<<
>>

2.1 Теоретическое обоснование применении двухтопливной комбинированной системы питания

7

\

Рисунок 2.1 - Схема двухтопливной комбинированной системы питания газобаллонного автомобиля: 1 - цилиндр двигателя; 2 - впускной клапан; 3 - бензиновая форсунка; 4 - топливная рампа; 5 - газовый редуктор; 6 - газовый баллон; 7 - бензиновый бак; 8 - блок управления комбинированием топлив; 9 - блок управления системы впрыска бензина; 10 - вход от датчиков системы впрыска бензина; 11 - газовая форсунка

На рисунке 2.1 показана схема предлагаемой комбинированной системы впрыска бензина и газа с электронным управлением /63/.

Система имеет следующие особенности:

При работе двигателя управление суммарной подачей бензина и газа осуществляет блок управления системы впрыска бензина на основании сигналов датчиков системы впрыска бензина и управляющих воздействий водителя;

Соотношение бензина и газа в топливовоздушной смссн определяется блоком управления комбинированием топлив исходя из экономических, экологических требований и требований к надежности ДВС

Расход бензина Gb0 (кг/ч) при работе ДВС с двухтопливной комбинированной системой питания только на бензине определяется блоком управления системы впрыска бензина на основании информации от датчиков системы впрыска бензина (температуры охлаждающей жидкости, температуры окружающей среды, расхода воздуха, состава топливовоздушной смеси, частоты вращения коленчатого вала, степени и скорости открытия дроссельной заслонки и т.д) /64/.

Расход газа G[0 (кг/ч) при работе только на газе будет

Сго s К Gso (2.1)

где К\ - корректирующий коэффициент, обеспечивающий при работе ДВС только на газе коэффициент избытка воздуха газововоздушной смеси равный коэффициенту избытка воздуха беизовоздушной смеси при работе ДВС только на бензине, т.е.

AV = Wit Wi (2.2)

где Wi и W? - массы воздуха, необходимого для полного сгорания одного килограмма соответственно бензина и газа (для пропана Л*г = 0,924 , для бутана Ку ~ 0,945).

При работе ДВС с двухтопливной комбинированной системой питания на бензине и газе одновременно суммарный расход бензина и газа с учетом корректирующего коэффициента Kv должен быть равен расходу бензина Gtо при работе ДВС только на бензине:

G-Гбсн ~ Gu>D(kH Gj™ = Gw (1- D1,0).

Для повышения экономичности эксплуатации автомобиля и снижения токсичности выбросов в окружающую среду желательно минимизировать расход бензина (Gjhа, -> 0), поскольку цена газа, как правило, меньше цены бензина и экологические показатели работы ДВС на газе лучше, чем при работе на бензине. Однако длительная работа ДВС только на одном виде топлива приводит к нарушению работоспособности части системы питания (бензиновой или газовой), находящейся длительное время в выключенном состоянии, что ведет к снижению ее надежности. Снижение надежности проявляется в увеличении интенсивности закоксовывания бензиновых ЭМФ при работе на газе и в отказах резинотехнических изделий газовой системы питания при работе на бензине. Это влечет за собой уменьшение периодичности технического обслуживания и ремонта систем питания.

Рабочая гипотеза состоит в следующем:

увеличение интенсивности закоксовывания бензиновых ЭМФ при работе ДВС на газе обусловлено отсутствием циркуляции топлива через них, что ведет к повышению их температуры и застою в проточной части ЭМФ;

если при работе ДВС на газе через ЭМФ подавать некоторое количество бензина, то интенсивность закоксовывания бензиновых ЭМФ резко снизится;

подаваемое некоторое количество бензина через ЭМФ должно быть постоянным в сденицу времени, поскольку условия, в которых находится ЭМФ, достаточно стабильны как по температуре, так и по составу среды;

постоянное количество бензина, подаваемое в цилиндры ДВС через

ЭМФ должно быть настолько небольшим, чтобы ощутимо не увеличивались затраты на топливо;

- постоянное количество бензина, подаваемое в цилиндры ДВС через ЭМФ должно быть достаточным для охлаждения ЭМФ и предотвращения увеличения скорости загрязнения их.

В современных системах впрыска топливо подается в цилиндры циклически, как правило, в момент открытия впускного клапана.

Количество подаваемого в цилиндры топлива определяется частотой и длительностью управляющего сигнала ЭМФ. В процессе работы ДВС частота управляющего сигнала ЭМФ для одного цилиндра четырехтактного двигателя меняется в диапазоне от 5-7 Гц при работе на минимальных оборотах холостого хода (600-840 об/мин) до 45-55 Гц (5400-6600 об/мин) при максимальных оборотах коленчатого вала ДВС. Длительность управляющего сигнала меняется в диапазоне от 3-4 мс на минимальных оборотах холостого хода и до 10-15 мс на режиме максимальной мощности.

Расход бензина четырехцилиндровым двигателем пропорционален произведению частоты и и длительности управляющего сигнала т бензиновой ЭМФ. Поэтому расход бензина будет равен

Geo = г>т СБХх/ vxx^xx (2-6)

где Gcxx - расход бензина двигателем на минимальных оборотах холостого хода, кг/ч;

\>хх , тхх - соответственно частота и длительность управляющего сигнала бензиновой ЭМФ на минимальных оборотах холостого хода, Гц. мс.

Возможно три варианта совместной работы бензиновой и газовой ЭМФ в составе двухтопливной комбинированной системы впрыска топлив при условии постоянного расхода бензина через бензиновую ЭМФ:

1. Работа бензиновой ЭМФ с постоянной частотой и длительностью управяюшего сигнала для обеспечения постоянного расхода бензина через ЭМФ. Работа газовой ЭМФ с коррекцией длительности управляющего сиг-

нала в сторону уменьшения для обеспечения требуемого состава топливо- воздушной смеси.

Работа бензиновой ЭМФ периодически взамен газовой ЭМФ при условии обеспечения постоянного расхода бензина через бензиновую ЭМФ.

Работа бензиновой ЭМФ периодически совместно с газовой ЭМФ с делением управляющего импульса на две части для работы соответственно бензиновой и газовой ЭМФ при условии обеспечения постоянного расхода бензина через бензиновую ЭМФ.

Рассмотрим преимущества и недостатки каждого варианта совместной работы бензиновой и газовой ЭМФ в составе двухтопливной комбинированной системы впрыска топлив.

Первый вариант. Недостатки:

нарушение логики функционирования распределенного фазированного впрыска вследствие работы бензиновой ЭМФ на постоянной частоте;

необходимость коррекции длительности управляющего сигнала газовой ЭМФ в сторону уменьшения для обеспечения требуемого состава топливовоздушной смеси.

Значение произведения частоты и длительности управляющего сигнала для бензиновой ЭМФ 1>бтб Для обеспечения требуемого расхода (7ьтр будет равно

UhTB = иххТххСьгр/Сьхх (2.7)

Ограничение, накладываемое возможностями ЭМФ и рабочим процессом ДВС - ть > 2 мс, меньшие значения длительности управляющего сигнала бензиновой ЭМФ неприемлемы вследствие появления несоответствия между длительностью управляющего сигнала и количеством подаваемого в ДВС бензина.

Второй вариант. Преимущества:

соотвествие логике функционирования распределенного фазированного впрыска;

- отсутствие необходимости коррекции длительности управляющего сигнала газовой ЭМФ.

Недостаок - низкая частота функционирования бензиновой ЭМФ.

В этом случае

тб = тг=т; (2.8)

где тг - длительность управляющего сигнала газовой ЭМФ, мс; т - длительность исходного управляющего сигнала, мс.

иг = и; кроме / - го импульса; (2.9)

vB = u'/; /= [GkxxT vKGktpTXX "xxTl (2.Ю)

где и - частота исходного управляющего сигнала, Гц.

Третий вариант. Преимущество - соответствие логике функционирования распределенного фазированного впрыска.

В этом случае

хв=2мс; (2.11) тг- т - 2;

иг = г>; (2.12)

ив = и//; /= \Gbx\2v/(Gstp^xx "хх)1 (2.13)

где и - частота исходного управляющего сигнала, Гц.

Ограничение, накладываемое возможностями бензиновой и газовой ЭМФ - Ц > 2 мс и тг > 3 мс, меньшие значения длительности управляющего сигнала неприемлемы вследствие появления несоотвествия между длительностью управляющего сигнала и количеством подаваемого в ДВС топлива. По этой причине возможна работа двухтопливной комбинированной системы но третьему варианту только при условии, что длительность исходного управляющего сигнала т > 5 мс. В обратном случае возможна работа двухтопливной комбинированной системы по второму варианту.

Согласно работы Залознова И.П. /50/, проводившего исследования процесса загрязнения бензиновых ЭМФ при работе ДВС на бензине периодичность технического обслуживания ЭМФ (очистки) для автомобиля ГАЗ-

3110 при эксплуатации составила 31800 км. А согласно работы Лисина В.А. /66/, проводившего исследования процесса загрязнения бензиновых ЭМФ при работе ДВС на газе, периодичность технического обслуживания ЭМФ (очистки) для автомобиля ГАЗ-3110 составила 14900 км.

Для интерпретации зависимости пробега до загрязнения бензиновых ЭМФ от расхода бензина было сделано предположение, что рост пробега до загрязнения бензиновых ЭМФ в зависимости от часового расхода бензина через них подчиняется экспоненциальному закону (рис. 2.2) так как:

даже небольшая подача бензина через ЭМФ дает значительный эффект по предотвращению их загрязнения;

существует асимптотическое значение пробега до загрязнения бензиновых ЭМФ - Z.R, которое не может быть превышено - соответствующее работе двигателя только на бензине. о ск

Рисунок 2.2 - Экспоненциальная зависимость пробега до загрязнения бензиновых ЭМФ от часового расхода бензина через них

Зависимость, представленная на графике определяется тремя параметрами:

Ls - пробег до загрязнения бензиновых ЭМФ при работе двигателя только на бензине;

Lr - пробег до загрязнения бензиновых ЭМФ при работе двигателя только на газе;

Т-постоянная времени.

<< | >>
Источник: ЛЕВАШОВ Михаил Григорневич. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта. Омск - 2007. 2007

Еще по теме 2.1 Теоретическое обоснование применении двухтопливной комбинированной системы питания:

  1. 2.1 Теоретическое обоснование применения двухтопливной комбинированной системы питания
  2. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
  3. 2.1 Теоретическое обоснование применении двухтопливной комбинированной системы питания
  4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ