СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЖИДКИМ И ГАЗООБРАЗНЫМ ТОПЛИВОМ Российский патент 1998 года по МПК F02M13/08 F02M21/02 F02B69/04 

Изобретение относится к силовым установкам, работающим на продуктах сгорания, и может быть использовано для регулирования двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего одновременно на бензине и на пропан-бутане.

Такие системы могут быть использованы для оснащения автомобилей и стационарных установок с карбюраторными ДВС, работающих с использованием, как правило, неэтилированных прямогонных низкооктановых бензинов и, преимущественно, пропан-бутана и эксплуатируемых в условиях с повышенными требованиями к токсичности выхлопных газов, т.е. в городской черте, в курортных зонах и т.п.

Известна система питания ДВС [1] содержащая контур подачи жидкого топлива, включающий бензобак, сообщенный через поплавковую камеру и главную дозирующую систему с диффузором карбюратора, и контур подачи газового топлива, включающий сообщенные между собой последовательно установленные газовый баллон, редуктор, газопровод с электромагнитными клапанами подачи газового топлива в воздушный фильтр и в задроссельное пространство карбюратора. Клапан подачи газового топлива управляется коммутационным реле через датчик открытия дроссельной заслонки. При использовании описанной системы установлено, что состав горючей смеси в долях бензина и газа на разных мощностях и скоростных режимах работы ДВС меняется, так как неизменному количеству вдуваемого в полость воздушного фильтра газа на различных режимах работы ДВС соответствует различное количество бензина, поступающего в диффузор карбюратора под воздействием разрежения, создаваемого потоком газовоздушной смеси в малом диффузоре, что приводит к изменению качества горючей смеси по крайней мере ее октанового числа. Указанный недостаток сужает область экономических, эксплуатационных и экологических показателей применения данной системы и видов используемых жидких топлив.

Известна система питания ДВС жидким и газообразным топливом [2]
Система выполнена на основе карбюратора-смесителя, на входы которого подключены: воздушный фильтр, полость которого сообщается со смесительной камерой, по крайней мере, через один воздушный канал главной дозирующей системы карбюратора и один воздушный жиклер эмульсионного колодца, бензобак, бензопровод от которого сообщается со смесительной камерой через поплавковую камеру и эмульсионный колодец. Баллон с газообразным топливом, оборудованный газовым редуктором, подключен к смесительной камере через дифференциально-вакуумный регулятор расход газа, который по управляющим входам подключен к малому диффузору и задроссельному пространству карбюратора-смесителя, а по исполнительному выходу подачи газа через клапан-регулятор к полости смесительной камеры. При этом воздушный жиклер эмульсионного колодца снабжен регулятором проходного сечения в виде иглы с ручным тросовым приводом, а жиклер холостого хода карбюратора заглушен.

В ходе эксплуатации этой системы определено, что она не обеспечивает регулировку оптимального состава горючей смеси и ее стабильного качества во всем диапазоне режимов работы ДВС по экологическим показателям, так как изменение количества подачи газа в карбюратор-смеситель задается автоматически только величиной разрежения в малом диффузоре, а количество подаваемого бензина определяется и уровнем бензина в эмульсионном колодце, который, в свою очередь, зависит от проходного сечения воздушного жиклера, изменяемого регулятором в виде иглы с ручным тросовым приводом, перемещаемой по субъективным ощущениям оператора (например, водителем автомобиля), а это не позволяет осуществлять непрерывную регулировку оптимального качества горючей смеси, что приводит к снижению экономических показателей работы ДВС.

Изобретением решена задача создания системы питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, которая непрерывно и независимо от оператора автоматически поддерживает заранее заданное соотношение в рабочей смеси долей топлива и воздуха, что позволяет избежать переобогащения рабочей смеси на переходных режимах работы ДВС, а следовательно, улучшить экологические и экономические показатели работы в целом.

Для решения поставленной задачи система питания ДВС содержит регулятор расхода газообразного горючего, карбюратор, имеющий поплавковую камеру, фильтр очистки воздуха, эмульсионный колодец, воздушный жиклер переменного сечения, дроссельную заслонку, малый диффузор и соединительные магистрали. При этом система снабжена приспособлением для автоматического регулирования проходного сечения воздушного жиклера, выполненным в виде камеры, герметично разделенной упругой оболочкой на две полости, одна из которых посредством вентиля соединена с зоной минимального давления диффузора, а другая сообщена с полостью фильтра. При применении двойного диффузора первая полость соединена с зоной минимального давления малого диффузора. Запорный орган, непосредственно изменяющий проходное сечение жиклера выполнен в виде иглы переменного сечения, которое образовано скошенной поверхностью. Запорный орган может быть выполнен в виде подъемного клапана, шиберной заслонки или крана.

Упругую оболочку целесообразно выполнить в виде сильфона, подпружиненного к стенке камеры посредством пружины регулируемой жесткости. Упругая оболочка может быть выполнена в некоторых случаях в виде мембраны с переменной толщиной стенки. Центр оболочки выполнен более жестким за счет соединения с элементами крепления иглы, допускающими ее перемещение в осевом направлении при настройке перед эксплуатацией.

Такая конструкция системы питания позволяет осуществить автоматическое поддержание оптимального, с точки зрения экологии и экономичности, состава горючей смеси для работы ДВС на всех режимах. Это обусловлено наличием непрерывной и непосредственной связи между положением элемента, дозирующего подачу газа и положением регулятора проходного сечения воздушного жиклера по вакууму в малом диффузоре. Подача газа через дифференциально-вакуумный регулятор также возрастает, а подача жидкого топлива через эмульсионный колодец уменьшается от максимального до установленного заранее предела.

Таким образом, каждому значению величины подачи газа соответствует определенное количество жидкого топлива при установленном объеме воздуха.

На фиг. 1 представлена гидравлическая схема системы питания ДВС; на фиг. 2 конструкция жиклера с приводом.

Система питания содержит (фиг. 1) карбюратор 1, соединенный каналом 2 с воздушным фильтром 3 и связанный магистралью 4 с дифференциально-вакуумным регулятором 5, расхода газа.

Карбюратор 1 имеет поплавковую камеру 6, соединенную с топливным баком (не показан), эмульсионный колодец 7, воздушный жиклер 8 переменного сечения, дроссельную заслонку 9, двойной диффузор, состоящий из малого диффузора 10 и большого диффузора 11, камеру 12 смешения, расположенную между малым диффузором 10 и дроссельной заслонкой 9.

Жиклер 8 выполнен в виде трубки 13, внутри которой расположена игла 14, связанная с приспособлением 15 для автоматического регулирования проходного сечения.

Дифференциально-вакуумный регулятор 15 имеет впускной клапан 11, шток 13 которого связан с пневмоприводом в виде сильфона 14, отделяющего полость 15, соединенную с полостью 16 воздушного фильтра 3, от полости 17, соединенной с полостью 18 малого диффузора 10, и дозирующий клапан 17.

Выход 18 клапана 16 соединен с камерой 12 смешения карбюратора 1, а его вход 19 соединен через отсечный клапан 20 и редуктор 25 с баллоном 22.

Шток 23 клапана 16 связан с первым пневмоприводом, выполненным в виде сильфона 24, отделяющего полость 25, соединенную с полостью воздушного фильтра 3, от полости 26, соединенной с зоной минимального давления малого диффузора 10.

Величина хода штока 23 клапана 16 подобрана так, что сохраняется постоянным соотношение газ-воздух в горючей смеси на большей части режимов работы ДВС.

Дозирующий клапан 17 имеет подвижное седло 27, которое связано с вторым пневмоприводом, выполненным в виде сильфона 28, отделяющего полость 29, соединенную с пространством за дроссельной заслонкой 9 карбюратора 1, от полости 30, соединенной с входом 19 клапана 16.

Приспособление 15 выполнено (фиг. 2) в виде камеры, герметично разделенной упругим сильфоном 31, на две полости 32, 33. Сильфон 31 отжат от стенки камеры пружиной 34 регулируемой жесткости. Полость 32 соединена посредством вентиля 35 с зоной минимального давления малого диффузора 10. Полость 33 соединена через отверстие 36 в трубке 13 с полостью воздушного фильтра 3.

Исполнительный элемент приспособления 15 для автоматического регулирования проходного сечения воздушного жиклера 8 выполнен в виде иглы 14 с заостренным концом, который образован скошенной поверхностью.

Жесткость пружины 31 можно регулировать с помощью нажимной втулки 37, установленной на резьбе в шайбе 38, которая предназначена для герметичного соединения внешнего края сильфона 31 со стенкой камеры.

Внутренний край сильфона 31 предназначен для герметичного соединения с иглой 14 посредством опорной втулки 35.

Площадь жиклера 8 и отверстий 36, а также форма заостренного конца иглы 14 подобраны так, что соотношение бензин-воздух остается постоянным на основных режимах работы ДВС.

Система питания работает следующим образом.

Холостой ход. При работе ДВС на холостом ходу (фиг. 1) дроссельная заслонка 9 полностью прикрыта. Величина разрежения, создаваемого движущимся потоком воздуха, близка к нулю. Управляющее воздействие в полостях 16 регулятора 5 и в полости 32 приспособления 15 также равно нулю. Клапан 16 закрыт. Уровень топлива в эмульсионном колодце 7 равен уровню топлива в поплавковой камере 6. Таким образом, ни газообразное, ни жидкое топливо в главную дозирующую систему карбюратора 1 не поступает. Жиклер 8 заглушен иглой 14. В пространстве 9 за дросселем, а соответственно и в полости 29, создается разрежение, которое, воздействуя на сильфон 28, открывает дозирующий клапан 17 подачи газа за счет смещения седла 27, что обеспечивает сообщение полости 30 с полостью 29 дифференциально-вакуумного регулятора 5. Газ поступает в малом количестве за дроссельную заслонку 9. Количество газа регулируется автоматически величиной разрежения в задроссельном пространстве карбюратора, задавшего ход седлу 27 дозирующего клапана 17. Поступающий газ смешивается с воздухом, проходящим в задроссельное пространство по каналам системы холостого хода, и представляет собой горючую смесь для работы ДВС в этом режиме.

Работа автомобильного ДВС в режиме торможения двигателем (принудительный холостой ход).

Работа системы в этом режиме отличается от работы на холостом ходу только более высокой величиной разрежения, создаваемого ДВС в задроссельном пространстве карбюратора 1. Пол действием максимального разрежения сильфон 28 создает седлу 27 максимально возможное перемещение. При этом нижнее поле седла 27 надвигается на цилиндрическую часть направляющего штока. Дозирующий клапан 17 перекрывает подачу газа в задроссельное пространство карбюратора 1.

Работа под нагрузкой. Во время работы ДВС по мере открытия дроссельной заслонки 9 увеличивается разрежение в малом диффузоре 10, а следовательно, увеличивается и поступление жидкого топлива из эмульсионного колодца 7 в камеру 12 смешения через канал распыления. Одновременно при этом происходит снижение давления в полости 26 регулятора 5 расхода газа. Сильфон 24 сжимается и перемещает шток 23 клапана 16, открывая подачу газа от выхода 18 в камеру 12 смешения. Соотношение бензин-воздух и газ-воздух в камере 12 смешения взаимозависимы и могут устанавливаться непосредственно на ДВС.

Таким образом, заявляемая система питания обеспечивает подачу газового и жидкого топлива пропорционально расходу воздуха в заранее заданных соотношениях газ-бензин и воздух-топливо. Система позволяет осуществлять регулировку ДВС по экологическим показателям на всех режимах его работы, использовать низкооктановые бензины, существенно снижая эксплуатационные затраты.

Использование: изобретение относится к силовым установкам, работающим на продуктах сгорания, и может быть использовано для регулирования двигателя внутреннего сгорания, работающего одновременно на бензине и на пропан-бутане. Сущность изобретения: система содержит карбюратор с камерой смешения газообразного топлива, поступающего от регулятора расхода газа, и жидкого топлива, поступающего из малого диффузора, сообщенного с эмульсионной камерой, имеющей жиклер с приспособлением регулирования проходного сечения. Система предназначена для поддерживания оптимального качества к горючей смеси бензин - газ - воздух на различных режимах работы. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Система питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, содержащая регулятор расхода газа, фильтр очистки воздуха, карбюратор, имеющий поплавковую камеру, эмульсионный колодец, воздушный жиклер переменного сечения, дроссельную заслонку, диффузор и соединительные магистрали, отличающаяся тем, что она снабжена приспособлением для автоматического регулирования проходного сечения воздушного жиклера, выполненным в виде камеры, герметично разделенной упругой оболочкой на две полости, одна из которых посредством вентиля соединена с зоной минимального давления диффузора, а другая сообщена с полостью фильтра. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что исполнительный элемент приспособления для автоматического регулирования проходного сечения воздушного жиклера выполнен в виде иглы переменного сечения с одной стороны, взаимосвязанной другой стороной с жестким центром упругой оболочки. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что переменное сечение иглы образовано скошенной поверхностью. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упругая оболочка выполнена в виде сильфона. 5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что сильфон выполнен подпружиненным от стенки камеры посредством пружины регулируемой жесткости.