ГАЗОВАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02M31/18 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к газовым системам питания двигателей внутреннего сгорания и может использовано на поршневом мотокомпрессоре.

Известна газовая система питания, содержащая механизм газораспределения, установленный на рабочих цилиндрах, газогенератор, подсоединенный к выхлопному патрубку рабочих цилиндров, трубки подвода жидкого топлива и отвода газа из газогенератора (см. патент США N 4333422, МПК F 02 B 43/00, 1982 г.).

Недостаток известной системы питания является недостаточная эффективность ее работы вследствие повышенного расхода топлива.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы системы.

Поставленная задача решается тем, что газовая система содержит механизм газораспределения, установленный на рабочих цилиндрах, газогенератор, подсоединенный к выхлопному патрубку рабочих цилиндров, трубки подвода жидкого топлива и отвода газа из газогенератора, причем система установлена на мотокомпрессоре и снабжена пусковым баллоном и насос-регулятором, подающим топливо на газогенератор, а на трубках отвода газа установлены запорные краны с возможностью подачи газа на регулятор, механизм газораспределения и пусковой баллон.

Для подачи газа в рабочие цилиндры на мотокомпрессоре установлен механизм газораспределения, содержащий корпус, куда установлен кулачковый механизм, который передает движение от кривошипа запорным клапанам с помощью кулачков и вилок через пару конических и пару цилиндрических шестерен, причем на корпусе выполнена литьем бобышка, в отверстие которой посажена втулка, куда установлен золотник с пружиной, которые изменяют расход газа в рабочих цилиндрах.

Для подачи и автоматического отключения жидкого топлива на рабочем цилиндре установлен насос-регулятор, собранный единым узлом из двух корпусов, в корпус насоса установлены поршень, выполненный за одно целое с плунжером, два клапана, входной и нагнетательный, на стержни которых установлены пружины и упор, в корпус регулятора установлен поршень, выполненный за одно целое с золотником, на стержень которого посажен упор, причем корпус закрыт крышками, на одной из которых установлен регулируемый упор, между упорами установлена пружина.

Для превращения жидкого топлива в газообразное, к выхлопному патрубку мотокомпрессора подсоединен газогенератор, выполненный разборной конструкции и содержащий баллон и теплообменник, выполненный сварным узлом из трубы, диффузора и форсунки, отлитой за одно целое с завихрителем, причем теплообменник установлен диффузором в отверстие крышки, на которой подсоединены трубки подвода жидкого топлива и отвода газа из газогенератора.

На фиг. 1 показана газовая система питания; на фиг. 2 - механизм газораспределения, разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 3 - механизм газораспределения, разрез Г-Г фиг. 2; на фиг. 4 - механизм газораспределения, разрез Д-Д фиг, 2; на фиг. 5 - механизм газораспределения, разрез В-В фиг. 1; на фиг. 6 - регулятор; фиг. 7 - насос-регулятор; фиг. 8 - насос; фиг. 9 - газогенератор; фиг. 10 - разрез А-А фиг. 9,
Газовая система питания установлена на мотокомпрессоре, который содержит корпус 1, выполненный литьем (фиг. 1). На корпусе 1 установлены параллельно два рабочих цилиндра 2 и два компрессорных цилиндра 3. Внутри корпуса 1 установлен кривошип 4 с двумя шатунами 5. На вал кривошипа 4 посажен маховик 6. Внутри цилиндров 2, 3 перемещаются поршни, которые посажены на штоки 7. Кривошип 4 соединен со штоками шарнирно с помощью шатунов и вилок, закрепленных жестко на штоках (фиг. 1).

Сверху на рабочих цилиндрах 2 установлен механизм газораспределения 8, а снизу закреплен выхлопной патрубок 9, к которому подсоединен газогенератор 10. Сверху на каждом компрессорном цилиндре 3 установлены входные патрубки 11, а снизу закреплен нагнетательный (выходной) патрубок 12. На рабочем цилиндре 2 установлен насос-регулятор 13, 14 (фиг. 1: насос 13, регулятор 14).

Принцип работы газовой системы питания.

Жидкое топливо из бака 15 по трубке 16 поступает к насосу-регулятору 13, 14 (фиг. 1). По трубке 17 насос подает топливо на газогенератор 10, где жидкое топливо превращается в газообразное (фиг. 9 и принцип работы, приведенный ниже).

По трубке 18 газ поступает на запорный кран 19. При запуске кран 19 открывают, и газ под давлением поступает по трубкам 20, 21 на регулятор 14 и механизм газораспределения 8 (фиг. 1).

Во время работы мотокомпрессора кран 22 открывают, и газ под давлением поступает по трубке 23 на пусковой баллон 24. При наполнении баллона газом с давлением 6...8 кг/см² кран 22 перекрывают. Для определения давления на баллоне установлен манометр 25. Баллон нужен при первоначальном запуске мотокомпрессора, когда в газогенераторе еще нет газа, а также в случае резкого снижения давления в газогенераторе при затяжном запуске.

Вращение от кривошипа 4 передается на механизм газораспределения 8 через пару конических шестерен 26, 27. Движение поршней синхронизировано с вращением шестерен и движением кулачков и клапанов в механизме газораспределения (фиг. 2, 3, 4, 5).

При движении поршня "А" открывается отверстие "Б", и газ поступает в полость цилиндра (фиг. 1). Поршень движется вперед, перекрывая отверстие "Б". Производится сжатие рабочей смеси. В конце движения поршня на свечу подается электроток от магнето, которое установлено на корпусе 1 под маховиком 6. Рабочая смесь запаливается, производится рабочий ход поршня, и цикл повторяется вновь во втором цилиндре (см. фиг. 1).

Вся энергия передается от рабочего поршня через шток 7 компрессорному поршню. В цилиндре 3 производится сжатие воздуха, который истекает через клапан 28 и нагнетательный патрубок 12 (фиг. 1). К патрубку подсоединен реактивный движитель, в полость которого поступает сжатый воздух.

Механизм газораспределения.

Механизм содержит корпус 29, выполненный литьем (фиг. 2, 3, 4, 5). За одно целое с корпусом отлиты две стойки "В", служащие опорами для крепления корпуса (фиг. 2, 4). В корпусе выполнены литьем каналы "Г", "Д", "Е" подвода газа (см. фиг. 4, 5, 6). На корпусе имеется бобышка "Ж", к которой подсоединена трубка 21 подвода газа (фиг. 1, 5). На корпусе имеется бобышка "З", в отверстие которой посажено кольцо 30, куда установлена резиновая манжета 31. На торце бобышки "З" закреплен фланец 32. Сверху корпус закрыт крышкой 33. На крышке и корпусе установлены две заглушки 34. 35, служащие для залива и слива масла (фиг. 3).

В корпусе установлен кулачковый механизм, содержащий кронштейн 36, пару цилиндрических шестерен 37, 38, эксцентриковый кулачок 39, две вилки 40 и пружины сжатия 41 (фиг. 2, 3).

На ось эксцентрикового кулачка 39 посажена шестерня 37, а в отверстие кронштейна установлена шестерня 38. В отверстие кронштейна установлены две вилки 40, на оси которых посажены ролики 42. На вилки 40 посажены кулачки 43, имеющие скосы под углом 25^o. На кулачки 43 и в заглушки 44 установлены пружины 41, обеспечивающие постоянный контакт роликам 42 с эксцентриковым кулачком 39 (фиг. 2). В отверстие стоек "В" посажены втулки 45 и седла 46 (фиг. 4). Во втулки и седла установлены клапана 47, на концах которых навинчены тарелки 48 и установлены пружины 49, обеспечивающие постоянный контакт клапаном 47 с кулачками 43 и седлами 46.

В отверстие бобышки "Ж" посажена втулка 50, куда установлен золотник 51 (фиг. 5). С двух сторон бобышки установлены заглушки 52. ограничивающие длину хода золотника. На заглушке установлен винт 53, регулирующий длину хода золотника. На золотнике выполнены два отверстия: пусковое "И" и рабочее "К". Золотник имеет стержень, на который посажена пружина 54, обеспечивающая золотнику возвратный ход. На стержень навинчена гайка 55 с тросиком 56. Тросик подсоединения к рычагу и рукоятке управления мотокомпрессора.

Принцип работы механизма.

Вращение от кривошипа 4 передается через пару конических шестерен 26, 27 (фиг. 1, 3). При вращении шестерни 37 кулачок 39 передает движение вилкам 40 (фиг. 2). Вилки, сжимая пружины 41, передают движение клапанами 47 через кулачки 43 (фиг. 4).

Вращение кулачка 39 синхронизировано с движением поршней. Каждый полуоборот кулачка равен одному рабочему ходу поршня.

В полость "Л" стойки "Л" поступает газ, движущийся по каналам "Г", "Д", "Е". При движении вилки 40 кулачок 43 нажимает на клапан 47, сжимая пружину 49 (фиг. 2, 4). Клапан открывает отверстие седла 46, и газ поступает из полости "Л" через отверстие "Б" в полость рабочего цилиндра (фиг. 1, 4). Итак, за каждый оборот кулачка 39 производится открытие двух клапанов и два рабочих хода поршней.

Рукояткой управления производится плавный поворот рычага, который соединен с золотником 51 через тросик 56 (фиг. 5). На золотнике выполнены два отверстия: пусковое "И" и рабочее "К". Оба отверстия перекрыты втулкой 50, на которой выполнено отверстие "М". Газ движется по каналам "Г", "Д", "Е", заполняя полость "Л" (фиг. 4, 5). При открытии клапана 47 газ поступает из полости "Л" в полость цилиндра через отверстие "Б" (фиг. 1, 4). Производится запуск мотокомпрессора, это малый газ. С поворотом рычага открывается отверстие "К", и расход газа увеличивается за счет увеличения проходного сечения двух отверстий "К", "И", мотокомпрессор выходит на номинальный режим работы. При обратном повороте рычага обороты снижаются, отверстие "К" перекрывается. Отверстие "И" открывается, и мотокомпрессор снова выходит на малый газ. При полном перекрытии отверстий "И", "К" мотокомпрессор останавливается.

Насос-регулятор.

Насос-регулятор собран единым узлом и содержит два корпуса 57, 58, которые соединены между собой штуцерами 59, 60 (фиг. 7). Между штуцерами установлено уплотнительное кольцо 61. К штуцеру 62 подсоединяется трубка подвода жидкого топлива. К штуцеру 63 подсоединяется трубка отвода жидкого топлива. Между штуцером и ниппелем 64 установлено кольцо 65. Крышка 66 имеет штуцер 67, к которому подсоединяется трубка подвода газа (см. фиг. 7). Корпус 57 насоса имеет цилиндр, который выполнен литьем за одно целое с корпусом (фиг. 8). В цилиндр установлен поршень 68, выполненный за одно целое с плунжером "М". На стержень поршня установлена пружина 69. Цилиндр закрыт крышкой 70, между которой установлено кольцо 71. Крышка имеет штуцер, с помощью которого насос крепится на рабочем цилиндре мотокомпрессора (фиг. 1). В корпус установлены две втулки, которые имеют бобышки с посадочными отверстиями. В бобышку втулки 72 установлен входной клапан 73 (фиг. 8). В бобышку втулки 74 установлен нагнетательный клапан 75. На корпусе и втулке 76 выполнены посадочные отверстия, куда установлены клапана своими конусными головками (фиг. 8).

На стержень клапана 73 установлены тарельчатые пружины 77, обеспечивающие клапану свободное открытие при всасывании топлива. На стержень клапана навинчена гайка 78, обеспечивающая регулировку усилия пружин 77. На стержень клапана 75 установлен упор 79 (фиг. 8). С двух сторон корпус закрыт крышками 80, 81. Между крышкой 80 и втулкой 75 установлена втулка 82. На крышке установлен упор 83. Между упорами установлена пружина 84, обеспечивающая необходимое усилие для плотного закрытия клапана 76 и обеспечения давления топлива в газогенераторе.

Регулятор содержит корпус 58, в который установлен поршень 85, выполненный за одно целое с золотником 86 (фиг. 6). На стержень золотника посажен упор 87. С двух сторон корпус закрыт крышками 88, 89. На крышке 88 установлен упор 90 и гайка 91. Между упорами установлена пружина 92, обеспечивающая постоянное давление в газогенераторе (фиг. 6).

Между крышками и корпусом установлены уплотнительные кольца 93.

Принцип работы насоса-регулятора.

Насос-регулятор установлен на рабочем цилиндре мотокомпрессора (фиг. 1). Полость "Н" насоса сообщается с полостью продувочного канала "О" мотокомпрессора (фиг. 8. 1). При движении плунжера "М" в канале "П" создается давление воздуха 4,5 кг/см². Под усилием давления поршень 68 вместе с плунжером "М" сжимает топливо в канале "П" (фиг. 8). Клапан 73 прижат к втулке 76. Клапан 75 открыт, и топливо перетекает из канала "П" в полость "С". Из полости "С" топливо поступает под давлением через штуцеры 59 и 63 корпус регулятора в газогенератор (фиг. 7), где превращается в газообразное топливо.

При движении поршня 68 воздух истекает из полости "Р" цилиндра через отверстия "Т" (фиг. 8). При обратном движении плунжера "М" в канале "П" давление воздуха снижается (фиг. 8). Под усилием пружины 69 поршень 68 вместе с плунжером возвращается в исходное положение (фиг. 8). В канале "П" создается разряжение. Входной клапан 73 открывается, и топливо из полости "У" перетекает в канал "П". При движении поршня 68 вниз цикл повторяется вновь. В полость "У" топливо поступает самотеком из бака через штуцер 62 (фиг. 7).

Регулятор обеспечивает автоматическую работу газогенератора, т. е. обеспечивает постоянство давления газа в баллоне генератора. Из газогенератора 10 газ подводится по трубкам 18, 20 в полость "Ф" регулятора (фиг. 1, 6). Под давлением газа поршень 85 вместе с золотником 83 движется, сжимая пружину 92 (фиг. 6). Золотник открывает отверстия каналов "Ц", и топливо под давлением поступает в топливную форсунку газогенератора, где оно превращается в газообразное топливо. Из газогенератора 10 газ подводится по трубкам 18, 21 на механизм газораспределения 8 (фиг. 1).

Когда мотокомпрессор работает, давление газа в генераторе понижается, следовательно, и в полости "Ф" регулятора (фиг. 6) давление газа тоже понизится. Под действием усилия пружины 92 поршень 85 движется в исходное положение, и отверстия каналов "Х", "Ц" снова перекрываются золотником. Поступление топлива в газогенератор прекращается.

Газогенератор.

Газогенератор выполнен по форме баллона, разборным узлом и содержит корпус 94, крышку 95, стакан 96 и теплообменник 97 (см. фиг. 9). Корпус выполнен из стали и соединен со стаканом сваркой. На корпусе закреплена крышка 96. Теплообменник выполнен из алюминия сварным узлом и содержит трубу 98, диффузор 99, форсунку 100 и завихритель 101. Форсунка 100 выполнена литьем за одно целое с завихрителем 101. Завихритель имеет 12 лопаток (пластинок "Н"), которые установлены под углом 25^oC относительно оси трубы 98 (фиг. 9, 10).

На форсунке выполнен кольцевой канал "L" подвода жидкого топлива и восемь отверстий, которые сообщаются с каналом "L". На форсунке и крышке 95 выполнены посадочные отверстия, куда установлен переходник 102 (трубка), к которому подсоединена трубка 103 подвода жидкого топлива (фиг. 9).

На крышке 95 выполнен фланец "N" с посадочным отверстием, куда установлен диффузор 99, с помощью которого генератор подсоединен к выхлопному патрубку 9 мотокомпрессора. На крышке 95 выполнена бобышка с отверстием, куда ввернут штуцер, к которому подсоединена трубка 104 отвода газа (фиг. 9).

На стакане 96 выполнена горловина "F", на которой нарезана резьба, обеспечивающая соединение с теплообменником 97. На стакане выполнены фланец "R" и центрирующий поясок "V", с помощью которых генератор установлен на корпусе реактивного движителя. По разъемам крышки 95, диффузора 99 и горловины "F" установлены уплотнительные кольца 105.

Принцип работы газогенератора.

От насоса-регулятора жидкое топливо подается по трубке 103 в полость форсунки 100. Под давлением топливо распыляется на мелкие капли, которые соприкасаются с нагретой поверхностью теплообменника 97. Капли быстро поглощают тепло, превращаясь в пар, а затем в газ (фиг. 9). В течение 4...5 секунд работы генератора в баллоне накапливается газ. Давление газа повышается и при достижении 8...10 кг/см² насос-регулятор отключает подачу жидкого топлива.

По трубкам 18, 20, 21 газ из баллона подводится на регулятор и механизм газораспределения (фиг. 1). Во время работы мотокомпрессора давление газа в баллоне понижается, а насос-регулятор автоматически включает подачу жидкого топлива. Итак, процесс теплопередачи и поступления газа в цилиндры мотокомпрессора повторяется вновь. При газообразовании происходит выделение смол, которые покрывают плотным слоем внутренние поверхности баллона и теплообменника. Поэтому необходимо производить очистку поверхностей баллона.

С этой целью генератор выполнен разъемным.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано на поршневом мотокомпрессоре. Газовая система содержит механизм газораспределения, установленный на рабочих цилиндрах, газогенератор, подсоединенный к выхлопному патрубку рабочих цилиндров и трубки подвода жидкого топлива и отвода газа из газогенератора. Система установлена на мотокомпрессоре и снабжена пусковым баллоном и насос-регулятором, подающим топлива на газогенератор. На трубках отвода газа установлены запорные краны с возможностью подачи газа на регулятор, механизм газораспределения и пусковой баллон. Технический результат заключается в повышении эффективности работы системы. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Газовая система питания, содержащая механизм газораспределения, установленный на рабочих цилиндрах, газогенератор, подсоединенный к выхлопному патрубку рабочих цилиндров, трубки подвода жидкого топлива и отвода газа из газогенератора, отличающаяся тем, что она установлена на мотокомпрессоре и снабжена пусковым баллоном и насос-регулятором, подающим топливо на газогенератор, причем на трубках отвода газа установлены запорные краны с возможностью подачи газа на регулятор, механизм газораспределения и пусковой баллон. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что механизм газораспределения содержит корпус, в котором установлен кулачковый механизм, передающий движение от кривошипа запорным клапанам с помощью кулачков и вилок через пару конических и пару цилиндрических шестерен, причем на корпусе литьем выполнена бобышка, в отверстие которой посажена втулка, куда установлен золотник с пружиной, которые изменяют расход газа в рабочих цилиндрах. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что на рабочем цилиндре установлен насос-регулятор, собранный единым узлом из двух корпусов, в корпус насоса установлены поршень, выполненный за одно целое с плунжером, два клапана, входной и нагнетательный, на стержни которых установлены пружины и упор, в корпус регулятора установлен поршень, выполненный за одно целое с золотником, на стержень которого посажен упор, причем корпус закрыт крышками, на одной из которых установлен регулируемый упор, между упорами установлена пружина. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что газогенератор выполнен разборной конструкции и содержит баллон и теплообменник, выполненный сварным узлом из трубы, диффузора и форсунки, отлитой за одно целое с завихрителем, причем теплообменник установлен диффузором в отверстие крышки, на которой подсоединены трубки подвода жидкого топлива и отвода газа из газогенератора.