Редуктор системы подачи газового топлива двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: в двигателестроении, в частности в топливных системах двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в устройствах подачи газового топлива двигателей, а также в бытовых газобаллонных системах. Изобретение по сравнению с прототипом обладает повышенной устойчивостью работы двигателя за счет повышения точности регулирования давления в системе подачи газового топлива и улучшения динамических характеристик редуктора. Технический результат достигается за счет того, что редуктор системы подачи газового топлива двигателя внутреннего сгорания дополнительно снабжен пятым штуцером, соединяющим пространство над мембраной с впускным клапаном, расположенным на штоке и внутренней торцевой поверхностью первого штуцера. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в устройствах подачи газового топлива двигателей, а также в бытовых газобаллонных системах.

Известен редуктор системы подачи газового топлива (ДВС), содержащий корпус, снабженный первым штуцером для подключения к баллонам хранения газа и второй штуцер для подключения к топливной системе двигателя, установленную в корпусе мембрану, жестко соединенную со штоком, конец которого кинематически связан с клапаном, разделяющим полость внутри корпуса на первую и вторую камеры, мембрана нагружена первой пружиной, на свободный конец которой опирается регулировочный винт, первая камера связана с первым штуцером, а внутри второй камеры установлен испаритель, причем вторая камера через дополнительную разгрузочную камеру связана со вторым штуцером (см. патент СССР, 93184, кл. F 02 M 21/02, опубл. 1987).

Недостатком известного устройства является недостаточная точность поддержания давления газа на выходе редуктора, особенно при малых расходах газа, обусловленная конструкцией регулирующего клапана, и существенное влияние на работу редуктора механических воздействий, передаваемых от двигателя.

Известен также редуктор системы подачи газового топлива (ДВС), содержащий корпус, первый штуцер для подключения к баллонам хранения газа и второй штуцер для подключения к топливной системе двигателя, установленную в корпусе мембрану, жестко связанную со штоком, конец которого кинематически связан с клапаном, разделяющим полость внутри корпуса на первую и вторую камеры, мембрана нагружена первой пружиной на свободный конец которой опирается регулировочный винт, установленный по оси мембраны в резьбовом отверстии первой крышки корпуса, первая камера связана с первым штуцером, а внутри второй камеры установлен испаритель, причем вторая камера связана со вторым штуцером; стакан, выполненный в виде второй втулки, состоящей из трех частей различного диаметра; вторую крышку, выполненную с центральным отверстием под первый штуцер и вторую пружину, корпус выполнен в виде первой втулки и снабжен третьим и четвертым штуцерами, испаритель представляет собой радиатор и выполнен в виде третьей втулки с кольцевыми проточками на внешней поверхности, а клапан выполнен в виде конусной втулки и диска, закрепленных посредством резьбового соединения на свободном конце штока таким образом, что малое основание конусной втулки обращено к седлу клапана, а диаметр большого основания конусной втулки, с которым связан диск, равен диаметру отверстия седла, образованного торцевой поверхностью нижней части стакана, последний средней частью установлен в корпусе и опирается на его верхний торец буртом, образованным верхней частью большого диаметра и средней частью стакана, нижняя часть стакана имеет на наружной поверхности резьбу, на которую наворачивается первый штуцер и прижимается к нижнему торцу корпуса гайкой, которая наворачивается на наружную резьбу первого штуцера, радиатор установлен в расточке средней части стакана, а осевое отверстие радиатора является направляющей штока, мембрана установлена в расточке верхней части стакана и прижата к нему первой крышкой, вторая пружина размещена между внутренним буртом верхней части стакана и верхним торцом радиатора, ребра которого имеют меньший диаметр по сравнению с диаметром расточки средней части стакана, за исключением нижнего ребра, обеспечивающего центровку радиатора в стакане, причем нижнее ребро радиатора выполнено с отверстиями, на которых параллельны оси радиатора, между торцами ребер радиатора и внутренней поверхностью стакана образован кольцевой канал, площадь поперечного сечения которого превышает на 10-30% (соизмеримо) площадь отверстия второго штуцера, установленного на наружной поверхности верхней части стакана, внутренняя поверхность корпуса и наружняя поверхность средней части стакана образуют полость для циркуляции теплоносителя, причем последняя связана посредством третьего и четвертого штуцеров и подключена к системе охлаждения двигателя (см. патент РФ, 2023192, кл. F 02 M 21/02, опубл. 1994).

Недостатком этого редуктора является низкая устойчивость работы двигателя из-за недостаточной точности регулирования давления в системе и низких динамических характеристик редуктора.

Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости работы двигателя путем повышения точности регулирования давления в системе подачи газового топлива и улучшения динамических характеристик.

Технический результат достигается за счет того, что редуктор системы подачи газового топлива двигателя внутреннего сгорания дополнительно снабжен пятым штуцером, соединяющим пространство над мембраной с впускным коллектором и буферной пружиной, установленной между клапаном, размещенным над штоком, и внутренней торцевой поверхностью первого штуцера.

На чертеже показан предлагаемый редуктор системы подачи газового топлива ДВС.

Редуктор содержит корпус, выполненный в виде первой втулки 1 с третьим и четвертым штуцерами 2 и 3, стакан 4, выполненный в виде второй втулки, состоящей из трех частей различного диаметра, первую крышку 5, выполненной с внутренней расточкой и резьбовым отверстием на ее верхнем торце по оси первой крышки мембрану 6, жестко связанную с верхней частью штока 7, вторую крышку 8 в виде диска с осевым отверстием, первый и второй штуцера 9 и 10 и радиатор 11, выполненный в виде третьей втулки с кольцевыми проточками на внешней поверхности. Стакан 4 средней частью установлен в корпусе и опирается на его верхний торец через первую прокладку 12 буртом, образованным верхней частью большего диаметра и средней частью стакана 4. Нижняя часть стакана 4 имеет на наружной поверхности резьбу, на которую через вторую прокладку 13 наворачивается первый штуцер 9. На штуцер 9 надета вторая крышка 8, которая прижимается к нижнему торцу корпуса через третью прокладку 14 и скобу 15 крепления редуктора гайкой 16, которая наворачивается на наружную резьбу первого штуцера 9. Радиатор 11 установлен в расточке средней части стакана 4, а осевое отверстие радиатора является направляющей штока 7.

Мембрана 6 установлена в расточке верхней части стакана 4 и прижимается к нему по кольцевой поверхности через четвертую прокладку 17 торцом первой крышки 5, вворачиваемой в резьбу на внутренней поверхности верхней части стакана 4. В расточке первой крышки 5 установлена первая пружина 18, нижний конец которой опирается на верхнюю поверхность мембраны 6, а на верхний конец первой пружины 18 через сухарь 19 опирается регулировочный винт 20, установленный в резьбовом отверстии первой крышки 5. Вторая пружина 21 размещена между внутренним буртом верхней части стакана 4 и верхним торцом радиатора 11. Торцевая поверхность нижней части стакана 4 является седлом клапана, образованного конусной втулкой 22 и диском 23, установленными на нижней части штока 7, ребра радиатора 11 имеют меньший диаметр по сравнению с диаметром расточки средней части стакана 4 за исключением нижнего ребра, обеспечивающего центровку радиатора в стакане. Между торцами ребер радиатора 11 и внутренней поверхностью стакана 4 образован кольцевой канал, площадь поперечного сечения которого превышает на заданную величину (на 10-30%) площадь отверстия второго штуцера 10, установленного на наружной поверхности верхней части стакана 4. Полость под мембраной связана с осевым каналом второго штуцера 10, а последний служит для подключения к системе питания двигателя.

Внутренняя полость первого штуцера 9, диск 23 и нижний торец стакана 4 образует первую камеру, а полость под мембраной до регулирующего клапана составляет вторую камеру. Внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность средней части стакана образуют полость для циркуляции воды из системы охлаждения двигателя, подвод и отвод которой осуществляется соответственно через третий и четвертый штуцеры 2 и 3. Полость над мембраной 6 соединяется с впускным коллектором двигателя посредством пятого штуцера 24, а между клапаном, установленным на штоке 7, и торцевой поверхностью первого штуцера 9 размещена буферная пружина 25.

Редуктор системы подачи газового топлива ДВС работает следующим образом.

В исходном состоянии мембрана 6 под действием задающей первой пружины 18 прогибается центральной частью вниз, вследствие чего шток 7 смещен в том же направлении, а клапан приоткрыт. В полости между корпусом и стаканом циркулирует вода из системы охлаждения двигателя, обеспечивая нагрев деталей редуктора. Подвод воды к редуктору и ее отвод осуществляется соответственно через штуцеры 2 и 3. При открытии запорного вентиля на входе редуктора сжиженный газ под давлением подводится из баллонов хранения к первому штуцеру 9 и поступает в первую камеру. В первой камере происходит расширение подводного газа, переход его в газообразное состояние, а также подогрев от стенок первого штуцера 9. Из первой камеры через открытый клапан газ проходит в полость между стаканом 4 и радиатором 11 и далее через кольцевой зазор между стаканом и радиатором в полость под мембраной и через второй штуцер 10 на выход из редуктора. Объемы между ребрами радиатора 11 обеспечивают дополнительное расширение газа, а нагретые поверхности ребер его подогрев. Регулирование давления газа на выходе из редуктора осуществляется дросселированием потока газа посредством изменения площади кольцевого зазора между клапаном и седлом при перемещении штока 7, жестко связанного с мембраной 6. В случае уменьшения расхода газа через редуктор давление в полости под мембраной 6 увеличивается, что вызывает прогиб мембраны вверх и соответствующее ему перемещение штока 7. При этом клапан вместе со штоком 7 поднимается, уменьшая площадь кольцевого зазора для потока газа.

В случае увеличения расхода газа через редуктор давление в полости под мембраной 6 падает, а клапан вместе со штоком 7 смещается вниз, увеличивая зазор для прохода газов.

Регулирование давления газа в системе с учетом разрежения в коллекторе независимо от давления окружающей среды обеспечивается пятым штуцером 24, соединяющим полость над мембраной 6 с впускным коллектором двигателя.

Буферная пружина 25 улучшает динамические характеристики редуктора. При возникновении каких-либо непредусмотренных вибраций, ударов и т.п. буферная пружина надежно удерживает клапан в заданном положении и гасит случайные колебания.

Введение в конструкцию редуктора пятого штуцера, позволяющего регулировать давление газа непосредственно в системе, с учетом давления в коллекторе двигателя и буферной пружины, надежно удерживающей клапан от непредвиденных колебаний, позволяет в целом повысить точность регулирования давления и устойчивость работы двигателя.

Формула изобретения

Редуктор системы подачи газового топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, первый штуцер для подключения к баллонам хранения газа и второй штуцер для подключения к топливной системе двигателя, установленную в корпусе мембрану, жестко связанную со штоком, конец которого кинематически связан с клапаном, разделяющим полость внутри корпуса на первую и вторую камеры, мембрана подпружинена первой пружиной, на свободный конец которой опирается регулировочный винт, установленный по оси мембраны в резьбовом отверстии первой крышки корпуса, первая камера связана с первым штуцером, а внутри второй камеры установлен испаритель, причем вторая камера связана с вторым штуцером, стакан, выполненный в виде второй втулки, состоящей из трех частей различного диаметра, вторую крышку, выполненную с центральным отверстием под первый штуцер и вторую пружину, корпус выполнен в виде первой втулки и снабжен третьим и четвертым штуцерами, испаритель представляет собой радиатор и выполнен в виде третьей втулки с кольцевыми проточками на внешней поверхности, а клапан выполнен в виде конусной втулки и диска, закрепленных посредством резьбового соединения на свободном конце штока так, что малое основание конусной втулки обращено к седлу клапана, а диаметр большого основания конусной втулки, с которым связан диск, равен диаметру отверстия седла, образованного торцевой поверхностью нижней части стакана, последний средней частью установлен в корпусе и опирается на его верхний торец буртом, образованным верхней частью большего диаметра и средней частью стакана, нижняя часть стакана имеет на наружной поверхности резьбу, на которую наворачивается первый штуцер, вторая крышка надета на первый штуцер и прижимается к нижнему торцу корпуса гайкой, которая наворачивается на наружную резьбу первого штуцера, радиатор установлен в расточке средней части стакана, а осевое отверстие радиатора является направляющей штока, мембрана установлена в расточке верхней части стакана и прижата к нему первой крышкой, вторая пружина размещена между внутренним буртом верхней части стакана и верхним торцом радиатора, ребра которого имеют меньший диаметр по сравнению с диаметром расточки средней части стакана, за исключением нижнего ребра, обеспечивающего центровку радиатора в стакане, причем нижнее ребро радиатора выполнено с отверстиями, на которых параллельно оси радиатора, между торцами ребер радиатора и внутренней поверхностью стакана образован кольцевой канал, площадь поперечного сечения которого превышает на 10 30% (соизмеримо) площадь отверстия второго штуцера, установленного на наружной поверхности верхней части стакана, внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность средней части стакана образуют полость для циркуляции теплоносителя, причем последняя связана посредством третьего и четвертого штуцеров и подключена к системе охлаждения двигателя, отличающийся тем, что редуктор дополнительно снабжен пятым штуцером, соединяющим пространство над мембраной и впускным коллектором, и буферной пружиной, установленной между клапаном и внутренней торцевой поверхностью первого штуцера.

РИСУНКИ

Рисунок 1