СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02M21/00 F02M13/08 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам питания автомобильных двигателей.

Преимуществами систем питания двигателей внутреннего сгорания бензогазовоздушной смесью (бинарным топливом) являются снижение выброса токсичных компонентов (окиси углерода, окиси азота) с отработавшими газами, уменьшение расхода жидкого топлива, снижение требований к антидетонационным свойствам топлива, увеличение срока службы двигателя и улучшение ряда эксплуатационных показателей автомобиля. Все известные системы питания бинарным топливом используют раздельные контуры подачи жидкого и газообразного топлива. Как правило, в таких системах газовое топливо предварительно смешивается с воздухом либо с отработавшими картерными газами, а затем подается в задроссельное пространство карбюратора. Часть газовоздушной смеси либо чистого газа в некоторых системах питания может дополнительно подаваться в воздушный фильтр двигателя.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур подачи жидкого топлива и контур подачи газового топлива, последний включает в себя газовый баллон, редуктор, газопровод с клапаном, при этом контур подачи газового топлива содержит две магистрали: одну для подачи газа в задроссельное пространство, другую - в воздушный фильтр, обе магистрали снабжены вентилями, одна из магистралей снабжена электрическим устройством управления подачи газового топлива, имеющим датчик открытия дроссельной заслонки и коммутационное реле, управляющее открытием дополнительного электромагнитного клапана и включающее в работу указанный контур [1] .

Недостатками данной системы являются дискретность регулирования, не позволяющая оптимизировать соотношение между количеством жидкого и газового топлива на всех режимах работы двигателя, и связанный с этим повышенный расход топлива, повышенная токсичность выхлопных газов в силу невозможности достижения оптимальных соотношений компонентов рабочей смеси. К существенным недостаткам можно отнести также повышенную опасность при эксплуатации системы в силу использования электромагнитного клапана запирания газопровода, неполное закрытие которого либо нахождение катушки клапана под напряжением при неработающем двигателе может повлечь за собой пожароопасную утечку газа в подкапотное пространство.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур подачи жидкого топлива в карбюратор и контур подачи газового топлива, имеющий газовую емкость, редуктор, газопровод с запорным клапаном и автоматический регулятор подачи, управляемый разрежением во впускном коллекторе, причем корпус регулятора снабжен штуцером подвода газа и штуцерами с каналами, сообщенными соответственно с воздушным фильтром и с золотниковым формирователем разрежения, а камера корпуса регулятора разделена мембраной на полости, одна из которых сообщена с атмосферой, а в другой установлен дозирующий клапан с седлом и подпружиненным тарельчатым запорным элементом, закрепленным на штоке [2] .

К недостаткам этой системы можно отнести сложность конструкции, включающей три мембраны и два клапана, один из которых снабжен двумя седлами. Нормальное функционирование системы возможно лишь при правильной работе каждого из многих элементов конструкции, что приводит к недостаточной надежности системы в целом. Кроме того, поскольку от взаимного расположения конструктивных элементов, образующих формирователь разрежения, регулятор давления и пневмоусилитель, и от правильного распределения давления по элементам устройства зависит работоспособность системы, требуется очень сложная и трудоемкая предварительная регулировка элементов системы, что также является недостатком устройства. К недостаткам устройства можно отнести и крайнюю сложность обеспечения герметичности перегородки между объемами мембран, в которой перемещается шток, соединяющий мембраны пневмоусилителя, причем одновременно должно быть обеспечено легкое перемещение штока в отверстии перегородки.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение регулировочных характеристик, а также снижение расхода жидкого и газового топлива при одновременном снижении токсичности выхлопных газов.

Поставленная цель достигается тем, что система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур подачи жидкого топлива в карбюратор и контур подачи газового топлива, имеющий газовую емкость, редуктор, газопровод с запорным клапаном и автоматический регулятор подачи, управляемый разрежением во впускном коллекторе, причем корпус регулятора снабжен штуцером подвода газа и штуцерами с каналами, сообщенными соответственно с воздушным фильтром и с золотниковым формирователем разрежения, а камера корпуса регулятора разделена мембраной на полости, одна из которых сообщена с атмосферой, а в другой установлен дозирующий клапан с седлом и подпружиненным тарельчатым запорным элементом, закрепленным на штоке, снабжена установленными в каналах штуцеров регулировочными элементами в виде игл, шток снабжен толкателем, закрепленным на мембране, один конец пружины соединен со штоком, а другой - с корпусом регулятора, седло дозирующего клапана установлено со стороны штуцера подвода газа и выполнено с отверстием для прохода штока, а посадочная поверхность седла выполнена конической.

На фиг. 1 схематично представлена схема питания двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - конструкция автоматического регулятора.

Контур подачи газового топлива системы состоит из газовой емкости 1 для хранения запаса сжиженного газа, редуктора 2, газопровода 3, запорного клапана 4, автоматического регулятора 5 подачи газа, снабженного дозирующим клапаном 6, штуцером 7 подачи воздуха и/или каретных газов с регулировочным элементом, размещенным в цепи подачи воздуха из воздушного фильтра 9, и штуцером 8 отвода газовоздушной смеси с регулировочным элементом, соединенным с золотниковым формирователем разрежения 10 карбюратора 11, установленного на впускном коллекторе 12 двигателя. Контуp подачи жидкого топлива системы питания включает в себя бензобак 13, бензопровод 14, соединяющий бензобак с поплавковой камерой 15 карбюратора.

Корпус 16 регулятора 5 снабжен штуцером 17 подвода газа, в корпусе штуцера 17 установлено седло 18 с посадочной конической поверхностью и тарельчатый запорный элемент 19 дозирующего клапана 6 с уплотняющей прокладкой 20 и штоком 21, проходящим сквозь отверстие в седле во внутреннюю полость корпуса 16 регулятора 5. Шток 21 соединен натяжной пружиной 22 с корпусом регулятора. Кроме штуцера 17 подвода газа с дозирующим клапаном в корпусе 16 регулятора 5 установлены штуцер 7 подачи в корпус регулятора воздуха и/или картерных газов и штуцер 8 отвода газовоздушной смеси. Каналы штуцеров снабжены регулировочными элементами 23 в виде игл. Мембрана 24 разделяет камеру регулятора 5 на внутреннюю и внешнюю полости. Во внутренней полости установлен толкатель 25 штока 21 дозирующего клапана. Внешняя полость через отверстия 26 сообщается с атмосферой.

Работа системы происходит следующим образом.

При подаче напряжения на катушку электромагнитного клапана 4 последний открывается и газ из емкости 1 через редуктор 2 и открытый клапан 4 поступает в штуцер 17 подвода газа автоматического регулятора 5. Если перепад давления между внутренней и внешней полостями автоматического регулятора 5 отсутствует, что возможно в случае неработающего двигателя, дозирующий клапан 6 автоматического регулятора 5 закрыт и газ не поступает ни во впускной коллектор 12, ни в воздушный фильтр 9. При работе двигателя во впускном коллекторе 12 создается разрежение, дозирующий клапан 6 автоматического регулятора 5 открывается, газ из газопровода 3 поступает во внутреннюю полость регулятора 5, смешивается с поступающими туда же воздухом и/или картерными газами, и через штуцер 8 газовоздушная смесь подается во впускной коллектор 12 двигателя. Приготовленная таким образом газовоздушная смесь может подаваться в задроссельное пространство через штуцер дренажа картерных газов либо через специально установленную под фланцем карбюратора газовоздушную проставку. Управление регулятором подачи газа осуществляется разрежением, создаваемым двигателем. При этом количество газа, поступающего в регулятор 5, и соответственно количество газовоздушной смеси, поступающей в двигатель, пропорциональны величине разрежения во впускном коллекторе. Таким образом осуществляется процесс автоматического регулирования подачи бензогазовой смеси в двигатель. Причем при соответствующей первоначальной регулировке автоматически поддерживается выгодное соотношение между жидким и газообразным топливом в широком интервале рабочих режимов двигателя.

Автоматический регулятор подачи газообразного топлива работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда давление во внутренней полости регулятора 5 равно давлению атмосферы, мембрана 24 не имеет прогиба и своим толкателем 25 не давит на шток 21 клапана. Дозирующий клапан 6 закрыт за счет прижатия тарельчатого запорного элемента 19 к седлу 18 под действием силы натяжения пружины 22, приложенной к штоку 21 клапана. Следует отметить, что давление газа, действующее со стороны газопровода 3, создает дополнительное усилие прижатия тарельчатого запорного элемента 19 к седлу 18 дозирующего клапана 6. Таким образом, предлагаемое устройство практически не нуждается в использовании дополнительного предохранительного клапана в системе и полностью исключает утечку газа при неработающем двигателе.

При работе двигателя давление во внутренней полости регулятора понижается, что вызывает прогиб мембраны 24, величина которого соответствует разности давлений, действующих на внешнюю и внутреннюю стороны мембраны 24, и ее упругости, и толкатель 25, жестко соединенный с мембраной 24, переместит шток 21 из первоначального положения. При этом откроется щель между тарельчатым запорным элементом 19 и седлом 18 дозирующего клапана 6, газ через открывшуюся щель поступит во внутреннюю полость корпуса 16 регулятора 5, причем чем больше разница давлений, тем больше пропускное сечение дозирующего клапана 6 и тем большее количество газа поступит во внутреннюю полость корпуса 16 регулятора 5. Требуемое количество воздуха для приготовления газовоздушной топливной смеси оптимального состава подается через регулируемый штуцер 7 подачи воздуха и/или картерных газов, снабженный регулировочным элементом 23. Количество подаваемого в регулятор газа автоматически регулируется разрежением во впускном коллекторе 12 двигателя. Для каждого конкретного режима двигателя устанавливает динамическое равновесие между забранным количеством газовоздушной смеси и поступающим количеством газа и воздуха. Предлагаемая конструкция регулятора системы питания, кроме обеспечения гладкой регулировочной характеристики в широком диапазоне расхода топлива в автоматическом режиме, обладает малой инерцией, что положительно сказывается на динамических свойствах двигателя.

Кроме того, изобретение обеспечивает по сравнению с известными системами снижение расхода жидкого и газового топлива и токсичности выхлопных газов за счет поддержания оптимального состава рабочей смеси на всех режимах работы двигателя, обладает повышенной безопасностью эксплуатации, так как не требует принятия дополнительных мер по перекрытию подачи газа при остановке двигателя, и обеспечивает высокие динамические свойства двигателя.

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность системы питания двигателя внутреннего сгорания за счет обеспечения полной герметичности, отсутствия сложных механических элементов конструкции и обеспечивает гладкую регулировочную характеристику в широком интервале рабочих режимов двигателя за счет обеспечения пропорциональности между разрежением во впускном коллекторе и количеством поступающего газа и воздуха. (56) 1. Патент СССР N 1607692, кл. F 02 M 21/02, опублик. 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 1617177, кл. F 02 M 21/04, 1989.

Использование: двигателестроение, системы питания двигателей газовым и жидким топливом. Сущность изобретения: система содержит контур подачи жидкого топлива в карбюратор и контур подачи газового топлива, имеющий газовую емкость, редуктор, газопровод с запорным клапаном и автоматический регулятор подачи, управляемым разрежением во впускном коллекторе, причем корпус 16 регулятора снабжен штуцером 17 подвода газа и штуцерами 7 и 8 с каналами, сообщенными с воздушным фильтром и золотниковым формирователем разрежения, а камера корпуса 16 регулятора разделена мембраной 24 на полости, одна из которых сообщена через отверстие 26 с атмосферой, а в другой установлен дозирующий клапан с седлом и подпружиненным запорным элементом 19, закрепленным на штоке 21. В каналах штуцеров 7 и 8 установлены регулировочные элементы 23 в виде игл. Шток 21 снабжен толкателем 25, закрепленным на мембране 24. Один конец пружины 22 соединен со штоком 21, а другой - с корпусом 16 регулятора. Седло 18 дозирующего клапана установлено со стороны штуцера 17 и выполнено с отверстием для прохода штока 21. Посадочная поверхность седла 18 выполнена конической. 2 ил.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая контур подачи жидкого топлива в карбюратор и контур подачи газового топлива, имеющий газовую емкость, редуктор, газопровод с запорным клапаном и автоматический регулятор подачи, управляемый разрежением во впускном коллекторе, причем корпус регулятора снабжен штуцером подвода газа и штуцерами с каналами, сообщенными соответственно с воздушным фильтром и с золотниковым формирователем разрежения, а камера корпуса регулятора разделена мембраной на полости, одна из которых сообщена с атмосферой, а в другой установлен дозирующий клапан с седлом и подпружиненным тарельчатым запорным элементом, закрепленным на штоке, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения регулировочных характеристик, система снабжена установленными в каналах штуцеров регулировочными элементами в виде игл, шток снабжен толкателем, закрепленным на мембране, один конец пружины соединен со штоком, а другой - с корпусом регулятора, седло дозирующего клапана установлено со стороны штуцера подвода газа и выполнено с отверстием для прохода штока, а посадочная поверхность седла выполнена конической.