RU2120052C1

RU2120052C1 - Internal combustion engine central gas injection system

Info

Publication number: RU2120052C1
Application number: RU97112804A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Карунин; В.И. Ерохов
Original assignee: Московская государственная академия автомобильного и тракторного машиностроения
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engine fuel system. SUBSTANCE: gas injection system has compressed gas source 1 with charging device 2 furnished with high pressure gauge 3, gas charging union 4 and gas service union 5 made en-bloc and communicating through high pressure pipeline 6 provided with compensator 7 with gas pressure regulator 8 furnished with electromagnetic valve 9 and starting valve 10. Gas pressure regulator 11 is placed in communication through low pressure pipeline 12 with electromagnetic nozzle 13 placed before throttle valve 14. Gas pressure regulator 11 communicates from other side with behind-the-throttle space 16 of mixer-carburetor 17 through control pipeline 15. Kind-of-fuel selector 18 is coupled by electric circuit with ignition coil 19, electromagnetic gasoline valve 20 communicating through gasoline pipe 21 with float chamber 22 of mixer-carburetor 17. Fuel feed and ignition control microprocessor unit 23 is coupled by electric circuit with air flow transducer 24 placed in intake branch pipe 25 before air filter 28 through functional converter 27. EFFECT: increased response and enhanced reliability of central gas injection system. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам центрального впрыска газа, и может быть использовано в системах питания двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to the field of engineering, in particular to central gas injection systems, and can be used in power systems of internal combustion engines.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является система, содержащая источник сжатого газа с заправочным устройством, газовый редуктор, электромагнитный газовый клапан, карбюратор-смеситель и переключатель вида топлива, связанный электрической цепью с катушкой зажигания, микропроцессорным блоком управления топливоподачей и зажиганием и электромагнитным бензиновым клапаном. (см. патент СССР N 1838653, МПК 6 F 02 M 21/02, 1993). The closest technical solution adopted for the prototype is a system containing a source of compressed gas with a filling device, a gas reducer, an electromagnetic gas valve, a carburetor-mixer and a fuel type switch connected by an electric circuit to an ignition coil, a microprocessor control unit for fuel supply and ignition, and an electromagnetic gas valve. (see USSR patent N 1838653, IPC 6 F 02 M 21/02, 1993).

Недостаток этой системы питания обусловлен низким быстродействием системы топливоподачи, связанной с ее неспособностью быстро изменять количество горючей смеси в соответствии с различным изменением нагрузки, а также недостаточной надежностью работы из-за обмерзания проходных каналов входной ступени редуктора в процессе редуцирования влажного газа. The disadvantage of this power system is due to the low speed of the fuel supply system, due to its inability to quickly change the amount of the combustible mixture in accordance with various load changes, as well as insufficient reliability due to freezing of the passage channels of the gearbox input stage during the reduction of wet gas.

Задачей данного изобретения является создание системы центрального впрыска газа для двигателя внутреннего сгорания с более высоким быстродействием и надежной ее работой. The objective of the invention is to provide a central gas injection system for an internal combustion engine with higher speed and reliable operation.

Сущность изобретения заключается в том, что система центрального впрыска газа для двигателя внутреннего сгорания содержит источник сжатого газа с заправочным устройством, газовый редуктор, электромагнитный газовый клапан, карбюратор-смеситель и переключатель вида топлива, связанный электрической цепью с катушкой зажигания, микропроцессорным блоком управления топливоподачей и зажиганием и электромагнитным бензиновым клапаном, кроме того, она снабжена регулятором давления, сообщенным с электромагнитной форсункой, размещенной перед дроссельной заслонкой, контуром регистрации параметров расхода газа, снабженным датчиком частоты вращения коленчатого вала и датчиком массового расхода воздуха, подключенным к газовой форсунке, датчик расхода воздуха выполнен в виде нити накаливания, снабжен дополнительной термокомпенсационной нитью и устройством регистрации и поддержания ее температуры в заданных пределах, микропроцессорный блок управления содержит усилитель напряжения, усилитель мощности и функциональный преобразователь, связанный электрической цепью с датчиком расхода воздуха, усилителем напряжения и с датчиками внешней среды, газовая форсунка выполнена в виде входного и выходного патрубков и снабжена плоским подвижным якорем с дозирующими калиброванными отверстиями, нагруженными пружиной со стороны входного патрубка и электромагнитной катушкой с выводами, газовый редуктор снабжен редуцирующими полостями высокого, среднего и низкого давления, выходной полостью, промежуточной камерой, первой и второй командными полостями, первой и второй рабочими полостями, сообщенными между собой посредством рабочего канала, дополнительная полость компенсационной системы сообщена с первой рабочей полостью и снабжена мембраной, кинематически связанной с запорным элементом, первый регулирующий элемент размещен между полостями среднего и низкого давления, редуцирующие полости выполнены в едином корпусе, причем полость среднего давления сообщена при помощи соединительного канала с первой рабочей полостью, первый регулирующий элемент выполнен в виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с цилиндрическим соединительным каналом, сообщенным с выходной полостью, а большим основанием - с рабочим каналом, снабженным со стороны второй командной полости торцевой стенкой с выполненными в ней по меньшей мере тремя жиклерами, сопло промежуточной камеры редуктора снабжено жиклером, размещенным соосно второму регулирующему элементу с выходом в рабочий канал, а промежуточная камера через пусковой вентиль и устройство управления сообщена с полостью среднего давления и через регулируемый канал сообщена с выходной полостью, в последней установлена мембрана, образующая вторую командную и вторую рабочие полости, полость среднего давления сообщена с полостями высокого и низкого давления. The essence of the invention lies in the fact that the central gas injection system for an internal combustion engine comprises a compressed gas source with a refueling device, a gas reducer, an electromagnetic gas valve, a carburetor mixer and a fuel type switch connected by an electric circuit to an ignition coil, a microprocessor fuel supply control unit, and ignition and electromagnetic gasoline valve, in addition, it is equipped with a pressure regulator in communication with the electromagnetic nozzle located in front of a throttle valve, a gas flow parameter registration circuit equipped with a crankshaft speed sensor and a mass air flow sensor connected to a gas nozzle, the air flow sensor is made in the form of an incandescent filament, is equipped with an additional thermocompensation thread and a device for recording and maintaining its temperature within specified limits, the microprocessor control unit contains a voltage amplifier, a power amplifier and a functional converter connected to the sensor by an electric circuit m of air flow, voltage amplifier and environmental sensors, the gas nozzle is made in the form of inlet and outlet nozzles and is equipped with a flat movable armature with metering calibrated holes, loaded with a spring from the inlet branch and an electromagnetic coil with leads, the gas reducer is equipped with reducing cavities of high, medium and low pressure, the outlet cavity, the intermediate chamber, the first and second command cavities, the first and second working cavities communicated between themselves in the middle By means of the working channel, an additional cavity of the compensation system is in communication with the first working cavity and is provided with a membrane kinematically connected with the locking element, the first control element is placed between the medium and low pressure cavities, the reducing cavities are made in a single housing, and the medium pressure cavity is communicated using the connecting channel with the first working cavity, the first regulatory element is made in the form of a truncated cone, paired with a smaller base with a cylindrical connecting an analyzer in communication with the outlet cavity, and a large base with a working channel provided with an end wall on the side of the second command cavity with at least three nozzles made in it, the nozzle of the intermediate gearbox is equipped with a nozzle placed coaxially with the second control element with an exit to the working channel and the intermediate chamber is connected to the medium-pressure cavity through the start-up valve and control device and communicates with the output cavity through an adjustable channel, the membrane is installed in the latter, forming Separated second command and second work chambers, the medium-pressure chamber communicates with the cavities high and low pressure.

Газовая форсунка может быть размещена между корпусами поплавковой и смесительной камер карбюратора-смесителя;
заправочное устройство может быть снабжено манометром высокого давления, штуцерами заправки и расхода, выполненными в одном блоке, и сообщено с источником сжатого газа и газовым редуктором.The gas nozzle can be placed between the bodies of the float and mixing chambers of the carburetor-mixer;
the filling device can be equipped with a high pressure gauge, filling and flow nozzles made in one unit, and communicated with a source of compressed gas and a gas reducer.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлена принципиальная схема системы впрыска газа для двигателя внутреннего сгорания;
на фиг. 2 - принципиальная схема газового редуктора;
на фиг. 3 - конструктивная схема электромагнитной форсунки;
на фиг. 4 - принципиальная схема датчика расхода воздуха;
на фиг. 5 показан вид сверху на фиг. 5;
на фиг. 6 - функциональная схема системы центрального впрыска газа в двигатель внутреннего сгорания;
на фиг. 7 - принципиальная электрическая схема управления процессами топливоподачи и зажигания.The invention is illustrated by drawings, where
in FIG. 1 is a schematic diagram of a gas injection system for an internal combustion engine;
in FIG. 2 is a schematic diagram of a gas reducer;
in FIG. 3 is a structural diagram of an electromagnetic nozzle;
in FIG. 4 is a schematic diagram of an air flow sensor;
in FIG. 5 shows a top view of FIG. 5;
in FIG. 6 is a functional diagram of a central gas injection system in an internal combustion engine;
in FIG. 7 is a circuit diagram of a fuel supply and ignition control process.

Система впрыска газа содержит источник сжатого газа 1 (газовые баллоны) с заправочным устройством 2, снабженным манометром 3 высокого давления, штуцерами 4 и 5 заправки и расхода газа соответственно, выполненными в одном блоке, и сообщенным через трубопровод 6 высокого давления, снабженный компенсатором 7, с газовым редуктором высокого давления 8, снабженным газовым электромагнитным и пусковым клапанами 9 и 10 соответственно. The gas injection system comprises a source of compressed gas 1 (gas cylinders) with a filling device 2 equipped with a high pressure gauge 3, gas filling and flow nozzles 4 and 5, respectively, made in one unit and communicated through a high pressure pipe 6 provided with a compensator 7, with a gas pressure reducer 8, equipped with a gas electromagnetic and starting valves 9 and 10, respectively.

Регулятор давления газа 11 при помощи трубопровода 12 низкого давления сообщен с электромагнитной форсункой 13, размещенной перед дроссельной заслонкой 14. С другой стороны регулятор давления 11 газа при помощи трубопровода 15 управления сообщен с задроссельным пространством 16 карбюратора-смесителя 17. Переключатель 18 вида топлива связан электрической цепью с катушкой 19 зажигания, электромагнитным бензиновым клапаном 20, сообщенным через бензопровод 21 с поплавковой камерой 22 карбюратора-смесителя 17. Микропроцессорный блок 23 управления топливоподачей и зажиганием связан электрической цепью с датчиком 24 массового расхода воздуха, размещенным в приемном патрубке 25 перед воздушным фильтром 26, через функциональный преобразователь 27. The gas pressure regulator 11 by means of a low pressure pipe 12 is in communication with an electromagnetic nozzle 13 located in front of the throttle 14. On the other hand, the gas pressure regulator 11 is connected to the throttle space 16 of the carburetor-mixer 17 by means of a control pipe 15. a chain with an ignition coil 19, an electromagnetic gas valve 20, communicated through a gas pipe 21 with a float chamber 22 of the carburetor-mixer 17. Microprocessor control unit 23 fuel supply and ignition is connected by an electric circuit to the sensor 24 of the mass flow of air, placed in the receiving pipe 25 in front of the air filter 26, through a functional Converter 27.

Датчик частоты вращения коленчатого вала выполнен в виде бесконтактного устройства определения момента зажигания и представляет собой обмотку 28, размещенную коаксиально высоковольтному проводу и сообщенную с блоком управления 23. The crankshaft speed sensor is made in the form of a contactless device for determining the moment of ignition and is a winding 28 placed coaxially with a high-voltage wire and communicated with the control unit 23.

Газовый редуктор 8 (фиг. 2) содержит корпус 29 с полостями 30 и 31 соответственно среднего и низкого давления, с размещенным между ними первым регулирующим элементом 32, нагруженным пружиной 33, размещенной в регулировочной втулке 34, и связанным через вращающийся на оси 35 рычаг 36, шток и подвижную ось 37 с управляющей мембраной 38, образующей с корпусом 29 и его крышкой 39 первую командную и первую рабочую полости 40 и 41 соответственно. В выходной полости 42 установлена вторая мембрана 43, образующая с крышкой 44 вторую командную и рабочую полости 45 и 46 соответственно. Вторая командная полость 45 через штуцер 47 сообщена с впускным трубопроводом двигателя (не показан). The gas reducer 8 (Fig. 2) contains a housing 29 with cavities 30 and 31, respectively, of medium and low pressure, with the first control element 32 placed between them, loaded with a spring 33, placed in the adjusting sleeve 34, and connected through a lever 36 rotating on the axis 35 , the rod and the movable axis 37 with a control membrane 38, forming with the body 29 and its cover 39 the first command and first working cavities 40 and 41, respectively. A second membrane 43 is mounted in the outlet cavity 42, forming with the cover 44 a second command and working cavity 45 and 46, respectively. The second command cavity 45 through the fitting 47 is in communication with the inlet pipe of the engine (not shown).

Первый регулирующий элемент выполнен в виде усеченного конуса 48, сопряженного меньшим основанием с цилиндрическим каналом 49, сообщенным с выходной полостью 42, а большим основанием - с рабочим каналом 50, сообщенным через жиклеры 51 с выходной полостью 42, с рабочей полостью 41 и через жиклер 52, размещенный соосно второму регулирующему органу - соплу 53 с промежуточной камерой 54. Последняя через пусковой вентиль 55 с уплотнителем и устройством управления 56, нагруженным пружиной 57, сообщена через канал 58 с полостью 30 среднего давления. Одновременно с этим промежуточная камера 54 через регулируемый с помощью винта 59 канал 60 с выходным соплом 61 сообщена с выходной полостью 42. The first regulatory element is made in the form of a truncated cone 48, coupled with a smaller base with a cylindrical channel 49 in communication with the output cavity 42, and a large base with the working channel 50 communicated through the nozzles 51 with the output cavity 42, with the working cavity 41 and through the nozzle 52 placed coaxially with the second regulatory body - the nozzle 53 with the intermediate chamber 54. The latter through the start valve 55 with a seal and a control device 56, loaded with a spring 57, communicated through the channel 58 with a cavity 30 of medium pressure. At the same time, the intermediate chamber 54 through the channel 60 regulated by a screw 59 with the output nozzle 61 communicates with the output cavity 42.

Второй регулирующий элемент содержит сопло 53, сообщенное через жиклер 52 с рабочим каналом 50 и с промежуточной камерой 54, соединенной через пусковой вентиль 55 с устройством управления 56 и полостью 30 среднего давления. The second control element contains a nozzle 53, communicated through the nozzle 52 with the working channel 50 and with an intermediate chamber 54 connected via a start valve 55 to the control device 56 and the medium pressure cavity 30.

Компенсационная система содержит дополнительную полость 62, выполненную в корпусе 29 и содержащую мембрану 63, нагруженную конической пружиной 64 и кинематически связанную через шток 65 и двуплечий рычаг 66, вращающийся на оси 67, с запорным элементом 68 с уплотнителем 69. Полость 30 среднего давления через канал 70, размещенный в седле 71, сообщена с полостью 31 низкого давления, а через канал 72 сообщена с полостью высокого давления, размещенной в корпусе 73 ступени высокого давления, снабженном входным каналом 74. Дополнительная полость 62 сообщена с рабочей полостью 41 с помощью соединительного канала 75. Полость 31 сообщена с выходной полостью 42 с помощью канала 76. The compensation system includes an additional cavity 62, made in the housing 29 and containing a membrane 63, loaded with a conical spring 64 and kinematically connected through the rod 65 and the two-arm lever 66, rotating on the axis 67, with a locking element 68 with a seal 69. The medium pressure cavity 30 through the channel 70, located in the seat 71, communicates with the low-pressure cavity 31, and through the channel 72 communicates with the high-pressure cavity located in the housing 73 of the high-pressure stage, equipped with an inlet channel 74. An additional cavity 62 is in communication with the slave eyes cavity 41 using the connecting channel 75. The cavity 31 is in communication with the output cavity 42 through the channel 76.

Форсунка (фиг. 3) представляет собой быстродействующий клапан с электромагнитным управлением. Она содержит корпус 77 с размещенной в ней катушкой 78 с выводами 79 и изолятором 80, входной патрубок 81 с входным газовым каналом 82, сообщенным с регулятором давления, выходной патрубок 83 с седлом 84 и выходным газовым каналом 85. Плоский якорь 86 снабжен дозирующими калиброванными отверстиями 87 и размещен с образованием зазора 88, ограничивающего ход якоря. The nozzle (Fig. 3) is a high-speed valve with electromagnetic control. It contains a housing 77 with a coil 78 located in it with leads 79 and an insulator 80, an inlet pipe 81 with an inlet gas channel 82 in communication with a pressure regulator, an outlet pipe 83 with a seat 84 and an outlet gas channel 85. The flat armature 86 is provided with metering calibrated holes 87 and placed with the formation of a gap 88, restricting the course of the anchor.

Якорь 86 нагружен пружиной 89 со стороны входного патрубка 81, размещенной в сердечнике 90. Anchor 86 is loaded with a spring 89 from the side of the inlet pipe 81 located in the core 90.

Конструктивный параметр (КП) газовой электромагнитной форсунки 13 может быть определен по следующей зависимости:

где P_э - величина тягового усилия электромагнита катушки 78 (на первом этапе ее выбирают ориентировочно);
H; δ_я - высота подъема якоря, м.The design parameter (KP) of the gas electromagnetic nozzle 13 can be determined by the following relationship:

where P _e - the magnitude of the tractive effort of the electromagnet of the coil 78 (at the first stage it is chosen approximately);
H; δ _i - the height of the anchor, m

Датчик (фиг. 4) расхода воздуха содержит корпус 91 с отверстиями 92 для крепления и центральное отверстие 93 для прохода воздушного потока, нить накаливания 94 чувствительного элемента, нить 95 термокомпенсационного элемента, снабженные ножками 96 и 97 соответственно, подключенные к электрической схеме, и устройство регистрации и поддержания температуры в заданных пределах. The air flow sensor (Fig. 4) comprises a housing 91 with holes 92 for mounting and a central hole 93 for air flow passage, an incandescent filament 94 of the sensing element, a thread of the thermocompensating element provided with legs 96 and 97, respectively, connected to the electric circuit, and the device registration and maintenance of temperature in the set limits.

Микропроцессорный блок управления 23 (фиг. 6) содержит функциональный преобразователь 27, сообщенный с датчиком 24 расхода воздуха, усилитель напряжения 98, усилитель мощности 99, сообщенный с форсункой 13. Корректор 100 опережения угла опережения зажигания связан с системой зажигания 101 и функциональным преобразователем 27. Датчики внешней среды 102 сообщены с усилителем напряжения 98 и функциональным преобразователем 27. The microprocessor control unit 23 (Fig. 6) contains a functional converter 27 communicated with the air flow sensor 24, a voltage amplifier 98, a power amplifier 99 communicated with the nozzle 13. The ignition timing advance corrector 100 is connected to the ignition system 101 and the functional converter 27. The environmental sensors 102 are in communication with a voltage amplifier 98 and a functional converter 27.

Функциональный преобразователь 27 выполнен в виде операционного усилителя 103 и диодной ячейки 104 и связан с датчиками внешней среды 102, датчиком расхода воздуха 24 и корректором 100 величины угла опережения зажигания. Functional Converter 27 is made in the form of an operational amplifier 103 and a diode cell 104 and is associated with environmental sensors 102, an air flow sensor 24, and a corrector 100 of the ignition timing.

Система управления 1 опережением зажигания является штатной электронной системой, устанавливаемой на автомобиле. The ignition timing control system is a standard electronic system installed on the vehicle.

Датчиками внешней среды могут быть параметры влажности воздуха, состава ОГ, температуры ОГ и охлаждающей жидкости и других параметров среды, к которой необходимо адаптироваться. Environmental sensors can be air humidity parameters, exhaust gas composition, exhaust gas temperature and coolant, and other environmental parameters to which it is necessary to adapt.

Усилитель мощности 99 выполнен в виде транзистора 105, работающего в классе A или как усилитель с широко-импульсной модуляцией. The power amplifier 99 is made in the form of a transistor 105 operating in class A or as an amplifier with wide pulse modulation.

Транзистор 105 связан с обмоткой 78 катушки электромагнитной форсунки 13 и выходом регулятора напряжения. The transistor 105 is connected to the coil 78 of the coil of the electromagnetic nozzle 13 and the output of the voltage regulator.

Усилитель напряжения 98 выполнен в виде операционного усилителя 106, связанного электрической цепью с датчиком расхода воздуха, усилителем 99 и функциональным преобразователем 27. The voltage amplifier 98 is made in the form of an operational amplifier 106 connected by an electric circuit to an air flow sensor, an amplifier 99, and a functional converter 27.

Система 107 регулирования заданной температуры датчика расхода воздуха содержит нити накаливания и компенсации 94 и 95 соответственно, сообщенные с операционным усилителем 108 и транзистором 109. The system 107 for controlling the set temperature of the air flow sensor contains filament and compensation 94 and 95, respectively, in communication with the operational amplifier 108 and transistor 109.

Датчик 24 расхода воздуха действует по принципу термоанемометра, снабженного проволокой накаливания, температуру которой поддерживают с помощью системы 107 регулирования температуры. Количество теплоты, отводимое в воздушный поток, является функцией расхода воздуха. The air flow sensor 24 operates on the principle of a hot-wire anemometer equipped with an incandescent wire, the temperature of which is maintained by a temperature control system 107. The amount of heat removed to the air stream is a function of air flow.

Система центрального впрыска газа работает следующим образом. The central gas injection system operates as follows.

В процессе заправки газ через открытый штуцер 4 заправочного устройства 2 поступает под давлением в газовый баллон 1. Величину наполнения газового баллона 1 контролируют по манометру 3 высокого давления. Расход газа осуществляется через открытый штуцер 5 расхода газа, сообщенный через трубопровод 6 с первой ступенью газового редуктора. In the process of refueling, gas through the open nozzle 4 of the refueling device 2 flows under pressure into the gas cylinder 1. The filling of the gas cylinder 1 is controlled by a high pressure gauge 3. The gas flow is carried out through the open fitting 5 of the gas flow, communicated through the pipeline 6 with the first stage of the gas gear.

Сжатый (или сжиженный) газ под высоким давлением через входной канал 74, пройдя фильтр очистки газа, поступает в полость высокого давления. Далее очищенный газ проходит через впускной канал 72, отжимает уплотнитель 69 от седла и поступает в полость среднего давления, величина давления в которой поддерживается в пределах 1. ..1,1 МПа. В дальнейшем газ в зависимости от режима работы по каналу 70 поступает в полость низкого давления 31 или в промежуточную камеру. Compressed (or liquefied) gas at high pressure through the inlet channel 74, passing the gas purification filter, enters the high-pressure cavity. Next, the purified gas passes through the inlet channel 72, squeezes the seal 69 from the seat and enters the medium-pressure cavity, the pressure in which is maintained within the range of 1. ..1.1 MPa. Subsequently, the gas, depending on the mode of operation, passes through channel 70 into the low-pressure cavity 31 or into the intermediate chamber.

При вращении коленчатого вала через впускной трубопровод в цилиндры двигателя всасывается воздух, массовый расход которого измеряется датчиками 24 массового расхода воздуха. С увеличением текущей мощности, развиваемой двигателем, возрастает соответственно расход воздуха. Сигнал с датчика 24 поступает на вход функционального преобразователя 27, выходной сигнал которого пропорционален расходу газа. Этот сигнал оптимален для текущей мощности двигателя и является заданием командного параметра для контура регулирования расхода газа. Функциональный преобразователь 27 реализует характеристику связи сигналов датчиков частоты вращения и расхода воздуха, обеспечивающую оптимальный состав горючей смеси во впускном трубопроводе во всем диапазоне уменьшения мощности двигателя. When the crankshaft rotates through the intake pipe, air is sucked into the engine cylinders, the mass flow rate of which is measured by sensors 24 of the mass air flow rate. With an increase in the current power developed by the engine, air consumption increases accordingly. The signal from the sensor 24 is fed to the input of the functional Converter 27, the output signal of which is proportional to the gas flow. This signal is optimal for the current engine power and is the command parameter for the gas flow control loop. Functional Converter 27 implements a characteristic of the connection of the signals of the sensors of speed and air flow, providing the optimal composition of the combustible mixture in the intake pipe in the entire range of engine power reduction.

Контур регистрации параметров расхода газа осуществляется путем подачи сигналов с датчиков соответственно массового расхода воздуха, частоты вращения и внешней среды на входы функционального преобразователя 27. The registration circuit of the gas flow rate is carried out by supplying signals from the sensors, respectively, the mass flow of air, speed and the external environment to the inputs of the functional Converter 27.

Контур регулирования расхода газа через функциональный преобразователь, усилитель напряжения 98 и усилитель мощности 99 открывает дозирующее калиброванное отверстие 87 газовой форсунки 13 с помощью сигнала, соответствующего сигналу, поданному на усилитель напряжения 98 с входа функционального преобразователя 27. The gas flow control loop through the functional converter, voltage amplifier 98 and power amplifier 99 opens the metering calibrated hole 87 of the gas nozzle 13 with a signal corresponding to the signal supplied to the voltage amplifier 98 from the input of the functional converter 27.

Усилитель мощности 99 подает также сигнал на корректор 100 величины угла опережения зажигания в зависимости от развиваемой мощности. The power amplifier 99 also provides a signal to the corrector 100 of the ignition timing value depending on the developed power.

На входе функционального преобразователя 27 формируются импульсы, частота следования которых пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. At the input of the functional Converter 27 pulses are formed, the repetition rate of which is proportional to the rotational speed of the crankshaft of the engine.

Импульсы переменной длительности, управляющие клапанами электромагнитных форсунок, формируются в микропроцессорном блоке 23. Pulses of variable duration, controlling the valves of the electromagnetic nozzles, are formed in the microprocessor unit 23.

Сигналы с датчиков воздушной среды позволяют адаптировать систему питания к параметрам, удовлетворяющим требованиям двигателя. При этом нелинейная адаптация достигается вводом сигналов датчиков 102 через входы функционального преобразователя 27, а линейная - через входы усилителя напряжения 98. The signals from the air sensors allow you to adapt the power system to parameters that meet the requirements of the engine. When this non-linear adaptation is achieved by inputting the signals of the sensors 102 through the inputs of the functional Converter 27, and linear through the inputs of the voltage amplifier 98.

При нормальной работе двигателя в выходной полости 42 создается некоторое разрежения, которое по рабочему каналу 50 передается в первую рабочую полость 41 и путем деформации управляющей мембраны 38 вызывает пропорциональное открытие первого регулирующего элемента 32. During normal operation of the engine, a certain vacuum is created in the output cavity 42, which is transmitted through the working channel 50 to the first working cavity 41 and, by deformation of the control membrane 38, causes a proportional opening of the first control element 32.

Выходящий под давлением газ из запорного элемента 68 создает некоторое давление в полости 30, передающееся с помощью соединительного канала 75 в первую рабочую полость 41, и воздействует на мембрану 38. В результате этого происходит прикрытие первого запорного элемента 32 под действием пружины 33. Таким образом происходит согласованная подача газа в зависимости от величины давления поступающего газа и режима работы двигателя. The gas escaping under pressure from the locking element 68 creates some pressure in the cavity 30, which is transmitted via the connecting channel 75 to the first working cavity 41, and acts on the membrane 38. As a result, the first locking element 32 is covered by the spring 33. Thus, coordinated gas supply depending on the pressure of the incoming gas and the engine operating mode.

На режимах пуска газ по каналу через открытый пусковой вентиль 55 поступает в промежуточную камеру 54. В дальнейшем вытекающий из сопла 53 через жиклер 52 газ поступает по рабочему каналу 50 в первую рабочую полость 41 и воздействует на мембрану 38. In starting modes, gas through the channel through the open start valve 55 enters the intermediate chamber 54. Subsequently, the gas flowing from the nozzle 53 through the nozzle 52 enters the working channel 50 into the first working cavity 41 and acts on the membrane 38.

Поток газа, выходящий из жиклера 52, делится в соотношении 2:1 между рабочим каналом 50 и выходной полостью 42. Деформация мембраны 43 происходит в результате разности давлений в выходной и второй командной полостях 42 и 45 соответственно, которые соответствуют давлениям во впускном трубопроводе над воздушным фильтром 26 и под ним. В этом случае создаются благоприятные условия для подачи газа при внезапной перегрузке двигателя пропорционально этой нагрузке, а после ее снятия происходит восстановление нормальной работы системы питания. Наличие на торцевой стенке рабочего канала 50 жиклеров 51 исключает деформацию второй мембраны 43, что повышает надежность работы системы питания в целом. The gas flow leaving the nozzle 52 is divided in a 2: 1 ratio between the working channel 50 and the outlet cavity 42. The deformation of the membrane 43 occurs as a result of the pressure difference in the outlet and second command cavities 42 and 45, respectively, which correspond to the pressure in the inlet pipe above the air filter 26 and under it. In this case, favorable conditions are created for gas supply in case of sudden engine overload in proportion to this load, and after its removal, normal operation of the power system is restored. The presence on the end wall of the working channel 50 of the nozzles 51 eliminates the deformation of the second membrane 43, which increases the reliability of the power system as a whole.

Регулирование подачи газа в двигатель осуществляется путем изменения продолжительности открытия клапана форсунки. Эксплуатационная настройка регулятора 11 осуществляется с помощью регулировочного винта вращением его в ту или иную сторону до тех пор, пока двигатель не начнет работать устойчиво на эксплуатационных режимах. Regulation of gas supply to the engine is carried out by changing the duration of the nozzle valve opening. Operational adjustment of the controller 11 is carried out using the adjusting screw by rotating it in one direction or another until the engine starts to work stably in operating conditions.

На режимах разгона газ из полости 30 среднего давления через соединительный канал под небольшим избыточным давлением поступает в первую рабочую полость 41, а затем через рабочий канал 50 и конус 48 в выходную полость 14 редуктора. Наличие компенсационной системы обеспечивает повышение быстродействия системы топливоподачи. In acceleration modes, gas from the medium-pressure cavity 30 passes through the connecting channel under slight excess pressure into the first working cavity 41, and then through the working channel 50 and cone 48 into the outlet cavity 14 of the gearbox. The presence of a compensation system improves the performance of the fuel supply system.

Воздушный поток, проходящий через воздушный приемный патрубок 25 в двигатель, обеспечивает изменение сопротивления нити накаливания 94 электрической цепи в зависимости от количества воздуха, поступающего в двигатель в единицу времени. The air flow passing through the air intake pipe 25 to the engine, provides a change in the resistance of the filament 94 of the electric circuit depending on the amount of air entering the engine per unit time.

Изменение расхода воздуха сопровождается изменением величины сопротивления в электрической цепи при различной температуре и имеет линейный характер. Изменение температуры датчиком температуры сопровождается изменением выходного напряжения. The change in air flow is accompanied by a change in the resistance value in the electric circuit at different temperatures and is linear. A change in temperature by a temperature sensor is accompanied by a change in output voltage.

Этот сигнал поступает в перемножающее звено микропроцессорного блока 23, в котором сигналы частоты вращения и расхода воздуха за один ход поршня (цикловой расход воздуха) обеспечивают управление величиной подачи газа. This signal enters the multiplying unit of the microprocessor unit 23, in which the signals of the rotational speed and air flow in one stroke of the piston (cyclic air flow) provide control of the gas supply.

Количество засасываемого воздуха в цилиндры ДВС содержит информацию о параметрах, влияющих на необходимое количество топлива, поэтому в данной системе число корректирующих параметров уменьшается. Количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя за единицу времени, пересчитывается на один ход поршня путем деления его на частоту вращения коленчатого вала двигателя. The amount of air sucked into the ICE cylinders contains information about the parameters that affect the required amount of fuel, so in this system the number of correction parameters is reduced. The amount of air entering the engine cylinders per unit time is recalculated per piston stroke by dividing it by the engine speed.

Ширина сигнала функционального преобразователя 27, управляющего делителем, содержит информацию, относящуюся к одному ходу поршня. Ширина импульса пропорциональна промежутку между двумя импульсами зажигания, т.е. обратно пропорциональна частоте вращения коленчатого вала. The signal width of the functional converter 27 controlling the divider contains information related to one stroke of the piston. The pulse width is proportional to the gap between two ignition pulses, i.e. inversely proportional to the rotational speed of the crankshaft.

Выходное напряжение расходомера воздуха поступает на вход функционального преобразователя 27, управляющего делением и определяющего ширину прямоугольных импульсов, появляющихся на его выходе. The output voltage of the air flow meter enters the input of the functional transducer 27, which controls the division and determines the width of the rectangular pulses that appear at its output.

Функциональный преобразователь 27 переключается под действием импульсов, поступающих от датчика частоты вращения (электрических импульсов). Functional Converter 27 is switched under the action of pulses from the speed sensor (electrical pulses).

Микропроцессорный электронный блок 23 управления позволяет на основе информации о частоте вращения коленчатого вала и количестве засасываемого воздуха осуществить управление электромагнитной форсункой 13. The microprocessor electronic control unit 23 allows, based on information about the crankshaft rotation speed and the amount of intake air, to control the electromagnetic nozzle 13.

Микропроцессорный блок 23 управления системой топливоподачи и зажигания работает в диапазоне от 6 до 16 В. The microprocessor control unit 23 of the fuel supply and ignition system operates in the range from 6 to 16 V.

Управляющие сигналы поступают от датчика частоты вращения, расхода воздуха 24, температуры воздуха и охлаждающей жидкости. The control signals are received from the speed sensor, air flow 24, air temperature and coolant.

Обработав их, микропроцессорный блок 23 формирует электрические импульсы напряжения определенной длительности для управления работой форсунки в зависимости от частоты вращения, а также корректирует длительность управляющих импульсов в зависимости от температуры охлаждающей жидкости воздуха на впуске. Having processed them, the microprocessor unit 23 generates electrical voltage pulses of a certain duration to control the operation of the nozzle depending on the speed, and also adjusts the duration of the control pulses depending on the temperature of the intake air coolant.

Функциональный преобразователь предназначен для формирования управляющего импульса в соответствии с требуемой коррекцией. Функциональный преобразователь осуществляет обогащение горючей смеси, необходимое при пуске и прогреве двигателя, на режимах холостого хода и полной нагрузке. The functional converter is designed to generate a control pulse in accordance with the required correction. The functional converter carries out the enrichment of the combustible mixture, necessary when starting and warming up the engine, at idle and full load.

Микропроцессорный блок управления 23 от стартера получает от датчиков 102 информацию о пуске двигателя и температурного датчика системы охлаждения, а также информацию о работе системы холостого хода и полной нагрузке двигателя. The microprocessor control unit 23 from the starter receives from the sensors 102 information about starting the engine and the temperature sensor of the cooling system, as well as information about the idling system and the full engine load.

Блок усиления мощности вырабатывает прямоугольные импульсы напряжения, необходимые для открытия на определенное время электронной впрыскивающей форсунки. The power amplification unit generates rectangular voltage pulses necessary to open the electronic injection nozzle for a certain time.

Функциональный преобразователь 27 реализует характеристику связи сигналов датчика частоты вращения и датчика 24 расхода воздуха, обеспечивающих оптимальный состав горючей смеси во впускном трубопроводе во всем диапазоне изменения эксплуатационных параметров двигателя. Functional converter 27 implements a characteristic of the coupling of the signals of the speed sensor and the air flow sensor 24, ensuring the optimal composition of the combustible mixture in the intake pipe over the entire range of engine operating parameters.

Усилитель 98 напряжения также выдает сигнал на корректор 100 величины угла опережения зажигания в зависимости от развиваемой двигателем мощности. Сигналы с датчиков 102 внешней среды позволяют адаптировать систему питания к параметрам, удовлетворяющим требованиям двигателя. При этом нелинейная адаптация достигается вводом сигналов датчиков 102 через входы функционального преобразователя 27, а линейная - через входы усилителя 98 напряжения. The voltage amplifier 98 also provides a signal to the corrector 100 of the ignition timing value depending on the power developed by the engine. The signals from the sensors 102 of the external environment allow you to adapt the power system to the parameters that satisfy the requirements of the engine. When this non-linear adaptation is achieved by inputting the signals of the sensors 102 through the inputs of the functional Converter 27, and linear through the inputs of the amplifier 98 voltage.

Таким образом описанная система центрального впрыска газа имеет более высокое быстродействие и надежность ее работы. Thus, the described system of central gas injection has a higher speed and reliability of its operation.

Claims

1. The central gas injection system of an internal combustion engine, comprising a source of compressed gas with a refueling device, a gas reducer, an electromagnetic gas valve, a carburetor-mixer and a fuel type switch connected by an electric circuit to an ignition coil, a microprocessor-based fuel and ignition control unit and an electromagnetic gas valve characterized in that it is equipped with a pressure regulator in communication with an electromagnetic nozzle located in front of the throttle valve, circuit recording gas flow parameters, equipped with a crankshaft speed sensor and a mass air flow sensor connected to a gas nozzle, the air flow sensor is made in the form of an incandescent filament, is equipped with an additional thermocompensation thread and a device for recording and maintaining its temperature within specified limits, a microprocessor control unit contains a voltage amplifier, a power amplifier and a functional converter connected by an electric circuit to an air flow sensor, an amplifier on pressure sensors and environmental sensors, the gas nozzle is made in the form of inlet and outlet nozzles and is equipped with a flat movable armature with metering calibrated holes, loaded with a spring from the inlet nozzle side and an electromagnetic coil with leads, the gas reducer is equipped with reducing cavities of high, medium and low pressure, the output cavity, the intermediate chamber, the first and second command cavities, the first and second working cavities communicated to each other through the working channel, supplement The entire cavity of the compensation system is in communication with the first working cavity and is provided with a membrane kinematically connected with the locking element, the first control element is placed between the medium and low pressure cavities, the reducing cavities are made in a single housing, and the medium pressure cavity is communicated by means of a connecting channel with the first working cavity , the first regulatory element is made in the form of a truncated cone mated with a smaller base with a cylindrical connecting channel in communication with the output spine, and a large base with a working channel provided with an end wall on the side of the second command cavity with at least three nozzles made in it, the nozzle of the intermediate gearbox chamber is equipped with a nozzle placed coaxially with the second control element with access to the working channel, and the intermediate chamber through the start-up valve and control device are in communication with the medium-pressure cavity and through the adjustable channel are in communication with the outlet cavity, in the latter there is a membrane forming the second command and second slave Chie cavity medium pressure cavity communicates with cavities high and low pressure.

2. The system according to claim 1, characterized in that the gas nozzle is located between the bodies of the float and mixing chambers of the mixer carburetor.

3. The system according to p. 1, characterized in that the filling device is equipped with a high pressure gauge, filling and gas flow fittings made in one unit, and is in communication with a source of compressed gas and a gas gear.