ДОЗИРУЮЩЕЕ ЭКОНОМАЙЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК F02M21/02 F02D19/02 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к газовым двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно - к устройствам для регулирования давления топливного газа в газовых двигателях внутреннего сгорания.

Известен экономайзер с пневматическим приводом для обогащения горючей смеси в бензиновом двигателе внутреннего сгорания, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрика с размещенным в нем поршеньком со штоком и нажимной тарелкой и уравновешивающей пружиной, клапан экономайзера с нажимной пружиной, калиброванное отверстие жиклера экономайзера с распылителем и вакуумный канал для сообщения задроссельного пространства карбюратора с надпоршеньковой полостью цилиндрика (Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Автомобильные двигатели внутреннего сгорания - М.: Высшая школа, 1970, с. 265 - 270).

Однако известный экономайзер с пневматическим приводом для обогащения горючей смеси в бензиновом двигателе внутреннего сгорания обладает рядом существенных недостатков. Эти недостатки заключаются в том, что наличие регулирующих устройств в виде клапанов, требующих в свою очередь для их герметизации дополнительных усилий уравновешивающих пружин, делает конструкцию экономайзера недостаточно надежной. Кроме того, с точки зрения конструкции, регулирующие устройства, выполненные в виде клапанов, не в состоянии обеспечить плавности и точности регулирования подачи газа в двигатель на заданном режиме в течение продолжительного времени. Наличие отверстий мощностной и экономической регулировок экономайзера в виде жиклеров предъявляет повышенные требования к точности их изготовления в процессе производства. И, наконец, сложность регулировки экономайзера в процессе его эксплуатации.

Из известных дозирующих экономайзерных устройств с пневматическим приводом для обогащения горючей смеси в газовых двигателях внутреннего сгорания наиболее близким по технической сущности и по достигаемому результату является дозирующее экономайзерное устройство, содержащее корпус экономайзера с внутренней полостью и с размещенным в ней чувствительным элементом, кинематически связанным с регулирующим устройством давления газа и нагруженными соответственно уравновешивающими пружинами, крышку корпуса экономайзера с пневмоприводом и патрубок для выхода газа из полости экономайзера к корбюратору-смесителю, дозирующее устройство, выполненное в виде пластины с размещенными в ней двумя дозирующими отверстиями постоянного сечения (Кленников Е. В., Мартиров О.П., Крылов М.Ф. Газобаллонные автомобили: Техническая эксплуатация. - М.: Транспорт, 1986, с. 35 - 37).

Однако известные дозирующие экономайзерные устройства обладают рядом существенных недостатков. Эти недостатки заключаются в том, что наличие чувствительных элементов в виде диафрагм, а регулирующих устройств в виде клапанов, требующих в свою очередь для их герметизации дополнительных усилий уравновешивающих пружин, делает конструкцию дозирующего экономайзерного устройства недостаточного надежной. Кроме того, с точки зрения конструкции диафрагмы из резины и ткани обладают нестабильной характеристикой и ограниченным ходом, что не обеспечивает требуемой точности и стабильности подачи необходимой порции топливного газа на заданном режиме в течение продолжительного времени.

Для повышения надежности конструкции дозирующего экономайзерного устройства, а также повышения точности и стабильности обогащения горючей смеси до состава, необходимого для получения максимальной мощности при полном открытии дроссельной заслонки или открытии, близком к нему в течение продолжительного времени, в известном дозирующем экономайзерном устройстве, содержащем корпус экономайзера с внутренней полостью и с размещенным в ней чувствительным элементом, кинематически связанным с регулирующим устройством давления газа и нагруженными соответственно уравновешивающими пружинами, крышку корпуса экономайзера с пневмоприводом и патрубком для выхода газа из полости экономайзера к карбюратору-смесителю и дозирующее устройство, выполненное в виде пластины с размещенными в ней двумя отверстиями постоянного сечения, корпус дозирующего экономайзера устройства в средней своей части выполнен в виде цилиндрических расточек различных сечений, в одной из которых - большего сечения - размещен чувствительный элемент, выполненный в виде поршня, снабженного уравновешивающей пружиной и регулировочным винтом, в другой - меньшего сечения - размещено регулирующее устройство давления газа, выполненное в виде золотника со штоком, упором и уравновешивающей пружиной, на наружной поверхности золотника выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, причем золотник с помощью штока, упора и пружины кинематически связан с поршнем, в расточке меньшего сечения выполнен радиальный канал, снабженный винтом мощностной регулировки качества горючей смеси, цилиндрическая расточка меньшего сечения своей внутренней полостью сообщена с внутренней газовой полостью дозирующего экономайзерного устройства, внутри которой выполнен прилив с внутренним каналом, снабженным винтом экономической регулировки качества горючей смеси, надпоршневое пространство снабжено каналом для сообщения с задроссельным пространством карбюратора-смесителя и вакуумной полостью разгрузочного устройства регулятора давления газа, пространство под поршнем снабжено отверстием для сообщения с атмосферой, внутренняя полость дозирующего экономайзерного устройства снабжена отверстием для подачи газа к карбюратору-смесителю.

На чертеже схематично показано дозирующее экономайзерное устройство. Дозирующее экономайзерное устройство состоит из корпуса 1, внутренняя полость которого в средней своей части выполнена в виде цилиндрических расточек различных сечений 2 и 3, в одной из которых - большего сечения 2 - размещен чувствительный элемент, выполненный в виде поршня 4, снабженного с одной стороны уравновешивающей пружиной 5 и регулировочным винтом 6, установленным в крышке 7, с другой - меньшего сечения 3 - размещено регулирующее устройство давления газа, выполненное в виде золотника 8 со штоком 9, упором 10 и уравновешивающей конической пружиной 11.

На наружной поверхности золотника 8 выполнена кольцевая проточка 12 с радиальными каналами 13, а по оси - осевой канал 14, сообщенный с радиальными каналами 13. Золотник 8 с помощью штока 9, упора 10 и пружины 11 кинематически связан с поршнем 4.

В расточке меньшего сечения 3 выполнен радиальный клапан 15, снабженный винтом мощностной регулировки качества горючей смеси 16.

Цилиндрическая расточка меньшего сечения 3 своей внутренней полостью сообщена с внутренней газовой полостью 17 дозирующего экономайзерного устройства.

Внутри газовой полости 17 выполнен прилив 18 с внутренним каналом 19, снабженным винтом экономической регулировки качества горючей смеси 20.

Между корпусом дозирующего экономайзерного устройства 1 и корпусом газового редуктора низкого давления 21 установлена пластина 22 с отверстиями 23 и 24, с помощью которых через отверстия 25 и 26 в корпусе газового редуктора 21 осуществляется сообщение полости низкого давления 27 регулятора 21 соответственно через канал 19 с газовой полостью 17 и через каналы 28 и 29 с газовой полостью 30.

Надпоршневое пространство (вакуумная полость) 31 сбоку снабжено отверстием 32, через которое оно вакуумной трубкой 33 сообщено с вакуумной полостью разгрузочного устройства регулятора низкого давления (на чертеже не показано) и с помощью вакуумной трубки 34 - с задроссельным пространством карбюратора-смесителя (не показано).

Пространство 35 под поршнем 4 снабжено отверстием 36 для сообщения его с атмосферой.

Газовая полость 17 сбоку снабжена отверстием 37, с помощью которого через трубопровод 38 осуществляется подача топливного газа в карбюратор-смеситель (на чертеже не показано).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Двигатель не работает. Газовая магистраль (не показано) открыта. Золотник 8 экономайзерного устройства вследствие разности усилий пружин 5 и 11 открыт. Во всех полостях регулятора (не показано) давление равно атмосферному.

В процессе пуска двигателя возникающее за дроссельной заслонкой (на чертеже не показано) разрежение через вакуумный трубопровод 34 передается в вакуумную полость (надпоршневое пространство) 31. Под действием разрежения, возникающего в полости 31, поршень 4, сжимая пружину 5, перемещается вверх и разгружает золотник 8 от действия усилия, создаваемого пружиной 5 и действующего через упор 10 и шток 9 на золотник 8. Под действием усилия разжимающейся при этом конической пружины 11 золотник 8 перемещается вверх и закрывает канал 15.

В процессе пуска, как и на всех режимах, кроме режимов полного открытия дроссельной заслонки, газ поступает из полости низкого давления 27 регулятора (на чертеже не показано) в основной газовый трубопровод 38 и далее к смесителю (на чертеже не показано) только через отверстие 23 экономической регулировки дозирующего экономайзерного устройства.

При работе двигателя на режиме холостого хода золотник 8 экономайзера закрыт под действием высокого разрежения, возникающего за дроссельной заслонкой и передающегося в вакуумную полость 31, и конической пружины 11. Возникающая сила, равная разности сил от давления на поршень 4, действующая снизу вверх, больше разности сил отжатия пружин 5 и 11, действующая сверху вниз. На этом режиме двигатель работает на обедненной горючей смеси.

При работе двигателя на частичных нагрузках дроссельная заслонка (на чертеже не показано) прикрыта. Разрежение из задроссельного пространства через вакуумный трубопровод 34 передается в вакуумную полость 31 дозирующего экономайзерного устройства и через трубопровод 33 в вакуумную полость разгрузочного устройства регулятора низкого давления (не показано). Золотник 8 закрыт под действием конической пружины 11. Подача газа из регулятора низкого давления к карбюратору-смесителю (не показано) осуществляется через отверстие постоянного сечения 23, канал 19 с регулировочным винтом 20, газовую полость 17, отверстие 37 и трубопровод 38. При этом горючая смесь имеет обедненный состав, соответствующий наиболее экономичной работе двигателя на данном виде топлива.

По мере дальнейшего открытия дроссельной заслонки (не показано) разрежение в диффузоре-смесителе (не показано) возрастает, а разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается. Золотник 8 на режимах частичных нагрузок остается закрытым. Этому способствует его настройка, определяемая соотношением усилий пружин 5 и 11. Это соотношение подобрано таким образом, при котором на режимах частичных нагрузок разрежение за дроссельной заслонкой, передающееся к вакуумной полости 31, еще достаточно для удержания поршня 4 в верхнем положении. При таком положении золотник 8 под действием усилия сжатия пружины 11 закрыт. В связи с этим весь газ, поступающий из полости 27 регулятора низкого давления к смесителю (на черт. не показано) через дозирующее экономайзерное устройство, проходит через отверстие 23 пластины 22. Размер проходного сечения этого отверстия и положение винта 20 выбрано с таким расчетом, чтобы на всех режимах частичных нагрузок двигатель работал на обедненной горючей смеси. Это обеспечивает его экономичную работу.

При работе двигателя на режиме полной мощности (на режимах, близких к полному открытию дросселя) падает разрежение за дроссельной заслонкой и в полости 31 экономайзера. В действие вступает экономайзер. На этих режимах разрежение за дроссельной заслонкой становится недостаточным для удержания поршня 4 в верхнем положении. Вследствие этого сила от разности давлений на поршень 4 снизу становится недостаточной для удержания золотника 8 в закрытом положении. Под действием усилия пружины 5 поршень 4 перемещается вниз и открывает золотник 8. Через открывшийся золотник 8 из полости низкого давления 27 регулятора (не показан) через отверстие постоянного сечения 24, каналы 28, 29 и канал 15 с регулировочным винтом 16 начинает поступать дополнительная порция топливного газа к смесителю (не показан). Количество газа при этом дозируется определенным положением регулировочного винта 16 в канале 15 мощностной регулировки. Увеличение общей подачи газа регулятором низкого давления за счет дополнительной подачи газа через отверстие 24, каналы 28, 29, 15, 13 и 14 приводит к обогащению горючей смеси, что обеспечивает получение от двигателя максимальной мощности. Состав обогащенной смеси определяется пропускной способностью обоих отверстий 23 и 24 и положением регулировочных винтов 16 и 20, так как топливо через них проходит параллельно.

На всех режимах работы двигателя, кроме режимов, соответствующих полному открытию дроссельной заслонки, проход газа через отверстие 24 мощностной регулировки закрыт. Это обеспечивается с помощью связанного с поршнем 4 золотника 8, который закрывается на всех режимах, кроме режимов полного открытия дроссельной заслонки (не показано), под действием разрежения, возникающего в задроссельном пространстве при работе двигателя.

Устройство предназначено для регулирования давления топливного газа в газовых двигателях внутреннего сгорания. Корпус дозирующего экономайзерного устройства в средней своей части выполнен в виде цилиндрических расточек различных сечений. В расточке большего сечения размещен чувствительный элемент, выполненный в виде поршня, снабженного уравновешивающей пружиной и регулировочным винтом, установленным в крышке. В другой расточке меньшего сечения размещено регулирующее устройство давления газа, выполненное в виде золотника со штоком, упором и уравновешивающей пружиной. На наружной поверхности золотника выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, а по оси - осевой канал, сообщенный с радиальными каналами. Золотник кинематически связан с поршнем. В расточке меньшего сечения выполнен радиальный канал, снабженный винтом мощностной регулировки качества горючей смеси. Цилиндрическая расточка меньшего сечения своей внутренней полостью сообщена с внутренней газовой полостью дозирующего экономайзерного устройства. Газовая полость сообщена с карбюратором-смесителем. Технический результат заключается в повышении надежности экономайзера, а также в повышении точности и стабильности обогащения горючей смеси. 1 ил.

Дозирующее экономайзерное устройство, содержащее корпус экономайзера с внутренней полостью и с размещенными в ней чувствительными элементами, кинематически связанными с регулирующим устройством давления газа и нагруженными соответственно уравновешивающими пружинами, крышку корпуса экономайзера с пневмоприводом и патрубок для выхода газа из полости экономайзера к карбюратору-смесителю и дозирующее устройство, выполненное в виде пластины с размещенными в ней двумя отверстиями постоянного сечения, отличающееся тем, что корпус дозирующего экономайзерного устройства в средней своей части выполнен в виде цилиндрических расточек различных сечений, в одной из которых - большего сечения - размещен чувствительный элемент, выполненный в виде поршня, снабженного уравновешивающей пружиной и регулировочным винтом, в другой - меньшего сечения - размещено регулирующее устройство давления газа, выполненное в виде золотника со штоком, упором, и уравновешивающей пружиной, на наружной поверхности золотника выполнена кольцевая проточка с радиальными каналами, а по оси - осевой канал, сообщенный с радиальными каналами, причем золотник с помощью штока, упора и пружины кинематически связан с поршнем, в расточке меньшего сечения выполнен радиальный канал, снабженный винтом мощностной регулировки качества горючей смеси, цилиндрическая расточка меньшего сечения своей внутренней полостью сообщена с внутренней газовой полостью дозирующего экономайзерного устройства, внутри которой выполнен прилив с внутренним каналом, снабженным винтом экономической регулировки качества горючей смеси, надпоршневое пространство снабжено отверстием для сообщения с задроссельным пространством карбюратора-смесителя и вакуумной полостью разгрузочного устройства регулятора давления газа, пространство под поршнем снабжено отверстием для сообщения с атмосферой, внутренняя полость дозирующего экономайзерного устройства снабжена отверстием для подачи газа к карбюратору-смесителю.