1.3 Двухтопливные комбинированные системы с эжекционнымибензиновой н газовой системой питания
В настоящее время известно применение двухтопливных комбиниро-ванных систем с эжекционными бензиновой и газовой системой питания.
Сущность этих систем заключается в смешении топлив с различными физико-химическими свойствами для получения топлива с заданными свойствами.
Как правило, двухтопливные комбинированные системы с эжекционными бензиновой и тазовой системой питания разрабатываются с целью повышения эффективности эксплуатации автомобиля и устранения недостатков, присущих двухтопливным универсальным системам с эжекционными бензиновой и газовой системой питания.Описываемые системы питания можно условно разделить на две группы, по особенностям подачи топлив.
К первой группе относятся системы подачи топлив без изменения их соотношения. Системы этой группы (рисунок 1.8) содержат, как правило, одну смесительную камеру с дроссельной заслонкой 3 и две дозирующие системы высокооктанового и низкооктанового топлив. Пропускные способности жиклеров 1 и 2 расчитываются с учетом антидетонационных свойств топлив и обеспечивают постоянное октановое число смеси топлив, при котором не возникает детонация.
Ко второй группе относятся системы подачи топлив с регулированием их соотношения. Системы этой группы конструктивно могут быть с одной
Системы с одной смесительной камерой (рис. 1.9 а) содержат устройство регулирования, которое, как правило, корректирует пропускные способности жиклеров низкооктанового 1 и высокооктанового 2 топлив в зависимости от режимов работы двигателя. В качестве управляющего параметра обычно служит разрежение в задроессльном пространстве.
Система с двумя смесительными камерами (рис. 1.9 б) содержит две дозирующие системы с топливными жиклерами 1,2, низкооктанового и высокооктанового топлив соответственно, основную смесительную камеру с дроссельной заслонкой 3 и дополнительную смесительную камеру.
Дроссельная заслонка связана механически с рабочим органом устройства регулирования. Изменение соотношения топлив достигается за счет изменения соотношения количества подаваемых топливовоздушных смесей с низкоок-тановы и высокооктановым топливом. Управление устройством регулирования осуществляется также в зависимости от разрежения в задросселыюм пространстве.Из двухтопливных комбинированных систем питания, работающих по схеме «газ+бензии», наибольший интерес представляют конструкции, позволяющие с минимальными затратами провести переоборудование штата-ных систем питания.
В работе 121 описана система питания карбюраторного двигателя, работающая по схеме «газ+жидкость». Основными узлами, отличающими данную систему от штатных, являются карбюратор-смеситель (рис. 1.10) и газовый редуктор низкого давления (рис. 1.11).
Главная дозирующая система карбюратора-смесителя имеет два топливных жиклера 2 и 3 для жидкого топлива, один из которых может выключаться из работы при помощи электромагнитного клапана 1. Дозирующая система газового редуктора (рис.1.11) также имеет два дозирующих отверстия 2 и 3, одно из которых может перекрываться при помощи золотника, соединенного с электромагнитным клапаном 1.
Оптимальный состав смеси основного и дополнительного топлив для бездетонационной работы ДВС обеспечивается при открытых топливных жиклерах 3 (рис. 1.10 и 1.11) и соответственно закрытых жиклерах 2. Работа на каком либо одном виде топлива осуществляются при обоих открытых жиклерах соответствующей системы при закрытых жиклерах другого топлива/2/.
Большая работа по исследованию возможности применения комбинированного топлива по схеме «газ+низкооктановый бензин» была проведена в институте газа академии наук Украинской ССР. В частности там была разработана и изготовлена опытная конструкция комбинированной системы питания для автомобиля ЗИЛ /53,80/.
Система (рис. 1.12) содержит: 1 - карбюратор-смеситель, 2 - редуктор газовый, 3 - электромагнитный клапан газовый, 4 - редуктор высокого давления, 5 - подогреватель, б - вентиль расходный, 7 - вентиль заправочный, 8 - баллонаы, 9 - элетромагнитный клапан бензиновый, 10 - бензопровод, 11 —трубопровод толиивного газа, 12 — трубопровод газа «торможения», 13 -трубопровод импульса управления по разрежению в малом диффузоре, 14 - трубопровод импульса на вакуум-разгружатель по разрежению в малом диффузоре, 15 - трубопровод импульса от всасывающего коллектора двигателя на дозирующее экономйзерное устройство топливного газа, 16 - тройник с обратным клапаном, 17 - узел регулировки клапана второй ступени редуктора газового.
На рисунке обозначены: Л - атмосферная полость редуктора газового, Б - управляющая полость редуктора газового, В - полость вакуум-разгружатсля редуктора газового, Г - полость второй ступени редуктора газового.
Эта система работает следующим образом: газобензиновая смесь образуется в карбюраторе-смесителе I. Регулировка подачи газа в карбюратор-смеситель 1 осуществляется при помощи редуктора газового 2. Газовый редуктор 2, в отличии от штатного, имеет дополнительную управляющую полость Б, в которую по трубопроводу 13 подается разрежение из малого диффузора карбюратора-смесителя 1, При увеличении нагрузки на двигатель разрежение в малом диффузоре возрастает, что вызывает соответствующее приоткрывание клапана второй ступени газового редуктора, доля высокооктанового газа в смеси топлив увеличивается. Регулировка количества низкооктанового бензина в смеси осуществляется газом «торможения», который подается в эмульсионные колодцы карбюратора-смесителя 1 по трубопроводу 13 из полости Г второй ступени газового редуктора 2. При увеличении нагрузки на двигатель, возрастает количество газа «торможения», что вызывает уменьшение подачи низкооктанового бензина. Таким образом регулировка состава смеси осуществляется по принципу: «увеличили нагрузку на двигатель - увеличилось количество подаваемого газа и, соответственно, уменьшилось количество бензина».
Были проведены эксплуатационные испытания переоборудованного автомобиля ЗИЛ-138АК на полигоне ЗИЛ. Испытания показали, что существенным недостатком данной системы питания является возможность возникновения детонационного сгорания в двигателе на режиме разгона. Это объясняется тем, что при резком открытии дроссельных заслонок на некоторое время разрежение в диффузорах карбюратора-смесителя 1 падает, что вызывает прикрытие клапана 2-й ступени газового редуктора 2 и, соответственно, снижение количества высокооктанового газа в смеси.
Из литературы /69, 92/ известно, что при работе автомобильного двигателя, требование к октановому числу топлива изменяется в зависимости от режима работы двигателя. При повышении частоты вращения требуемое октановое число топлива снижается.
При увеличении нагрузки, т.е. при увс-личении степени открытия дроссельной заслонки, необходимо увеличение октанового числа топлива. Из ранее проведенных исследований /22. 78/ известно, что при смешивании галл ив с различными октановыми числами (ОЧ) можно получить топливо с заданным октановым числом.
Существует также еще один вариант двухтопливной системы питания /76/. Он представляет собой вариант комбинированного использования низ-кооктановою бензина с высокооктановым сжиженным газом (рисунок 1.13).
Рисунок 1.13 - Двухтопливная комбинированная система питания, работающая в режимах жидкого топлива, газообразного юп.тива или в режиме дискретного замещения. (ПВТ - переключатель вида топлива; БУ блок управления газовой системой питания: PI - обмотка реле блокировки: 1KPI
контакты реле блокировки; Д| датчик режима работы двигателя; 1КД1 -контакты датчика режима; РИ - ред>ктор-испаритсль газовый: ЕСЛ1 - магистральный бензиновый клапан; К.'12 - магистральный газовый клапан; КЛЗ
клапан холостого хода редуктора газового; КЛ4 - клапан-распределитель)
.76/
При таком комбинировании топлив можно поддерживать необходимое ОЧ топлива на различных режимах, для обеспечения безлетонаииоиной работы двигателя и оптимизации процесса сгорания. На режимах с высокой частотой вращения необходимая скорость старания рабочей смеси обеспе-
чивается низкооктановым бензином. Бездетонационная работа на режимах с высокой нагрузкой и низкой частотой вращения коленчатого вала обеспечивается высокооктановым газовым топливом. При этом сохраняется рекомендуемая заводом-изготовителем для паспортного топлива регулировка угла опережения зажигания.
Надежность комбинированной системы питания повышается по сравнению с универсальной системой питания, за счет того, что две системы постоянно находятся в рабочем (включенном состоянии).
Себестоимость суммарного пробега на полной заправке уменьшается, по сравнению с универсальной системой питания, за счет использования более дешевого низкооктанового бензина с сохранением преимуществ (экономичность и мощность) высокофорсированного двигателя.
Эта система реализована путем дополнения универсальной системы питания элементами, позволяющими изменять соотношение подачи газообразного и жидкого топлив.
Конструктивно это выражается в том, что карбюратор-смеситель оснащен дополнительными воздушными жиклерами, в эмульсионных колодцах главной дозирующей системы карбюратора. Дополнительные воздушные жиклеры соединены с воздушными клапанами клапана-распределителя, установленного в основной газоподающий канал между редуктором-испарителем и смесителем.Система работает следующим образом.
При положении переключателя вида топлива в положение «О» магистральный газовый и магистральный бензиновый клапаны закрыты и в двигатель не подается топливо.
При включении переключателя вида топлива в положение «бензин», открывается магистральный бензиновый клапан, а магистральный газовый клапан остается закрытым. При этом клапан-распределитель находится в выключенном состоянии, при котором газовая секция и клапаны дополнительных воздушных жиклеров находятся в закрытом положении. Двигатель
при этом может работать только на жидком топливе.
При включении переключателя вида топлива в положение «газ+бензин» магистральный бензиновый клапан остается открытым, а контакты IKPI реле блокировки остаются разомкнутыми. Магистральный газовый клапан открывается. Клапан газового редуктора и клапан-распределитель находятся в выключенном состоянии пока двигатель работает в докритнческих режимах (контакты датчика разомкнуты). При этом подается только жидкое низкооктановое топливо в полном объеме. При выходе двигателя в закритические режимы, при которых требуется повышение октанового числа топлива, срабатывает датчик датчик режима и его контакты замыкаются. При замыкании контактов датчика режима включается клапан газового редуктора и клапан распределитель. При включении клапана-распределителя открывается его газовая секция и клапаны дополнительных воздушных жиклеров. При этом газ начинает поступать в смеситель, а дополнительный воздух в эмульсионные колодцы главной дозирующей системы карбюратора, прекращая подачу жидкого толпива. 11ри выходе двигателя из закритического режима происходит размыкание контактов датчика и система переходит на подачу низкооктанового жидкого толпива в докри-тичеком режиме, а подача газового толпива прекращается.
При включении переключателя вида топлива в положение «газ», магистральный бензиновый клапан закрывается, контакты IKPI реле блокировки замыкаются, исключая из работы (блокируя) датчик режима.
При этом магистральный газовый клапан, клапан редуктора и клапан-распределитель остаются открытыми (включенными) на всех режимах, и двигатель работает на газовом топливе.Данная двухтопливная комбинированная система устраняет основные недостатки двухтопливной универсальной системы питания, однако затраты на топливо возрастают практически до значений свойственных бензиновой системе питания. Это происходит потому, что двигатель большую часть времени работает на бензине, хотя и на низкооктановом.
Существует двухтопливная комбинированная система питания /90/ в которой применена схема комбинирования топлив с переменным соотношением компонентов, в которой в первичную камеру карбюратора подается газовоздушная смесь, а на больших нагрузках и высокой частоте вращения коленчатого вала через вторичную камеру поступает дополнительно бензо-воздушная смесь. Это позволяет обеспечить повышение скорости горения топливовоздушной смеси (ТВС) на высоких нагрузках и оборотах. Тем самым предотвращается повышенный износ выпускных клапанов ДВС. Кроме того, карбюратор остается постоянно заполненным бензином, что позволяет сохранить его работоспособность. Схема этой системы питания представлена на рис. 1.14 /77/.
Рис. 1.14-Схема двухтопливной комбинированной системы питания с переменным соотношением компонентов
Переоборудование универсальной системы питания в комбинированную с переменным соотношением компонентов заключается в переделке карбюратора и электрической схемы подключения электроклапанов. Необходимо отметить, что настройка комбинированной системы питания ГБА является более простой процедурой, чем настройка универсальной системы питания, предусматривающей отдельную регулировку подачи газа в первичную и вторичную камеры карбюратора.