Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания. Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит карбюратор-смеситель с диффузором измерителя расхода воздуха, дроссельную заслонку, входной коллектор; редуктор-испаритель и регулятор постоянного давления с надмембранной полостью, соединенной с атмосферой, и подмембранной - с подпружиненным клапаном. Надмембранная полость регулятора постоянного давления через жиклер соединена магистралью с критическим сечением диффузора измерителя расхода воздуха. Технический результат заключается в улучшении экономичности и снижении токсичности выхлопных газов двигателя, а также в повышении безопасности в эксплуатации. 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 двигателями, работающими как на жидком, так и на газообразном топливе.

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

Одним из радикальных средств решения существующих проблем в области автомобильного транспорта является широкое применение сжиженных (смесь пропан и бутана) и сжатых (метан) углеводородных газов. Однако перевод двигателя внутреннего сгорания с жидкого моторного топлива на газообразное топливо сопровождается снижением мощности для сжиженного нефтяного и сжатого природного газа на 7-8 и 15-18% соответственно. При применении в двигателях внутреннего сгорания устройств, обеспечивающих возможность использования как жидкого, так и газообразного топлива, возникает проблема сохранения экономичности и снижения токсичности выхлопных газов.

Известно устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее карбюратор-смеситель с диффузором измерителя расхода воздуха, дроссельную заслонку, входной коллектор, редуктор-испаритель, регулятор постоянного давления с надмембранной полостью, соединенной с атмосферой, и подмембранной - с подпружиненным клапаном (патент, Россия 2165539 от 20 апреля 2001 г., кл. 7 F 02 М 21/04, прототип).

Недостатком указанного устройства является то, что с увеличением режима работы, по мере открытия дроссельной заслонки от холостого хода и до максимальных нагрузок, давление газообразного топлива в подмембранной полости растет в зависимости от понижения разряжения в воздушной полости. Так как перепад давлений на воздушной мембране равен перепаду давлений во второй ступени, а давление на выходе постоянное, то перепад давлений во второй ступени увеличивается за счет увеличения давления в полости, что влияет на плотность и расход газа на малых и средних нагрузках, на экономичность и токсичность выхлопных газов двигателя.

Кроме того, в случае повреждения мембраны регулятора постоянного давления, газ через надмембранную полость, соединенную с атмосферой, будет попадать при работающем двигателе в моторный отсек.

Задачей изобретения является улучшение экономичности при малых и средних режимах работы двигателя, снижение токсичности выхлопных газов и повышение безопасности эксплуатации регулятора постоянного давления.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащем карбюратор-смеситель с диффузором измерителя расхода воздуха, дроссельную заслонку, входной коллектор, редуктор-испаритель, регулятор постоянного давления с надмембранной полостью, соединенной с атмосферой, и подмембранной - с подпружиненным клапаном, согласно изобретению надмембранная полость регулятора постоянного давления через жиклер соединена магистралью с критическим сечением диффузора измерителя расхода воздуха.

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, 6, 11, 14, 26 - жиклер; 7, 15, 17, 27, 28 - магистраль; 8 - диффузор; 9 - карбюратор-смеситель; 10 - шток;
12, 16 - регулируемый дроссель;
13 - регулятор постоянного давления;
18 - форсунка;
19 - входной коллектор;
20, 21 - дроссельные клапаны;
22, 23 - пружины редуктора высокого и низкого давления соответственно;
24 - пружина регулятора постоянного давления;
25 - мембрана регулятора постоянного давления;
29 - дроссельная заслонка;
А - надмембранная полость yпpaвляющей 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 регулятора постоянного давления;
Л - подмембранная полость с подпружиненным клапаном регулятора постоянного давления.

Устройство содержит редуктор-испаритель 1, состоящий из управляющей мембраны 2, мембраны низкого давления 3 и мембраны высокого давления 4, причем полость А жиклером 5 соединена с атмосферой, а полость В жиклером 6 соединена с полостью С и магистралью 7 с диффузором 8 карбюратора-смесителя 9, при этом через неподвижную перегородку управляющая мембрана контактирует с мембраной низкого давления с помощью подвижного штока 10, полости С и Д соединены жиклером 11 и регулируемым дросселем 12 совместно с полостью Л регулятора постоянного давления 13, полость К которого через жиклер 14 соединена магистралью 15 с критическим сечением диффузора измерителя расхода воздуха, а полость Л через регулируемый дроссель 16, магистраль 17, форсунку 18 соединена с выходным коллектором 19 двигателя. Полости высокого и низкого давления редуктора-испарителя имеют дроссельные клапаны 20 и 21, которые через рычаги связаны с мембранами и сопряжены с пружинами 22 и 23. Дроссельный клапан 20 высокого давления нормально открыт, а дроссельный клапан 21 низкого давления нормально закрыт. Корпус регулятора постоянного давления разделен подпружиненной мембраной 25 на полость К и Л. Жиклер 26 и магистраль 27 соединяют полости С и Д с полостью Л регулятора постоянного давления. Газообразное топливо под давлением поступает в редуктор-испаритель 1 по магистрали 28. Расход воздуха регулируется дроссельной заслонкой 29.

Устройство работает следующим образом.

При запуске двигателя, когда дроссельная заслонка 29 карбюратора 9 закрыта, а коленчатый вал двигателя вращается в стартерном режиме, разрежение из входного коллектора 19 через форсунку 18 и регулятор постоянного давления 13, через жиклер 11 и регулируемый дроссель 12 поступит в полости С и Д мембраны 3. На жиклере 11, а следовательно, и на мембране 3 возникает перепад давления, под действием которого мембрана 3, преодолевая усилие пружины 23, приоткрывает клапан 21 и газообразное топливо поступит в подмембранную полость Д и далее через регулируемые дроссели 12 и 16 в полость Л, магистраль 17 и через форсунку 18 во входной коллектор 19 для запуска двигателя. Смесеобразование регулируется подачей воздуха через дроссельную заслонку 29. Разрежение, вызванное воздушным потоком в диффузоре 8 измерителя расхода воздуха, через магистрали 7 и 15 подается в полости В и К. Полость А через жиклер 5 сообщена с атмосферой. Разность давлений мeжду полостями А и В, действуя в направлении стрелки 1 на управляющую мембрану 2, перемещает шток 10, который в свою очередь воздействует на мембрану 3.

Давление газа, поступающего по магистрали 28 в клапан 20 снижается до 0,7-0,9 кгс/см² и поддерживается в заданном диапазоне воздействием пружины 22 на мембрану 4.

Из полости Е газ через клапан 21 поступает в полость Д, далее через регулируемый дроссель 12, магистраль 27, регулятор 13 и магистраль 17 поступает на вход форсунки 18. Разность давлений Р_ДС поддерживается редуктором-испарителем равной разности давлений Р_АВ. При изменении режима работы двигателя, например с увеличением Р_АВ, указанное равенство первоначально нарушается и под действием избыточного давления на мембране 2 шток 10 перемешается в направлении стрелки, при этом увеличивается открытие клапана 21 и повышается давление в полости Д.

Одновременно на такую же величину уменьшается давление в полостях К и Л регулятора постоянного давления и, соответственно, в полостях С и Д второй ступени редуктора-испарителя, при этом перепад давлений на мембране 3 и регулируемом дросселе 12 соответственно возрастет на такую же величину, тем самым сохраняя давление в полости Д постоянным. Перемещение штока 10 и открытие клапана 20 происходит в этом случае до тех пор, пока расход газа через регулируемый дроссель 12 увеличится настолько, что величина Р_ДС снова станет равной Р_АВ. При достижении P_ДС = P_AB при постоянном давлении Р_С механизм редуктора снова приходит в равновесное состояние, то же, но в обратном порядке, происходит при уменьшении величины Р_АВ.

Формула изобретения

Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее карбюратор-смеситель с диффузором измерителя расхода воздуха, дроссельную заслонку, входной коллектор; редуктор-испаритель, регулятор постоянного давления с надмембранной полостью, соединенной с атмосферой, и подмембранной - с подпружиненным клапаном, отличающееся тем, что надмембранная полость регулятора постоянного давления через жиклер соединена магистралью с критическим сечением диффузора измерителя расхода воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1