Устройство для подачи газа в двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение и может быть использовано в системах питания автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, работающими как на бензине, так и на газе. Цель изобретения - повышение эффективности работы двигателя путем улучшения приемистости на режиме разгона. Сущность изобретения - устройство содержит редуктор 6, карбюратор-смеситель 8 с главным воздушным каналом 7 и дроссельной заслонкой 21, магистраль 4, сообщающую полость низкого давления 5 редуктора с главным воздушным каналом, дозатор 1 с плунжером 3, установленным в магистрали, и привод плунжера 2, выполненный в виде полого корпуса 9, разделенного мембранами 10 и 11 на камеры. Мембрана 11 связана с плунжером и отделяет от полости корпуса расходную камеру 13, сообщающуюся с магистралью 4, мембрана 10 отделяет от полости корпуса дополнительную камеру 16. Камера между мембранами делится перегородкой 12 на две части с образованием между мембраной 11 и перегородкой командной камеры 14, а между мембраной 10 и перегородкой-центральной камеры 15. Полости центральной и командной камер сообщены через жиклер 22, полость командной камеры сообщена с полостью дополнительной камеры 16 и с задроссельным пространством 20 карбюратора-смесителя. Мембрана 10 кинематически связана с плунжером и мембраной 11. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах питания автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), работающими как на бензине так и на газе.

При применении в ДВС устройств, обеспечивающих возможность использования как бензина, так и газа, возникает проблема сохранения приемистости двигателя при работе его на газе.

Известно устройство для подачи газа в ДВС, содержащее редуктор, карбюратор-смеситель с главным воздушным каналом и дроссельной заслонкой, магистраль, сообщающую полость низкого давления редуктора с главным воздушным каналом, в которой установлен дозатор с приводом, соединенным с регулятором числа оборотов ДВС (а.с. СССР N 581320, кл. F 02 M 21/02).

В известном устройстве управление расходом поступающего в двигатель газа осуществляется плунжером дозатора, положение которого определяется давлением в магистрали и величиной оборотов коленчатого вала. Так как изменение оборотов происходит с задержкой отноcительно изменения давления в магистрали при открытии дроссельной заслонки, то и подача дополнительного расхода газа в двигатель производится за счет последовательно действующих на плунжер перестановочных сил, что увеличивает время набора мощности двигателя.

Известно устройство для подачи газа в ДВС, содержащее редуктор, карбюратор-смеситель с главным воздушным каналом и дроссельной заслонкой, магистраль, сообщающую полость низкого давления редуктора с главным воздушным каналом, в которой установлен дозатор с плунжером и приводом, полость которого сообщена с задроссельным пространством.

Положение плунжера в известном устройстве определяется величинами давлений в магистрали и в задроссельном пространстве. Изменение этих давлений происходит одновременно при открытии дроссельной заслонки, поэтому и подача дополнительного расхода в двигатель производится за счет одновременно действующих на плунжер перестановочных сил, что сокращает время набора мощности двигателя.

Однако известное устройство обладает следующим недостатком. В нем величина дополнительного расхода газа в двигатель, необходимого для разгона автомобиля, зависит только от величины открытия дроссельной заслонки и не зависит от скорости ее открытия.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а также создание устройства, обеспечивающего повышение эффективности работы двигателя путем улучшения приемистости на режиме разгона.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подачи газа в ДВС, содержащем редуктор, карбюратор-смеситель с главным воздушным каналом и дроссельной заслонккой, магистраль, сообщающую полость низкого давления редуктора с главным воздушным каналом, дозатор с плунжером, установленным в магистрали, и привод плунжера, выполненный в виде полого корпуса, разделенного мембранами на камеры, причем одна из мембран связана с плунжером и отделят от полости корпуса расходную камеру, сообщающуюся с магистралью, вторая мембрана отделяет от полости корпуса дополнительную камеру, камера между мембранами делится перегородкой на две части с образованием между первой мембраной и перегородкой командной камеры, а между второй мембраной и перегородкой - центральной камеры. Полости центральной и командной камер сообщены через жиклер, полость командной камеры сообщена с полостью дополнительной камеры и с задроссельным пространством карбюратора-смесителя. Вторая мембрана кинематически связана с плунжером и первой мембраной.

Совокупность существенных признаков предложенного устройства позволила предложенному устройству приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что для подачи дополнительного расхода газа в двигатель, необходимого для разгона автомобиля, использована перестановочная сила, которая создается за счет перепада давлений, возникающего при истечении газа через жиклер.

На фиг. 1 представлено предложенное устройство для подачи газа в ДВС, где 1 - дозатор, 2 - привод дозатора, 3 - плунжер дозатора, 4 - магистраль, 5 - полость низкого давления редуктора, 6 - редуктор, 7 - главный воздушный канал, 8 - карбюратор-смеситель, 9 - корпус привода, 10, 11, 28, 29, 37 - мембраны, 12 - перегородка, 13 - расходная камера, 14 - командная камера, 15 - центральная камера, 16 - дополнительная камера, 17 - шток, 18, 30, 31, 34 - пружины, 19, 32, 36, 38 - каналы, 20 - задроссельное пространство, 21 - дроссельная заслонка, 22 - жиклер, 23 - сильфон, 24 - электромагнитный клапан, 25 - полость высокого давления редуктора, 26 - клапан I ступени, 27 - клапан II ступени, 33 - клапан холостого хода, 35 - винт холостого хода, 39 - диффузор.

Устройство содержит редуктор 6, карбюратор-смеситель 8 с главным воздушным каналом 7 и дроссельной заслонкой 21, магистраль 4, сообщающую полость низкого давления 5 редуктора с главным воздушным каналом, дозатор 1 с плунжером 3, установленным в магистрали, и привод плунжера 2, выполненный в виде полого корпуса 9, разделенного мембранами 10 и 11 на камеры. Мембрана 11 связана с плунжером и отделяет от полости корпуса расходную камеру 13, сообщающуюся с магистралью 4, мембрана 10 отделяет от полости корпуса дополнительную камеру 16. Камера между мембранами, делится перегородкой 12 на две части с образованием между мембраной 11 и перегородкой командной камеры 14, а между мембраной 10 и перегородкой - центральной камеры 15. Полости центральной и командной камер сообщены через жиклер 22, полость командной камеры сообщена с полостью дополнительной камеры и с задроссельным пространством карбюратора-смесителя каналом 19. Мембрана 10 через шток 17 кинематически связана с плунжером 3 и мембраной 11. Перемещение мембран 10 и 11 обеспечивается за счет гибкого герметичного соединения, например, сильфона 23.

Устройство также снабжено системами пуска и холостого хода, включающими пусковой электромагнитный клапан 24, клапан холостого хода 33, винт холостого хода 35 и каналы 32, 36, 38.

Устройство работает следующим образом.

Подача газа в редуктор осуществляется из баллона после открытия магистральных вентиля и электромагнитного клапана, установленных перед редуктором.

Пока магистральный электромагнитный клапан (не показан) закрыт, газ к редуктору 6 не поступает, клапан I ступени 26 открыт, клапаны II ступени 27, холостого хода 33 и пусковой электромагнитный клапан 24 закрыты, плунжер 3 дозатора 1 занимает положение, соответствующее режиму работы двигателя на частичных нагрузках, полости - надмембранная ступени высокого давления и подмембранная ступени низкого давления соединены с атмосферой.

При включении зажигания открывается магистральный электромагнитный клапан (магистральный вентиль должен быть открыт раньше), и газ начинает поступать в полость редуктора 25 и далее через нормально-открытый клапан 26 в полости до нормально-закрытых: клапана II ступени 27, электромагнитного клапана 24 и клапана холостого хода 33. По мере заполнения указанных полостей давление газа в них будет увеличиваться. Мембрана 26 под действием разности давлений на нее сверху и снизу прогнется вверх и через рычажный механизм прикроет клапан 26 до величины, определяемой предварительной затяжкой и жесткостью пружины 30, обеспечивая истечение газа (под избыточным давлением, на которое настроена ступень высокого давления редуктора) в полость за клапаном 26. При включении стартера за счет вращения коленчатого вала в цилиндрах двигателя, а значит и в задроссельном пространстве 20, происходит падение давления. Одновременно с включением стартера подается команда на пусковой электромагнитный клапан 24, который открывается, и газ через запорное устройство этого клапана по каналу 32 поступает в главный воздушный канал 7 и далее через зазоры между дроссельной заслонкой 21 и стенками корпуса карбюратора-смесителя 8 в цилиндры двигателя, где происходит воспламенение смеси.

После запуска двигателя с ростом оборотов коленчатого вала давление в задроссельном пространстве 20, в канале 36 и в надмембранной полости клапана холостого хода 33 продолжает падать. При определенном давлении мембрана 37 прогибается, клапан открывается и газ по каналу 38 начинает поступать в карбюратор-смеситель 8. При дальнейшем повышении оборотов увеличивается расход воздуха через карбюратор-смеситель, вызывая повышение скорости потока в диффузоре 39 и снижение давления в главном воздушном канале 7, а значит и в магистрали 4 и в полости низкого давления редуктора 5. Мембрана 29 под действием разности давлений на нее сверху и снизу прогнется вверх и через рычажный механизм откроет клапан 27 на величину, определяемую предварительной затяжкой и жесткостью пружины 31, обеспечивая подачу газа (с давлением, на которое настроена II ступень редуктора) в главный воздушный канал 7.

После выхода двигателя на режим холостого хода (обеспечивается настройкой винта холостого хода 35) пусковой электромагнитный клапан 24 закрывается. Подача газа в двигатель производится по каналу 38 и через частично открытый клапан 27.

При запуске в режиме холостого хода газ поступает в карбюратор-смеситель, минуя клапан II ступени редуктора 27, за счет чего обеспечивается обогащение смеси. Это способствует повышению надежности запуска (особенно при низких температурах окружающей среды) и плавности перехода от режима холостого хода к режиму частичных нагрузок.

Так как преддроссельное пространство магистралью 4 сообщено с камерой 13, задроссельное - каналом 19 с камерой 14, то изменение перепада на дроссельной заслонке соответствует изменению перепада на мембране 11.

При запуске, работе двигателя на холостом ходу и частичных нагрузках, когда дроссельная заслонка слегка приоткрыта, перепад на дроссельной заслонке максимальный, а значит и перепад, действующий на мембрану 11, максимальный. Под действием этого перепада преодолевается сила упругости пружины 18 и мембрана 11 с плунжером 3 удерживается в верхнем положении. При этом за счет частичного перекрытия магистрали 4 обеспечивается обеднение смеси и получение максимальной экономичности работы двигателя и минимальной токсичности отработавших газов.

С увеличением нагрузки, когда открытие дроссельной заслонки увеличивается, перепад на ней, а значит и на мембране 11 уменьшается. Поэтому мембрана с плунжером 3 под действием пружины 18 переместится в сторону раскрытия магистрали 4, за счет чего произойдет обогащение смеси и увеличение мощности двигателя. При этом, если дроссельная заслонка открывается медленно, то давления в камерах 14, 15 и 16 равны или отличаются незначительно, перепад давлений, действующий на мембрану 10 равен нулю или незначителен, а перестановочная сила возникает только за счет действующего на мембрану 11 перепада давлений в камерах 13 и 14. При резком открытии дроссельной заслонки, повышение давления в камере 15 происходит с запаздыванием, так как на жиклере 22 при истечении газа из камеры 14 в камеру 15 происходит падение давления, поэтому некоторое время давление в камере 15 ниже, чем в камерах 14 и 16. Разность давлений в камерах 15 и 16 создает на мембране 10 дополнительную перестановочную силу, направленную вниз. Так как мембрана 10 через шток 17 кинематически связана с плунжером 3 и мембраной 11, то дополнительная перестановочная сила, складываясь с перестановочной силой, возникающей на мембране 11 за счет перепада давлений в камерах 13 и 14, увеличивает перемещение плунжера в сторону раскрытия магистрали 4. За счет дополнительного раскрытия магистрали увеличивается расход газа в карбюратор-смеситель, топливная смесь обогащается, чем обеспечивается более интенсивный рост мощности двигателя, а значит и повышение приемистости.

При этом с повышением скорости открытия дроссельной заслонки повышается скорость повышения давления в задроссельном пространстве, а это значит, что перестановочная сила, возникающая на мембранах 10 и 11, достигает значения, необходимого для начала раскрытия магистрали 4, раньше, чем при более медленном открытии дроссельной заслонки. За счет этого обеспечивается более ранняя подача дополнительного расхода газа в двигатель, а значит более интенсивный рост его мощности и более быстрый разгон автомобиля.

При прекращении резкого открытия дроссельной заслонки давление в задроссельном пространстве не меняется, в камерах 15 и 16 давление выравнивается, перепад давлений, действующий на мембрану 10 иcчезает, исчезает и добавочная перестановочная сила, положение плунжера определяется только перестановочной силой, возникающей от перепада давлений, действующего на мембрану 11. Значение скорости открытия дроссельной заслонки, а значит и значение скорости изменения давления в задроссельном пространстве, при котором возникает добавочная перестановочная сила, ее величина, длительность ее действия зависят от площадей и жесткостей мембран 10 и 11, объемов полостей камер 14, 15, 16, площади проходного сечения жиклера 22 и параметров пружины 18. Подбором величин этих параметров и характеристик можно обеспечить заданную приемистость двигателя.

При выключении зажигания магистральный электромагнитный клапан автоматически прекращает подачу газа к редуктору. После прекращения процесса в двигателе исчезает перепад давлений, действующий на мембрану 29 и клапан II ступени 27 под действием усилия пружины 31 закрывается, прекращая подачу газа в двигатель из редуктора. Этим предотвращается утечка газа в атмосферу после остановки двигателя.

Такое выполнение устройства обеспечивает достижение поставленной цели - повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания путем улучшения приемистости на режиме разгона.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ГАЗА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее редуктор, карбюратор, смеситель с главным воздушным каналом и дроссельной заслонкой, магистраль, сообщающую полость низкого давления редуктора с главным воздушным каналом, дозатор с плунжером, установленными в магистрали, и привод плунжера, выполненный в виде полого корпуса, разделенного двумя мембранами на полости, причем одна из мембран связана с плунжером и отделяет от полости корпуса расходную камеру, сообщающуюся с магистралью, центральная камера, размещенная между мембранами, сообщена с задроссельным пространством карбюратора, а другая мембрана отделяет от полости корпуса дополнительную камеру, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе двигателя путем улучшения приемистости на режиме разгона, полый корпус снабжен перегородкой с жиклером, размещенной в центральной камере с образованием с первой мембраной и перегородкой командной камеры, полости центральной и командной камер сообщены через жиклер, последняя сообщена с дополнительной камерой и с задроссельным пространством карбюратора, а вторая мембрана кинематически связана с плунжером и с первой мембраной.

РИСУНКИ

Рисунок 1