Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания. Технический результат заключается в снижении потерь мощности на переходных режимах к максимальным нагрузкам, а именно получение максимальной нагрузки при полностью открытых дроссельных заслонках, обеспечение непрерывной подачи газообразного топлива во входной коллектор двигателя. Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит карбюратор с диффузором измерения расхода воздуха, дроссельную заслонку карбюратора, редуктор-испаритель с полостями высокого и низкого давления и камерой с управляющей мембраной. Имеется регулятор постоянного давления и дополнительная камера, разделенная подпружиненной мембраной на полости - надмембранную, соединенную каналом с надмембранной полостью низкого давления редуктора, и подмембранную с клапаном, соединенную через управляющий жиклер с надмембранной полостью низкого давления и подмембранной полостью управляющей мембраны. Форсунка обеспечивает непрерывную подачу газообразного топлива. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания, и может быть использовано в системах питания автомобилей с карбюраторными и инжекторными двигателями, работающими как на жидком, так и на газообразном топливе.

Автомобильный транспорт нашей страны продолжает быстро развиваться: совершенствуется и видоизменяется, растет численность парка. Вместе с этим увеличиваются и затраты на жидкое автомобильное топливо. Поэтому мероприятия, направленные на сбережение жидких нефтепродуктов, стоят очень остро.

Одним из радикальных средств решения существующих проблем на автомобильном транспорте является широкое применение сжиженных (смесь пропана и бутана) и сжатых (метан) углеводородных газов. При применении в двигателях внутреннего сгорания устройств, обеспечивающих возможность использования как жидкого, так и газообразного топлива, возникает проблема сохранения мощности, приемистости и основных удельных характеристик двигателей внутреннего сгорания при работе на газообразном топливе не хуже чем на жидком.

Известное устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит карбюратор с диффузором измерения расхода воздуха, дроссельную заслонку карбюратора, редуктор-испаритель с полостями высокого и низкого давления и камерой с управляющей мембраной (см. патент Российской Федерации 2029127, МПК F 02 М 21/04, опубл. 20.02.1995 - прототип).

Недостатком указанного устройства является то, что если подача газа на частичных нагрузках отрегулирована на обедненные смеси а=1,2-1,3, позволяющих получить максимальную экономичность и минимальную токсичность отработавших газов, то на переходных режимах к максимальным нагрузкам, когда дроссельная заслонка полностью открыта и в начальный момент переходных режимов, когда давление во входном коллекторе станет близким к атмосферному, возможно истечение газов из полости регулятора в полости редуктора-испарителя, при этом двигатель будет продолжать работать на обедненных смесях, что ухудшает динамические характеристики двигателя.

Задачей изобретения является снижение потери мощности на переходных режимах к максимальным нагрузкам, а именно получение максимальной нагрузки при полностью открытых дроссельных заслонках и обеспечение непрерывной подачи газообразного топлива во входной коллектор двигателя.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит карбюратор с диффузором измерения расхода воздуха, дроссельную заслонку карбюратора, редуктор-испаритель с полостями высокого и низкого давления и камерой с управляющей мембраной, согласно изобретению устройство содержит регулятор постоянного давления и дополнительную камеру, разделенную подпружиненной мембраной на полости - надмембранную, соединенную каналом с надмембранной полостью низкого давления редуктора, и подмембранную с клапаном, соединенную через управляющий жиклер с надмембранной полостью низкого давления и подмембранной полостью управляющей мембраны, и форсунку, обеспечивающую непрерывную подачу газообразного топлива.

Предложенное устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания представлено на чертеже, где: 1 - редуктор-испаритель; 2 - мембрана управляющая; 3 - мембрана низкого давления; 4 - мембрана высокого давления; 5 - мембрана экономайзера с клапаном; 6 - жиклер; 7 - канал; 8 - управляемый жиклер; 9 - магистраль;
10 - диффузор измерителя расхода воздуха;
11 - карбюратор;
12 - шток;
13 - жиклер;
14 - регулируемый дроссель;
15 - регулятор постоянного давления;
16 - жиклер;
17 - регулируемый дроссель;
18 - жиклер;
19 - магистраль;
20 - форсунка;
21 - входной коллектор;
22, 23 - дроссельные клапаны;
24, 25, 27 - пружины полостей низкого и высокого давления редуктора и экономайзера соответственно;
26 - канал;
28 - мембрана регулятора постоянного давления;
29 - пружина регулятора;
30 - магистраль
31 - входная магистраль;
32 - дроссельная заслонка.

А - надмембранная полость управляющей мембраны;
В - подмембранная полость управляющей мембраны;
С - надмембранная полость мембраны низкого давления;
Д - подмембранная полость мембраны низкого давления;
Е - надмембранная полость мембраны высокого давления;
И - подмембранная полость мембраны высокого давления;
К - надмембранная полость экономайзера;
Л - подмембранная полость экономайзера;
М - надмембранная полость регулятора постоянного давления;
N - подмембранная полость регулятора постоянного давления с подпружиненным клапаном.

Устройство содержит редуктор-испаритель 1, состоящий из управляющей мембраны 2, мембраны низкого давления 3, мембраны высокого давления 4 и мембраны экономайзера 5, причем полость А жиклером 6 соединена с атмосферой, а полость В через канал 7 управляемым жиклером 8 соединена с полостью С, магистралью 9 с диффузором измерителя расхода воздуха 10 карбюратора 11, при этом через неподвижную перегородку управляющая мембрана контактирует с мембраной полости низкого давления с помощью подвижного штока 12, полости С и Д соединены жиклером 13 и регулируемым дросселем 14 с полостью N регулятора постоянного давления 15, которая в свою очередь через регулируемый дроссель 17, жиклер 18, магистраль 19 и форсунку 20 соединена с входным коллектором 21 двигателя, а полость М регулятора через жиклер 16 соединена с атмосферой.

Полости высокого и низкого давления редуктора-испарителя имеют дроссельные клапаны 22 и 23, которые через рычаги связаны с мембранами и сопряжены с пружинами 24 и 25. Дроссельный клапан 22 высокого давления нормально открыт, а дроссельный клапан 23 низкого давления нормально закрыт.

Полости экономайзера разделены мембраной 5 с клапаном на надмембранную К, соединенную каналом 26 с полостью С, и подмембранную Л, сопряженную с пружиной 27 и соединенную через управляемый жиклер 8 с полостью С и каналом 7 с полостью В. Корпус регулятора 15 постоянного давления разделен мембраной 28, нагруженной пружиной 29 на полости М и N. Магистраль 30 соединяет полость N регулятора через жиклер 13 и регулируемый дроссель 14 с полостями С и Д.

Газообразное топливо под давлением поступает в редуктор-испаритель по входной магистрали 31. При работе двигателя внутреннего сгорания смесеобразование регулируется подачей воздуха через дроссельную заслонку 32. Разрежение, вызванное воздушным потоком в диффузоре 10 измерителя расхода воздуха, через магистраль 9 подается в полость В. Разность давлений между полостями А и В, действуя в направлении стрелки на управляющую мембрану 2, перемещает шток 12, который в свою очередь воздействует на мембрану 3.

Из полости Е газ через клапан 23 поступает в полость Д, далее через регулируемый дроссель 14, магистраль 30, регулятор 15 и магистраль 19 поступает на вход форсунки 20.

При работе двигателя на частичных нагрузках давление в полости N остается ниже атмосферного, а давление в диффузоре 10, магистрали 9 и полостях В и Л выше, и воздух из диффузора 10 поступает в полости В и Л, а через регулируемый дроссель 8 в полость С и через жиклер 13 в полость N.

Перепад давлений между полостями С и Д - DР_сд меньше перепада давлений между полостями В и А - DР_ВА на величину перепада давлений DP_СN. Усилие на мембрану 3, направленное по стрелке II, будет меньше, чем усилие, направленное по стрелке I, следовательно клапан 23 приоткроется и увеличится подача газообразного топлива.

По мере увеличения нагрузки и открытия дроссельной заслонки давление перед форсункой 20 будет расти, а давление в полости В падать. При достижении давления перед форсункой равным давлению в полости N регулируемый дроссель 17 полностью откроется и давление в полости N начнет расти, при этом возникнет обратное течение газа из полости N в полость С, а далее через управляемый жиклер 8 в полость Л и жиклер 7 в полость В. Перепад давлений между полостями Д и С - DP_дс возрастет, что увеличит противодействие усилию на мембране 2, и клапан 23 замедлит открытие, таким образом с увеличением нагрузки количество поступающего газообразного топлива уменьшится, что приведет к обеднению смеси, при этом возрастет перепад давлений на мембране экономайзера с клапаном 5 и она, преодолевая усилие пружины 27, закроет клапаном управляемый жиклер 8 и установившееся равенство DР_дс=DР_АВ приведет к интенсивному росту давления в полости Д, увеличится плотность газовой фазы и расход газообразного топлива на переходных режимах к максимальным нагрузкам и соответственно на максимальных нагрузках возрастет, топливовоздушная смесь обогатится и коэффициент избытка воздуха снизится до значений а= 0,9-0,95, тем самым повышаются динамические характеристики двигателя, а подача газообразного топлива через форсунку во входной коллектор двигателя обеспечивается в количествах, необходимых для получения оптимального состава смеси.

Формула изобретения

Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее карбюратор с диффузором измерения расхода воздуха, дроссельную заслонку карбюратора, редуктор-испаритель с полостями высокого и низкого давления и камерой с управляющей мембраной, отличающееся тем, что устройство содержит регулятор постоянного давления и дополнительную камеру, разделенную подпружиненной мембраной на полости - надмембранную, соединенную каналом с надмембранной полостью низкого давления редуктора, и подмембранную с клапаном, соединенную через управляющий жиклер с надмембранной полостью низкого давления и подмембранной полостью управляющей мембраны, и форсунку, обеспечивающую непрерывную подачу газообразного топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1