1.3 Двухтопливные комбинированные системы с эжекционными бензиновой и газовой системой сжигания

В настоящее время известно применение двухтопливных комбинированных 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.

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.

2 Низкооктановое топливо

Высокооктановое тотиво

Рисунок 1.8 - Система подачи топлива без изменения соотношения (1,2 - жиклеры; 3 - дроссельная заслонка)

Ко второй группе относятся системы подачи топлив с регулированием их соотношения. Системы этой группы конструктивно могут быть с одной (рис. 1.9 а) и с двумя (рис. 1.9 б) смесительными камерами.

Рисунок 1.9 - Система подачи топлив с регулированием их соотношения: а) с одной смесительной камерой; б) с двумя смесительными камерами. (1,2 - жиклеры; 3 - дроссельная заслонка; ВОТ - высокооктановое топливо; НОТ - низкооктановое топливо; УР - устройство регулирования) 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.

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 задроссельном пространстве.

Из двухтопливных комбинированных систем питания, работающих по схеме "газ+бензин", наибольший интерес представляют конструкции, позволяющие с минимальными затратами провести переоборудование штата- ных систем питания.

В работе /2/ 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.

г

м тттштшш

А

Жидкое топливо

УЬшшшшишг

ГАЗ

Рисунок 1.10 -Карбюратор-смеситель. (1 - электромагнитный клапан;

2,3 - жиклеры)

Рисунок 1.11 - Редуктор газовый. (1 - электромагнитный клапан;

2, 3 - жиклеры)

- 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.

Большая работа по исследованию возможности применения комбинированного топлива по схеме "газ+низкоокта новый 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, 6 - 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 устройст во 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. Рисунок 1.12 - Двухтопливная система питания разработки Киевского института газа

Эта система работает следующим образом: газобензиновая смесь образуется в карбюраторе-смесителе 1. 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.

Были проведены эксплуатационные испытания переоборудованного автомобиля ЭИЛ-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 автомобильною 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 уве-

личении степени открытия дроссельной заслонки, необходимо увеличение октанового числа топлива. Из ранее проведенных исследований /22, 78/ известно, что при смешивании топлив 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 низкооктанового бензина с высокооктановым сжиженным газом (рисунок 1.13).

к пключптелю

Рисунок 1.13 - Двухтопливная комбинированная система питания, работающая в режимах жидкого топлива, газообразного топлива или в режиме дискретного замещения.

контакты реле блокировки; ДI датчик режима работ ы двигателя; IКД1 - контакты датчика режима; РИ - редуктор-испаритель газовый; КЛ1 - магистральный бензиновый клапан; КЛ2 - 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 бездетонационной работы двигателя и оптимизации процесса сгорания. На режимах с высокой частотой вращения необходимая скорость сгорания 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) высокофорсированиого 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 может работать только на жидком топливе.

При включении переключателя вида топлива в положение "газ+бензин" магистральный бензиновый клапан остается открытым, а контакты 1КР1 реле блокировки остаются разомкнутыми. Магистральный газовый клапан открывается. Клапан газового редуктора и клапан- распределитель находятся в выключенном состоянии пока двигатель работает в докритических 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 закритичсского 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 1КР1 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.