутреннего сгорания можно будет произвести, если в системе имеется рабочее давление.

Г) Переключатель 30. Включен режим «мгновенная остановка двигателя», в этом случае двухконтактный переключатель 30 включен, контакт 101 разомкнут от диода 72 и замкнут с сигнальной лампы 86, контакт 102 переключателя 30 замкнет положительную клемму 103 втягивающего реле стартера и клемму 104 переключателя 34. Переключатель 34 в положении включен. При извлечении ключа зажигания можно мгновенно остановить работу двигателя 19 внутреннего сгорания, минуя процесс выработки сжиженного газа в редукторе-испарителе 14. Переключатель 34 удобен в случае, когда редуктор-испаритель 14 изготовлен таким образом, что в холодном редукторе-испарителе 14 сжиженная фаза газа не мешает прохождению паровой фазы газа и нормальной работе газовых форсунок 17 во время запуска и прогрева двигателя 19 внутреннего сгорания. Электрический ток во время запуска двигателя 19 внутреннего сгорания поступит к третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой, с положительной клеммы 103 втягивающего реле стартера, через контакт 102 переключателя 30, клемму 104, переключатель 34, диод 81, клемму 105, к третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой, которое замкнет контакт 61. Запуск двигателя 19 внутреннего сгорания станет возможным с включением электромагнитного клапана 9 паровой фазы. Далее по алгоритму, после нагрева редуктора-испарителя 14, включается электромагнитный газовый клапан 11 сжиженной фазы газа.

В том случае когда система питания может дополнительно содержать еще один редуктор-испаритель 97, который установлен между электромагнитным клапаном 9 паровой фазы и газовыми штуцерами 16 (фиг.3), при извлечении ключа с замка зажигания 36 можно мгновенно остановить работу двигателя 19 внутреннего сгорания, минуя процесс выработки основной массы сжиженного газа в редукторе-испарителе 14 и при необходимости в газопроводах 25.

Переключатель 30. Включен режим «мгновенная остановка двигателя», в этом случае двухконтактный переключатель 30 включен, контакт 101 разомкнут от диода 72 и замкнут с сигнальной лампы 86, контакт 102 переключателя 30 замкнет положительную клемму 103 втягивающего реле стартера и клемму 104 переключателя 34.

Переключатель 34 в положении включен, электрический ток во время запуска двигателя 19 внутреннего сгорания поступит к третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой, с положительной клеммы 103 втягивающего реле стартера, через контакт 102 переключателя 30, клемму 104, переключатель 34, диод 81, клемму 105, к третьему реле 60 с двухобмоточной катушкой, которое замкнет контакт 61. Запуск двигателя 19 внутреннего сгорания станет возможным с включением электромагнитного клапана 9 паровой фазы, газ, пройдя редуктор-испаритель 97, попадет к газовым штуцерам 16. Далее по алгоритму, после нагрева редуктора-испарителя 14, включается электромагнитный газовый клапан 11 сжиженной фазы газа. Редуктор-испаритель 14 будет питать двигатель 19 внутреннего сгорания.

Переключатель 32 первого реле 33 необходим, для включения к примеру обогревательного прибора 12 посредством включения электромагнитного газового клапана 10 паровой фазы газа и посредством трехконтактного разъема 84, для поддержания температуры выше окружающей при необходимости. Трехконтактный разъем 84 предусмотрен для подключения элементов, облегчающих запуск двигателя 19 внутреннего сгорания. Электрогазовый обогреватель Aide 3010 скандинавского исполнения способен удовлетворить данному требованию. Существуют также предпусковые подогреватели Теплостар и импортные газовые нагреватели фирмы Truma. Если обогреватель работает от сжиженной фазы газа, в этом случае монтаж электромагнитного газового клапана производится к сжиженной фазе газа.

Установив переключатель 32 на включение, запуск либо прогрев двигателя 19 внутреннего сгорания будет происходить автоматически, без ключа зажигания, не позволив остыть редуктору-испарителю 14 ниже температуры, установленной первым реле 33, если к трехконтактным разъемам 84 подключить систему автозапуска двигателя 19 внутреннего сгорания, на фиг.1, 2 и 3 не показаны.

В заявляемом изобретении расширяется диапазон рабочих температурных границ, осуществляется работа системы питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом, без предварительного прогрева сторонними источниками тепла, путем использования паровой фазы, повышается эксплуатационная безопасность системы, увеличивается топливная экономичность и снижается токсичность отработавших газов за счет того, что система питания дополнительно содержит в блоке контрольно-запорной арматуры с мультиклапаном как минимум один вентиль паровой фазы газа, содержит как минимум один электромагнитный газовый клапан паровой фазы, предназначенный для подачи газа в редуктор-испаритель, устройство контроля давления, соединяющее газопроводом газовые штуцера и редуктор-испаритель, в свою очередь связанный электрическими проводами с термочувствительными элементами электрического коммутатора с блоком переключателей, газовый предохранительный клапан, при этом в системе питания может дополнительно содержаться второй редуктор-испаритель, кроме того, блок переключателей электрического коммутатора может содержать переключатель включения-выключения «мгновенной остановки двигателя», переключатель включения режимов «остановки двигателя без включения электромагнитного клапана паровой фазы газа» БПФ или «остановки двигателя с включением электромагнитного клапана паровой фазы газа» ПФ, переключатель включения и выключения и установки температуры термореле, переключатель включения-выключения «паровой фазы газа», кратковременно замыкающую кнопку «перезагрузка» (RESET), в системе питания может дополнительно содержаться обогревательный прибор, электромагнитный газовый клапан паровой фазы, предназначенный для подачи газа к обогревательному прибору и комбинированному таймеру обогревательного прибора.

Реферат

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам питания сжиженным газом двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Система питания ДВС сжиженным газом содержит газовый баллон (1), электромагнитный клапан отсечки газа (13), редуктор-испаритель (14), электронный блок управления ЭБУ (23), электрический коммутатор (27), блок переключателей (29), как минимум по одному электромагнитному газовому клапану сжиженной фазы (11) и паровой фазы (9, 10), устройство контроля давления (15), газовый предохранительный клапан (7). Газовый баллон (1) содержит блок запорно-контрольной арматуры (2) с мультиклапаном. Блок (2) содержит заправочный вентиль сжиженной фазы (6), вентили сжиженной фазы (5) и, как минимум, один вентиль паровой фазы газа (4). Электромагнитные газовые клапаны сжиженной фазы (11) и паровой фазы (9) предназначены для подачи газа в редуктор-испаритель (14). Редуктор-испаритель связан трубопроводами с электромагнитным клапаном отсечки газа (13) газовыми штуцерами (16) и газовыми форсунками приемного коллектора ДВС (19). Редуктор-испаритель (14) связан электрическими проводами с термочувствительными элементами (28) электрического коммутатора (27) с блоком переключателей (29). ЭБУ (23) связан электрическими проводами (26) с электромагнитными клапанами сжиженной фазы газа (11) и отсечки газа (13), а также с газовыми форсунками (17) и с переключателем «газ/бензин» (24). Устройство контроля давления (15) соединяет газопроводом газовые штуцера (16) и газовый предохранительный клапан (7). Система питания ДВС может содержать второй редуктор-испаритель (14), а также обогревательный прибор (12). Технический результат заключается в возможности работы системы питания

Формула