Устройство для подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания, использующим газообразное топливо. Изобретение позволяет повысить компактность с обеспечением эффективности устройства подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания, преобразуемый из дизельного двигателя в двигатель, работающий на газовом топливе. Устройство для подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания содержит форсунку, установленную на тумбочке, размещенной на впускном трубопроводе двигателя, трубку для подачи горючего газа от форсунки, вставленную в отверстие, сделанное в стенке впускного трубопровода. Конец указанной трубки, обращенный к впускному клапану двигателя, расположен во впускном отверстии головки блока цилиндров. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к тепловым двигателям, а именно к двигателям внутреннего сгорания, использующим газообразное топливо, и касается подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания, преобразуемый из дизельного двигателя в газовый двигатель.

Известны различные устройства подачи горючего газа в тепловой двигатель. В выданном в СССР авторском свидетельстве №658306, МПК F02M 21/02, показано устройство для питания дизельных двигателей нежидким топливом, названное парогазовоздушным смесителем для газодизельных двигателей внутреннего сгорания, содержащее корпус с центральным цилиндрическим отверстием, расположенным у диффузора и сообщенным тангенциально расположенными отверстиями с трубопроводом, сообщенным с источником горючего газа. Аналогичное устройство показано в выданных в СССР авторском свидетельстве №1321884 на «Систему питания для газового двигателя внутреннего сгорания», в авторском свидетельстве №1687837, на «Систему питания двигателя внутреннего сгорания газовым топливом», в патенте РФ №2206780, МПК F02M 21/04, на «Систему подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания». В заявке на выдачу европейского патента №468556, МПК F02B 43/00, показан газовый двигатель, содержащий используемые по выбору при испытании катализатора форсунку или перфорированную трубку для подачи горючего газа. Устройства подачи горючего газа, показанные в выданных в США патентах №№4399795, 4494515, МПК F02B 43/00, F02M 21/04, содержат перфорированную топливоподающую трубку, сообщенную с источником горючего газа и размещенную поперек входного патрубка воздушного фильтра. Такая же поперечная перфорированная топливоподающая трубка расположена во впускном трубопроводе теплового двигателя, изображенного в выданном в США патенте №5377646, МПК F02M 21/04. Устройство подачи газовоздушной смеси, показанное в выданном в США патенте №5408978, содержит перфорированное кольцо, вокруг которого расположена кольцевая канавка, сообщенная с источником горючего газа. Устройство для приготовления топливовоздушной смеси, представленное в патенте №5551407, выданном в США, содержит расположенный во впускном трубопроводе фигурный сосуд с отверстиями, закрепленный на трубке подачи газообразного топлива. В заявке №60-19953, МПК F02M 21/04, опубликованной в Японии, в прямом впускном трубопроводе газового двигателя сделаны тангенциально расположенные отверстия для подачи воздуха, смешиваемого с топливным газом, поступающим в трубопровод через выступающую в него трубку, расположенную поперек трубопровода. В газовом двигателе внутреннего сгорания, показанном в опубликованной в Японии заявке №60-104753, МПК F02M 21/04, в трубопроводе подачи топливовоздушной смеси в цилиндр двигателя последовательно установлены сопло, расположенное в диффузоре и сообщенное с источником горючего газа, и фигурные перегородки для завихрения смеси. Однако наличие этих элементов существенно усложняет конструкцию впускного тракта и увеличивает потери энергии потока топливовоздушной смеси, всасываемой в цилиндр двигателя, что ухудшает его наполнение и соответственно снижает мощность двигателя.

Устройство для подачи горючего газа в двигатель, изображенное в патенте №221797, МПК F02M 21/04, выданном в ГДР, содержит газосмесительную головку, установленную на всасывающем патрубке серийно выпускаемого дизельного двигателя для обеспечения возможности его применения для работы на газовом топливе вместо специальных газовых двигателей.

В качестве более близкого аналога принято устройство подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания, представленное в заявке №60-19952, МПК F02M 21/04, поданной в Японии на выдачу патента, содержащее форсунку и сообщенную с ней перфорированную трубку, установленную в прямом трубопроводе подачи воздуха в цилиндр двигателя перед дроссельной заслонкой и направленную вдоль воздушного потока. Однако это устройство имеет значительные размеры, что увеличивает габариты двигателя.

Решаемой задачей является повышение компактности с обеспечением эффективности устройства подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания, преобразуемый из дизельного двигателя в двигатель, работающий на газовом топливе.

Решение этой задачи обеспечено тем, что устройство подачи горючего газа в тепловой двигатель внутреннего сгорания содержит форсунку, установленную на тумбочке, размещенной на впускном трубопроводе двигателя, трубку для подачи горючего газа от форсунки, вставленную в отверстие, сделанное в стенке впускного трубопровода, конец указанной трубки, обращенный к впускному клапану двигателя, расположен во впускном отверстии головки блока цилиндров.

Созданное устройство подачи горючего газа в тепловой двигатель, охарактеризованное приведенной совокупностью признаков, при установке форсунки на тумбочке, размещенной на впускном трубопроводе двигателя, и наличии трубки для подачи от форсунки горючего газа, вставленной в отверстие в стенке впускного трубопровода и обращенной к впускному клапану двигателя концом, расположенным во впускном отверстии головки блока цилиндров, имеет компактную конструкцию и обеспечивает простыми средствами подачу горючего газа непосредственно к впускному клапану двигателя внутреннего сгорания, конвертируемого из дизельного двигателя в газовый двигатель.

Трубка подачи горючего газа сделана коленчатой, и в ней до колена со стороны впускного клапана двигателя сделаны сквозные продольные пазы. При наличии в коленчатой трубке указанных пазов обеспечивается более равномерное смешение горючего газа с воздухом.

Пазы, сделанные в трубке подачи горючего газа, расположены перпендикулярно плоскости, в которой расположена ось трубки. Выход горючего газа из пазов с боковых сторон трубки обеспечивает более оптимальные условия для приготовления топливовоздушной смеси.

Конец трубки подачи горючего газа, обращенный к впускному клапану, уложен на стенку впускного отверстия головки блока цилиндров. При контакте конца трубки подачи горючего газа со стенкой впускного отверстия головки блока цилиндров обеспечена надлежащая фиксация трубки и оптимальное расположение ее конца рядом с впускным клапаном.

Трубка подачи горючего газа может быть сделана в виде винтовой пружины. При выполнении трубки подачи горючего газа в виде винтовой пружины обеспечивается простым путем надлежащее смешение с воздухом горючего газа при выходе его из винтовой пружины между ее витками.

Тумбочка форсунки снабжена подставкой, установленной на впускном трубопроводе двигателя, упомянутая винтовая пружина, образующая трубку подачи горючего газа, установлена в отверстии, сделанном в подставке тумбочки.

Концевой виток пружины, расположенный со стороны форсунки, сделан большего диаметра, чем другие витки, и установлен в кольцевой впадине, сделанной в подставке тумбочки. Это обеспечивает простыми средствами надежную фиксацию пружины.

Концевой виток пружины, расположенный у впускного клапана, уложен на стенку впускного отверстия головки блока цилиндров. При укладке концевого витка пружины на стенку впускного отверстия головки блока цилиндров обеспечен изгиб пружины, при котором зазор между ее витками со стороны впускного трубопровода получается больше чем со стороны впускного клапана, чем достигается выход горючего газа из пружины навстречу потоку воздуха для улучшения их смешения, способствующего образованию гомогенной смеси.

На фиг.1 представлена система питания двигателя горючим газом.

На фиг.2 показано устройство подачи горючего газа в двигатель.

На фиг.3 изображено устройство подачи горючего газа в двигатель при другом его выполнении.

Представленная на фиг.1 система питания двигателя внутреннего сгорания горючим газом содержит устройства подачи горючего газа в двигатель, содержащие форсунки 1 с электромагнитным управлением, число которых равно числу цилиндров двигателя. Форсунки 1 сообщены питающими трубками 2 с трубчатыми резервуарами 3 и 4, закрепленными на корпусе двигателя. Полости 5 в резервуарах сообщены разводящими трубами 6 и 7, расположенными со стороны торцевых крышек 8 и 9, с распределителем 10 горючего газа, с которым соединена подводящая труба 11, соединенная с источником горючего газа, находящегося в отдельных баллонах. Полости в резервуарах 3 и 4 со стороны противоположно расположенных торцевых крышек 12 и 13 соединены между собой компенсирующей трубой 14.

В каждом устройстве для подачи горючего газа в двигатель форсунка 1 установлена на постаменте, представляющем собой тумбочку 15 (фиг.2), которая размещена на впускном трубопроводе 16 двигателя. Тумбочка 15 снабжена подставкой 17, закрепленной сваркой на впускном трубопроводе 16. С подставкой 17 тумбочка 15 соединена винтами 18. Внутри тумбочки 15 сделан канал 19 для прохода горючего газа. Для подачи горючего газа от форсунки 1 в цилиндр двигателя устройство снабжено топливоподающей трубкой 20, установленной в подставке 17 тумбочки и вставленной в отверстие, сделанное в стенке 21 впускного трубопровода 16. Конец трубки 20, обращенный к впускному клапану 22 двигателя, расположен во впускном отверстии 23 головки 24 блока цилиндров.

Трубка 20 подачи горючего газа сделана коленчатой. В ней до колена со стороны впускного клапана 22 двигателя сделаны сквозные продольные пазы 25. Пазы 25, сделанные в трубке 20 подачи горючего газа, расположены перпендикулярно плоскости, в которой расположена ось трубки 20. Конец трубки 20 подачи горючего газа, обращенный к впускному клапану 22, уложен на стенку 26 впускного отверстия 23 головки 24 блока цилиндров вблизи тарелки впускного клапана. Стенка 26 впускного отверстия 23 окружена полостью 27 с охлаждающей жидкостью системы жидкостного охлаждения двигателя.

При работе двигателя горючий газ от его источника по подводящей трубе 11 поступает к распределителю 10, от которого он по трубам 6 и 7 проходит в резервуары 3 и 4. Из резервуаров 3, 4 горючий газ по трубкам 2 поступает к форсункам 1. От каждой форсунки 1 горючий газ проходит по каналу 19 в тумбочке 15 и входит в трубку 20. Из отверстия на конце трубки 20 горючий газ выходит к впускному клапану 22 и вместе с воздухом, засасываемым в цилиндр двигателя на такте впуска, поступает в камеру сгорания. Причем при наличии в трубке 20 пазов 25 горючий газ выходит из трубки 20 также через эти пазы во впускное отверстие 23 головки 24 блока цилиндров, где смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр двигателя для образования более однородной топливовоздушной смеси.

В устройстве подачи горючего газа в двигатель, изображенном на фиг.3, трубка подачи горючего газа сделана в виде винтовой пружины 28. Эта винтовая пружина, образующая трубку подачи горючего газа, установлена в отверстии, сделанном в подставке 17 тумбочки 15. Концевой виток пружины 28, расположенный со стороны форсунки 1, сделан большего диаметра, чем другие витки, и установлен в кольцевой впадине, сделанной в подставке 17 тумбочки. Концевой виток пружины 28, расположенный у впускного клапана 22, уложен на стенку 26 впускного отверстия 23 головки блока цилиндров. Вследствие того что пружина 28 изогнута, зазор между ее витками со стороны впускного трубопровода 16 больше чем с противоположной стороны. Во время работы двигателя горючий газ от форсунки 1 по каналу в тумбочке проходит в полость внутри пружины 28 и выходит из нее во все стороны через зазоры между витками пружины. Причем вследствие того, что зазоры между витками пружины со стороны впускного трубопровода 16 больше чем с противоположной стороны по причине изгиба пружины в сторону впускного клапана 22, горючий газ выходит через зазоры между витками пружины 28 в основном со стороны впускного трубопровода 16 навстречу потоку воздуха. Это обеспечивает более интенсивное перемешивание горючего газа и воздуха для образования гомогенной топливовоздушной смеси перед ее поступлением в цилиндр двигателя, способствует более полному сгоранию топливовоздушной смеси при рабочем ходе двигателя.

Созданное устройство подачи горючего газа в двигатель, содержащее форсунку, установленную на тумбочке, размещенной на впускном трубопроводе двигателя, и трубку для подачи от форсунки горючего газа, вставленную в отверстие в стенке впускного трубопровода и обращенную к впускному клапану двигателя концом, расположенным во впускном отверстии головки блока цилиндров, имеет достаточно простую и компактную конструкцию, обеспечивающую возможность встраивать ее в двигатель внутреннего сгорания, конвертируемый из дизельного двигателя в газовый двигатель.

1. Устройство для подачи горючего газа в двигатель внутреннего сгорания, содержащее форсунку, установленную на тумбочке, размещенной на впускном трубопроводе двигателя, трубку для подачи горючего газа от форсунки, вставленную в отверстие, сделанное в стенке впускного трубопровода, конец указанной трубки, обращенный к впускному клапану двигателя, расположен во впускном отверстии головки блока цилиндров.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка подачи горючего газа сделана коленчатой и в ней до колена со стороны впускного клапана двигателя сделаны сквозные продольные пазы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пазы, сделанные в трубке подачи горючего газа, расположены перпендикулярно плоскости, в которой расположена ось трубки.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что конец трубки подачи горючего газа, обращенный к впускному клапану, уложен на стенку впускного отверстия головки блока цилиндров.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка подачи горючего газа сделана в виде винтовой пружины.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тумбочка форсунки снабжена подставкой, установленной на впускном трубопроводе двигателя, упомянутая винтовая пружина, образующая трубку подачи горючего газа, установлена в отверстии, сделанном в подставке тумбочки.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концевой виток пружины, расположенный со стороны форсунки, сделан большим диаметром, чем другие витки, и установлен в кольцевой впадине, сделанной в подставке тумбочки.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концевой виток пружины, расположенный у впускного клапана, уложен на стенку впускного отверстия головки блока цилиндров.