Регулятор давления газообразного топлива двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: в системах питания двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: регулятор давления газообразного топлива ДВС содержит корпус со входной и выходной полостями, клапан с полым штоком, нагруженный чувствительным элементом, шток в виде двух пакетов мембранных пар, причем во входной полости пары образованы последовательно расположенными меньшей и большей мембранами, а в выходной полости пары образованы последовательно расположенными меньшей и большей мембранами, а в выходной полости пары образованы последовательно расположенными большей и меньшей мембранами и полости между этими парами мембран соединены с выходной полостью посредством радиальных отверстий в полом штоке, причем полость по меньшей мере одной из пар мембран заполнена жидкостью и соединена с системой охлаждения двигателя. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию давления газа в системах питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен редуктор для редуцирования газа в ДВС (1), содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен клапан со штоком, связанный с нагруженным чувствительным элементом, выполненным в виде пары, состоящей из основной и разгрузочной мембран.

Однако такой регулятор имеет сложную конструкцию, большие габариты, зависимость выходных характеристик от давления газа на входе. Указанные недостатки снижают эксплуатационные характеристики известного регулятора.

Известно также изобретение решение, в котором чувствительный элемент редуктора выполнен в виде попарно соединенных вдоль штока клапана разновеликих мембран (2). Позволяя уменьшить габариты редуктора, это изобретение не избавляет от прочих недостатков известных редукторов.

Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик регуляторов давления газообразного топлива ДВС путем создания компактного, герметичного, простого в изготовлении и эксплуатации регулятора, способного (в силу своих конструктивных особенностей) обеспечить выходные характеристики в зависимости от большого числа входных параметров.

Это достигается тем, что в регуляторе давления газообразного топлива ДВС, содержащем корпус со входной и выходной полостями, между которыми установлен клапан со штоком, связанным с нагруженным чувствительным элементом, шток клапана выполнен полым и протяженным во входную и выходную полости, а чувствительный элемент выполнен в виде размещенных во входной и выходной полостях вдоль штока двух пакетов мембранных пар, причем во входной полости пары образованы последовательно расположенными меньшей и большей мембранами, а в выходной полости пары образованы последовательно расположенными большей и меньшей мембранами и полости между этими парами мембран соединены с выходной полостью посредством радиальных отверстий в полом штоке.

При условии, что эффективные площади F₁ и F₂ большей и меньшей мембран мембранной пары во входной полости и эффективная площадь клапана F_к находятся в соотношении F₁ F₂ F_к 0 исключается влияние входного давления газа в регуляторе на его выходные характеристики.

Заполнение полости по меньшей мере одной из пар мембран жидкостью и соединение ее с системой охлаждения двигателя обеспечивают чувствительность регулятора к изменению режима работы двигателя за счет зависимости давления жидкости в системе охлаждения двигателя от числа его оборотов.

Соединение во входной полости регулятора полости первой пары мембран из двух последовательно расположенных пар с всасывающим трактом до дроссельной заслонки, полости между парами со всасывающим трактом после дроссельной заслонки при выполнении полости второй пары замкнутой обеспечивает регулирование подачи газа в зависимости от разряжения во всасывающем тракте и от величины открытия дроссельной заслонки.

Выполнение устройства нагружения чувствительного элемента в виде соленоида, сердечник которого установлен с возможностью взаимодействия со штоком клапана с гарантированным зазором между ними в одном из крайних положений сердечника обеспечивает автоматическое регулирование подачи газа от других характеристик двигателя и, в частности, отключение подачи газа.

Седло и клапан регулятора могут быть выполнены с дополнительными конусными поверхностями, образующими проходную кольцевую щель с постоянным отношением длины ее сечения вдоль оси симметрии клапана к ширине. При этом обеспечиваются оптимальные пропускные характеристики клапана.

На чертеже изображен общий вид регулятора.

Регулятор содержит корпус 1 с каналами входа 2 и выхода 3. Перегородка 4 делит корпус на входную 5 и выходную 6 полости. На штоке 7 клапана 8 установлены две пары разновеликих мембран 9, 10 и 11, 12, образующие полости 13, 14, 15. Полость 14 соединена с выходной полостью 6 через каналы 16, выполненные в штоке. Шток подпружинен демпфирующей пружиной 17 и возвратной пружиной 18. Во входной полости 5 на штоке 7 установлены разновеликие мембраны 19, 20 и 21, 22, образующие полости 23, 24, 25. Полости 13, 15, а также полость 26 корпуса имеют каналы 27 для соединения с системой охлаждения двигателя. Полость 25 выполнена замкнутой. Полости 23, 24 имеют каналы 28 для соединения со всасывающим трактом двигателя. Торец сердечника 29 соленоида 30 взаимодействует со штоком клапана через демпфирующую пружину 17. В нижнем положении сердечника пружина не нагружена. Перегородка 4 корпуса имеет седло 31 и кольцевую конусную поверхность 34. Поверхности 32 и 34 образуют проходную кольцевую щель, причем поверхности установлены друг относительно друга таким образом, что отношение длины ее сечения вдоль оси симметрии клапана к ее ширине постоянно.

Регулятор работает следующим образом.

При неработающем двигателе сердечник 29 находится в нижнем положении, пружина 17 не нагружена. Клапан 8 запорной поверхностью 33 прижат усилием возвратной пружины 18 к седлу 31. Газ через входной канал 2 и отверстия в штоке поступает во входную полость 5. Давление газа на клапан 8 компенсируется давлением 19 и 22. При включении катушки соленоида 30 сердечник 29 через демпфирующую пружину 17 воздействует шток 7 и, сжимая возвратную пружину 18, открывает клапан 8. Газ через проходную кольцевую щель, образованную поверхностями 32 и 34, поступает в выходную полость 6 и через каналы 16 в полость 14. Давление газа в выходной полости повышается до достижения баланса между мембранами 9, 10, 11, 12 и соленоидом 30. Клапан 8 прикрывается. При работе двигателя через выходной канал 3 происходит постоянный отвод газа, клапан 8 совершает колебательные движения, обеспечивая тем самым требуемый расход газа. Кроме того, при изменении режима работы двигателя соленоидом 30 изменяют выходное давление. При работающем двигателе жидкость системы охлаждения поступает в полости 13 и 15, причем давление жидкости зависит от числа оборотов двигателя. При увеличении числа оборотов давление в полостях 13 и 15 возрастает, клапан 8 перемещается, увеличивая проходное сечение и расход газа, при уменьшении оборотов двигателя проходное сечение уменьшается. Изменение проходного сечения зависит также и от открытия дроссельной заслонки. При малом ее открытии давление в полости 23 больше, чем в полости 24. Мембрана 20 через шток 7 уменьшает проходное сечение клапана 8, что обеспечивает оптимальный расход газа при работе двигателя на малых оборотах. При полном открытии заслонки давление в полостях 23 и 24 уравновешивается и мембрана 20 занимает нейтральное положение. Проходное сечение увеличивается. При отключении катушки соленоида 30 сердечник 29 занимает нижнее положение. Шток 7 под действием возвратной пружины 18 закрывает клапан 8 и расход газа через регулятор прекращается.

Формула изобретения

1. Регулятор давления газообразного топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен клапан со штоком, связанный с нагруженным чувствительным элементом, отличающийся тем, что шток клапана выполнен полым и протяженным во входную и выходную полости, а чувствительный элемент выполнен в виде размещенных во входной и выходной полостях вдоль штока двух пакетов мембранных пар, причем во входной полости пары образованы последовательно расположенными меньшей и большей мембранами, а в выходной полости пары образованы последовательно расположенными большей и меньшей мембранами и полости между этими парами мембран соединены с выходной полостью посредством радиальных отверстий в полом штоке.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что эффективные площади F₁ и F₂ большей и меньшей мембран мембранной пары во входной полости и эффективная площадь клапана F_к находятся в соотношении F₁ - F₂ F_к 0.

3. Регулятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что полость по крайней мере одной из пар мембран заполнена жидкостью и соединена с системой охлаждения двигателя.

4. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что полость первой пары мембран во входной полости соединена с всасывающим трактом до дроссельной заслонки, полость между парами с всасывающим трактом после дроссельной заслонки, а полость второй пары выполнена замкнутой.

5. Регулятор по пп. 1 4, отличающийся тем, что устройство нагружения чувствительного элемента выполнено в виде соленоида, сердечник которого установлен с возможностью взаимодействия с штоком клапана, причем в одном из крайних положений сердечника между ним и штоком выполнен зазор.

6. Регулятор по пп.1 5, отличающийся тем, что седло и клапан выполнены с дополнительными конусными поверхностями, образующими проходную кольцевую щель с постоянным отношением длины ее сечения вдоль оси симметрии клапана к ширине.

РИСУНКИ

Рисунок 1