Система подачи газа в форкамеру газового двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроеник) и нозно, 1яет повысить копоми ;- ность д)игателя в работе. Регулирующее льскин ФОР ВНУТателеующее устр-во выполне 1О в ви.К тмин ip;i 3 г Ш ремешающимся в нем поршнем 32, нлг;1 женным уравновеп инак)|цей ирхжиной (. Управляюн1ая полость 33 ихтключена к ка налу 3 подачи газа Г1ри помощи ка1 .ала 37 с ответвлением 38. Обрашый клаг;ии 39 установлен в канале 37, а жик,и р 40 с дросселирующей игл()11 41и ответвлю НИИ 38. Такое выиолнение предотвращает прежлевремеимое открытие клапана 39 и позволяет устранить необходимость подре1улировки системы в процессе эксп.пуатапии. результате этого устраняк1Т1- /1 пот1-)и юн ливного газа в продувочным воздухом г. i:;)i; цессе впуска и рас1 П1ряется диапазон , тойчивых скоростных и нагрузочных |1ежмм1и . работы двигателя. 1 и;|. 7 22 (Л /8 со ел 00 N5 14)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1325182 (5!) 4 02 >Ч 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!! !3

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) !0)7809 (2!) 4014406!2>5-06 (22) 15 0! .86 (46) 23.07.87. Вюл, N: 27 (71) Всесоюзный Hd) -(но-исследовательский ин(титут природны (азов (72) В. М. Жабин (53) 621.433.2 (088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР . >(. 101780 .), кл. Г 02 М 21/02, !981. (54) СИСТЕМЛ 110ДЛЧИ ГЛЗЛ В ФОРКЛМЕ РУ ГЛВОВ()Г0 ДВИГЛТГ(ЛЯ В)-(УТР1 .11И ЕГО С1 ОР Л11И Я (57) Изобретение относится к двигатслесТро(H ик> и воз в(>,! я(т llовь!сить зкономи>;ность дви!ателя в рабоге. P(гулирующее уст р -во Bl>Ill oë è(ll о в 13 H 1(I Ill, 1 ни 1! 13,(1 < >< ремещающимся в неvl II(>plllH(и 3", и;11;»

>кеHHI>IM ура внов IH HI!;3!<>II(c нр к иной

Управляк>н(ая !1оло«ть 33 иодклю н н;1 Ii к;1 налу 3 подачи газа при >юм(>щи к;11!(I.l J с OTBCTH.ICHHål>(38. Обр;31 ны и к. 1(l!! !1 н

i>i òHíîâëåH в кана.1(37, и жик.lt р 41) ,jpOCCE . !H pV!O!3(OH ll C,l(H< 4 1 в OT!3(TB.It нии 38. Такое выполнение !Ipc,гогвраща<ч нреждевре ленное открытие кла1(ана 30 и I!o.3вол яет устранить необм ди мо< ть подре I ул иро13КИ си>. темы В яро!3(с((. Эк(11.1> 13 гll llll ll результате этого >, còð IHÿl< тс» потер 1 1<>11 ливного газа в продувочным но (.ã, No 1 г !1;>(:

1!ессе впуска и рас(1иряет vi дин;<а (он тОйЧИВЫ CI OPOCTH!>IX И НаГP .((>>II!I,t_#_ Р;ИМ<>1; работы двигателя. 1 ил

1325182

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателюстроению, а именно к системам подачи газа в форкамеру двигателей внутреннего сгорания, и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св. № 1017809.

Цель изобретения — повышение экономичности работы двигателя.

На чертеже представлена система подачи газа в форкамеру газового двигателя внутреннего сгорания.

Предлагаемая система содержит клапан

1, отделяющий форкамеру 2 от канала 3 подачи газа. Тарелка 4 клапана 1 установлена в корпусе 5 на коническом седле

6, а стержень 7 клапана 1 размещен в цилиндрической направляющей 8 и нагружен уравновешивающей пружиной 9.

Стержень 7 выполнен ступенчатым с кольцевой проточкой 10 и снабжен соединенными через центральный канал 11 радиальными отверстиями 12 и 13, расположенными в два ряда. Верхний ряд отверстий 12 расположен на ступени 14 меньшего диаметра стержня 7 клапана 1 и примыкает к торцу 15. Второй ряд отверстий 13 совмещен с проточкой 10.

Корпус 5 выполнен ступенчатым. Клапан размещен в корпусе 5 с образованием камеры 16 между торцом 17 ступени

18 корпуса 5 и торцом 15 клапана 1.

Камера 16 сообщена через канал 19 с каналом 3 подачи газа. В направляющей

8 выполнено отверстие 20 с возможностью его периодического сообщения с каналом 3 подачи газа через кольцевую проточку 10.

В канале 19 размещен жиклер 21 с иглой 22.

Отверстие 20 сообщено с полостью 23 через канал 24. Запорная игла 25 и проходное отверстие 26 образуют регулируемый жиклер

27. На конце стержня 7 для крепления пружинной тарелки 28 и пружины 9 выполнена резьба под гайки 29 и 30.

Система снабжена регулирующим устройством, выполненным в виде цилиндра

31 с перемещающимся в нем поршнем 32, нагруженным уравновешивающей пружиной 9 и размещенным на стержне 7 клапана 1 соосно с последним с возможностью перемещения относительно него, и управляющей полости 33, образованной дном

34 поршня 32, стенками 35 цилиндра 31 и стенкой 36 корпуса 5 и подключенной к каналу 3 подачи газа при помощи дополнительного канала 37 с ответвлением 38, причем в дополнительном канале 37 установлен обратный клапан 39, а в ответвлении 38 — жиклер 40 с дросселирующей иглой 41.

Предлагаемая система работает следующим образом.

В период впуска и продувки, как только усилие от текущего давления внутри цилиндра (Р ) и усилие от сжатия пружины (Р ) станет меньше или равно усилию от давления топливного газа (P ) в газовой камере 16, т.е. Рг)Ра+Р., клапан начинает открываться.

Клапан 1 перемещается и кольцевая

5 проточка 10 открывает проход в канал 24 и затем в полость 23.

Топливный газ из газовой магистрали под давлением 1 5 — 4,5 кгс/см по каналу 3 через регулируемый жиклер 27 и канал 24 поступает в полость 23 под давлением, определяемым проходным сечением регулируемого жиклера 27 и положением запорной иглы 25.

Давление, при котором происходит начало открытия клапана и впуск топлива, зависит от соотношения суммарных сил от предварительной затяжки пружины 9 и давления газов внутри цилиндра и от давления топливного газа в камере 16.

В результате возросшего суммарного усилия от давления топливного газа Pr в камере 16 и давления, топливного газа P- в газовой полости 23 (Р.Р.) клапан продолжает открываться и через 70 — 80 поворота коленчатого вала (ПКВ) после ВМТ (нижней мертвой точки) достигает полного открытия. В этот момент кольцевая проточка

10 своей нижней (передней) кромкой полностью открывает отверстие 20 канала 3 подачи газа.

Таким образом, полное открытие клапана осуществляется под действием сил, складывающихся из сил от давления топлив-! ного газа Рг+Рг соответственно в камере

16 и газовой полости 23 и противодействующей силы пружины 9 и текущему давлению в цилиндре, т.е.

P< = (Р+Р ) — (Pu+Pcx)

Собственно клапан 1 начинаег открываться при положении поршня около НМТ, когда открытие выпускных и продувочных окон достигает своего максимального значения. Однако топливный газ из канала 3 подачи газа благодаря жиклеру 21 под иглой 22

40 начинает поступать в цилиндр не сразу, а с запаздыванием на 30 — 50 ПКВ после

НМТ, т.е. при движении поршня от НМТ к

ВМТ, т.е. чем меньше сечение жиклера

21 под иглой 22, тем медленнее происходит

4 нарастание открытия клапана, тем позже начинается подача топлива в цилиндр двигателя.

При дальнейшем перемещении поршня от

НМТ к ВМТ с момента окончания газообмена и полного перекрытия поршнем npog0 дувочных и выпускных окон начинается процесс сжатия. В результате увеличения давления рабочей смеси в цилиндре двигателя и практически постоянного давления в газовом канале 3 клапан 1 начинает закрываться и количество поступаемого газа в

55 цилиндр сокращается.

В процессе прикрытия собственного клапана 1, т.е. при его движении вверх канал 3 разобщается с газовпускным кана1325182 лом 24. В результате этого разность давлений в канале 24 и цилиндре сокращается, собственно клапан 1 под действием пружины

9 и давления газов внутри цилиндра садится на седло 6 и поступление топлива внутрь цилиндра прекращается.

Одновременные газ из газовой магистрали по каналам 19, 37, через клапан 39 и жиклер 40 поступает под поршень 32.

Сила от давления газов передается на поршень 32, нагруженный возвратной пружиной

9 и далее на стержень клапана 1. При движении поршня 32 вверх пружина 9 сжимается и далее через стержень усилие передается на тарелку 4 клапана 1. Перемещение поршня прекращается при достижении уравновешенности усилий от давлений топливного газа под поршнем 32 и от сжатия пружины 9.

При пуске и работе двигателя без нагрузки на малых оборотах как только топливный газ из газовой магистрали начнет поступать в канал 3, одновременно топливный газ поступает ь камеру 16. Однако поршень 32 при этом остается неподвижным, так как не в состоянии преодолеть усилие от сжатия пружины 9.

При небольших давлениях топливного газа усилие на поршень 32 незначительно.

Поршень 32 в это время находится в нижнем крайнем положении и на пружину 9 не действует. Сила удержания клапана 1 в этом случае определяется собственным предварительным натяжением пружины 9.

Усилие сжатия пружины 9 при этом также небольшое, поэтому клапан 1 открывается при низких давлениях топливного газа, имеющих место на режимах малых нагрузок и частот вращения вала.

При увеличении нагрузки двигателя, а следовательно, и увеличение топливного газа, топливный газ с возросшим давлением из газовой магистрали по каналам 3, 19, 37 через клапан 39 и жиклер 40 поступает под поршень 32 в управляющую полость 33, воздействуя на него, заставляя еще больше перемещаться вверх вдоль стержня клапана 1, еще больше сжимая пружину

9. Перемещение поршня 32 вверх в определенном положении ограничивается усилием сжатой пружины 9. Поэтому усилие прижатия клапана 1 к гнезду увеличивается, а его начало открытия останется прежним.

При уменьшении нагрузки двигателя и, как следствие, при понижении давления топливного газа в газовой магистрали пружина 9 отжимает поршень 32, в результате чего предварительный натяг пружины 9 уменьшается. Топливный газ вытесняется через жиклер 40 в канал 37, так как обратный клапан 39 при этом закрывается.

Наличием обратного клапана 39 и дросселирующей иглы 41 обеспечивается сглаживание пульсации топливного газа в управме определяется давлением газов в рабочем цилиндре двигателя при положении рабочего

30 поршня в НМТ и давлении топ.пивного газа в газовой магистрали. Давление в рабочем цилиндре при положении рабочего поршня в НМТ мало изменяется при различных скоростных и нагрузочных режимах работы газового двигателя, а давление топу ливного газа в газовой системе зависит от нагрузки двигателя и частогы вращения коленчатого вала.

Применение в системе подачи газа регулирующего устройства, выполненного в виде поршня с центральным осевым от40 верстие, примыкающего с одной стороны к газовой камере и нагруженного с другой клапанной пружиной, обеспечивает стабильность от цикла к цик.чу начала открытия газовпускного клапана на всех режимах работы двигателя, что позволяет обеспечить высокую равномерность распреде.пения топлива как между цилиндрами, так и от цикла к циклу в цилиндре.

Такая конструкция системы подачи газа в сочетании с устройством автоматического

50 регулирования позволяет подбором его параметров (сечений клапанов и регулируемых жиклеров, усилий пружин и давления газа на входе в систему) обеспечить близкое к оптимальному начало открытия газовпускного клапана на всех режимах — от

55 пуска и холостого хода до номинальной мощности.

Использование изобретения позволит применять в процессе монтаж и эксплуата5

25 ляюшей полости 33 и тем самым плавное перемещение поршня 32 на всех переходных режимах работы двигателя. Кроме того, большое сопротивление жиклера 40 препятствует быстрому перемещению поршня 32 вниз, предотвращает колебание и самопроизвольное опускание поршня 32, а также преждевременное или самопроизвольное открытие клапана I.

Амортизирующее действие дросселирующей иглы 41 можно регулировать изменением проходного сечения под ней.

В результате плавного передвижения поршня 32 с его фиксацией в заданном положении, достигаемое такой конструкцией, обеспечивается мягкая стабильная работа двигателя на всех режимах.

Наличие поршня 32 в сочетании с дросселирующей иглой 41 и обратным клапаном

39 позволяет осуществлять открытие и закрытие клапана 1 на всех режимах работы двигателя в заданный момент времени.

Осевое передвижение поршня 32 вдоль стержня 14 приводит к изменению предварительного натяга пружины 9 и обусловливает открытие клапана 1 в одно и то же время, независимо от режима работы двигате.ч я.

Начало подачи топливного газа (начало открытия клапана 1) в предлагаемой систе1325182

Формула изобретения

«. (<,) )и)кии.;<) It

I t (,<и) р (. !1,< гр(lit t„l I t <;«: 1! I

1 ) к,l t 3<) 11 3<) . ° р, „+ <(),1

I1111111I III «ddð ) и i«i - <;;и «: . i

11 !П<З, М«, и ), +

I 1; t < t « « ; t u t i)it < < it < . it) j t « j « и и и t t< : < I и . it); < it)i t it и

К Ijlltt . <1 t III< litt

11 <.(ии< и« и tl< и)р«; ttt и и <, ирн) и и;) о,,! .! :)

t >« t i у»1р(«и): и. 1 ции пружины с меньшими предварит<льным натягом, т. е. без большого запаса прсдварительного натяга, и жесткостьк>, так >3> большой предварительный натяг пружины сопровождается 6<.льшими скоростями посадки клапана, гызывающими динамические нагруз ки. Резкая посадка клапана из-за больших динамических нагрузок вызывает повышенный износ в местах соприкосновения тарелка- седло клапана, в резу II THT(чего ухудщак>тся технико-экономические (ц>казател и pdf>(> T»i дни га тел я, 11аличие регулируюьцего устройства предотврапьа T преждевременное открытие клапана, отрицательно сказываю<це(ся на работу вс(й системы, и позволяет устранить необходимость подрегулировки системы в проце«се эксплуатации, потери топ><явного га >а (продувочным воздухом в процессе впуска, рас<пирить диапазон устойчивых скор I ны и и;>грузо II

i I l(ti>()I();llIlIl i> г(ля в резу.<ьта г< (I;>f)l<ли- 20 ! IliIlI и tp;(I(Tp(><> рабочего пр<)ц(с(з, и(т(— мы, кроме того, значительно повысить экономичность работы двигателя. .истема подачи газа в форкамеру газового двигателя внутреннего сгорания по авт св. ¹ 1017809, отлика>оu(аяcя тем, что, с цег<ью повышения экономичности работы двигателя, она дополнительно снабжена регулирующим устройством, выполненным в ви,!(цилиндра с цереме<цающимся в нем пор(пнем, нагруженнь(м уравповешиваюц<еи пружиной и размеII<(>líûì на стержне клапана соосп<) с пос цдним < н<г;можностьк) пс1>(Mell>(ния относительно него, и управляк>щей поло<ти, образованной дном пор<пня, (>((<к((ми цилиндра и корпусd, II ноак.IK ч(Ill(i)II к ка н<4. It по. !<зчи Га <а п1>и пома(ни !<)п<)лнн<сльпого канала с о! в<тг<.!(пи(, пр)< ., н дополнительном канале,. т;. н())и« бра) ныи клапан,;I в от<цтвлсIt IIII d ii р с дросселирукнцей иг:н>й.