ДВУХТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02M21/06 F02D19/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двухтопливным системам питания для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Известна двухтопливная система питания для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, содержащая один газовый баллон с вентилем и заправочным устройством, вентиляционное устройство, газовый трубопровод с установленными на нем газовым электромагнитным клапаном и газовым редуктором, связанный с газовым баллоном и двигателем, бензобак, бензопровод с установленным на последнем бензиновым электромагнитным клапаном, связанный с бензобаком и двигателем, переключатель вида топлива, подключенный через электрическую цепь к газовому и бензиновому клапанам (авторское свидетельство СССР N 1815394, М. кл. F 02 M 21/02, 1993 г.).

Недостатком известной системы питания является сложность конструктивного выполнения и неоптимальное дозирование газа и бензина на различных режимах работы.

Известна двухтопливная система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая два контура подачи жидкого и газообразного топлива, включающих источник газа - баллоны с заправочным устройством, сообщенным через расходный вентиль и магистраль высокого давления с редуктором высокого давления, дозатор газа и электромагнитный газовый клапан с фильтром, с двухступенчатым редуктором низкого давления, сообщенным с карбюратором-смесителем, бензиновый бак, сообщенный через бензопровод, бензиновый насос, электромагнитный бензиновый клапан с фильтром, с карбюратором-смесителем, при этом двухступенчатый газовый редуктор низкого давления снабжен управляющей пневматической камерой и газосмесительной проставкой, дозатор газа снабжен мембраной с жестким центром, размещенной с образованием управляющей бензиновой камеры и кинематически связанной через шток с запорным клапаном и сообщенной с поплавковой камерой карбюратора-смесителя, входной полостью с магистральным и бинарным жиклерами, выходной полостью с центральным и обводным жиклерами, сообщенную с главным воздушным каналом, и газовым экономайзером, снабженным мембраной с жестким центром, размещенной с образованием управляющей газовой камеры и кинематически связанной через шток с запорным элементом и нагруженной с двух ее сторон пружинами (патент РФ N 2101542, М.кл. F 02 M 21/00, публ. 1998 г.).

Недостатком известной системы является сложность ее конструктивного выполнения.

Задачей создания предлагаемого изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых в системах питания автомобильных двигателей внутреннего сгорания, и создание экономичной, надежно работающей двухтопливной системы питания для автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

В двухтопливной системе питания для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, содержащей по меньшей мере один баллон с газом, газовый трубопровод с установленными на нем отсечным газовым электромагнитным клапаном, подогревателем газа, газовым регулятором давления, электромагнитным дозирующим клапаном, устройством подвода газа к впускному коллектору двигателя, бензобак, сообщенный бензопроводом с установленными на нем бензиновым насосом, фильтром, бензиновым электромагнитным клапаном с устройством подвода бензина во впускной коллектор двигателя, и электронный блок управления, связанный электрической цепью с функциональными элементами, газовый регулятор давления выполнен с двумя жестко соединенными по центру мембранами разного диаметра, подпружиненными в сторону образованной между ними глухой камеры, отделяющей полость регулятора, сообщенную газовым трубопроводом с электромагнитным дозирующим клапаном, от полости регулятора, сообщенной со впускным коллектором двигателя, который соединен с устройством подвода газа через газосмесительную проставку, подключенную к электромагнитному дозирующему клапану и выполненную в виде жестко соединенных между собой пакета из трех пластин и коробообразного корпуса, содержащего входной штуцер, подключенный к электромагнитному дозирующему клапану, и газовую полость, сообщенную с входным отверстием, выполненным в примыкающей к корпусу пластине, при этом крайние в пакете пластины имеют по два соосных окна, а средняя пластина выполнена с отверстием, образующим в пакете замкнутую щель, причем окна в крайних пластинах и входное отверстие в примыкающей к корпусу пластине расположены в пакете в пределах конфигурации отверстия в средней пластине, а отношение эквивалентного диаметра "d" щели в пакете к ее высоте "h" выбрано из соотношения d/h=15 - 20.

Подогреватель газа выполнен в виде участка газового трубопровода и охватывающего его с зазором гибкого рукава, на концах которого размещены тройники с входным и выходным штуцерами каждый, подключенные к системе охлаждения двигателя, причем отношение длины участка трубопровода подогревателя газа к его наружному диаметру выбрано в пределах 80 - 100.

Бензиновый электромагнитный клапан содержит корпус из магнитного материала, электромагнитную обмотку с изолирующей втулкой и соосно расположенные магнитный полюс со сквозным осевым каналом подвода топлива и сердечник с плоским запорным элементом, взаимодействующим с седлом клапана, при этом в корпусе между изолирующей втулкой электромагнитной обмотки и охватываемыми ею неподвижным полюсом и сердечником установлена немагнитная направляющая втулка, связанная посредством резьбовых соединений с одной стороны с полюсом, а с другой стороны - со штуцером, содержащим опорное седло клапана с отверстием и сквозной осевой канал подачи топлива, причем сердечник выполнен с глухой осевой расточкой, двумя сообщенными с ней радиальными каналами и имеет на наружном диаметре в части, обращенной к полюсу, цилиндрическую проточку для размещения пружины, взаимодействующей с торцом полюса, а плоский запорный элемент закреплен на торце сердечника посредством колпачка, завальцованного в кольцевой канавке сердечника.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двухтопливной системы питания для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 - регулятор давления, на фиг. 3 - газосмесительная проставка в сборе, на фиг. 4 - вид А на фиг. 3, на фиг. 5 - средняя пластина газосмесительной проставки, на фиг. 6 - примыкающая к корпусу проставки пластина, на фиг. 7 - подогреватель газа, на фиг. 8 - бензиновый электромагнитный клапан.

Двухтопливная система питания содержит баллон 1 с газом, заправочное устройство 2, расходный вентиль 3, указатель количества газа 4 с предохранительным и обратным клапанами, вентиляционное устройство 5, последовательно соединенные газовым трубопроводом 6 отсечной газовый электромагнитный клапан 7, подогреватель газа 8 и регулятор давления 9, сообщенный с впускным коллектором 10 двигателя 11 через электромагнитный дозирующий клапан 12 и устройство подвода газа 13, бензобак 14, сообщенный бензопроводом 15 с установленными на нем фильтром 16, бензонасосом 17, бензиновым электромагнитным клапаном 18 через устройство подвода бензина 19 во впускной коллектор 10 двигателя, и электронный блок управления 20, связанный электрической цепью с газовым 7 и бензиновым 18 электромагнитными клапанами, с электромагнитным дозирующим клапаном 12 и с катушкой зажигания 21.

Газовый регулятор давления 9 содержит блок из двух жестко соединенных по центру мембран 22 и 23 разной эффективной площади, кинематически связанных с запорным элементом 25 впускного клапана, сообщенного с газовым трубопроводом 6. Между мембранами 22 и 23 образована глухая камера 26, отделяющая полость 27 регулятора давления, примыкающую к мембране меньшего диаметра и сообщенную с электромагнитным дозирующим клапаном 12, от полости 28 регулятора, сообщенной трубопроводом 29 с впускным коллектором 10 двигателя. Обе мембраны 22 и 23 подпружинены в сторону глухой камеры пружинами 30 и 31 соответственно.

Устройство подвода газа 13 к впускному коллектору 10 содержит газосмесительную проставку 32, подключенную к электромагнитному дозирующему клапану 12 и выполненную в виде жестко соединенных друг с другом пакета 33 из трех пластин и коробообразного корпуса 34, содержащего входной штуцер 35, газовую полость 36, сообщенную с входным отверстием 37, выполненным в примыкающей к корпусу пластине 38. Крайние в пакете пластины 38 и 39 имеют по два соосно расположенных в пакете окна 40, 41 и 42, 43 соответственно. Средняя в пакете пластина 44 выполнена с отверстием 45, образующим в пакете щель 46. Окна 40, 41, 42, 43 в крайних в пакете пластинах 38 и 39 и входное отверстие 37 в примыкающей к корпусу пластине 38 расположены в пакете в пределах конфигурации отверстия 45 в средней пластине 44, а отношение эквивалентного диаметра "d" щели 46 к ее высоте "h" выбрано из соотношения d/h = 15 - 20.

Подогреватель газа 8 выполнен в виде участка 47 газового трубопровода 6, вставленного с кольцевым зазором в гибкий рукав 48, на концах которого установлены тройники 49 и 50, сообщенные с системой охлаждения двигателя. Отношение длины "l" участка 47 газового трубопровода к его наружному диаметру "D" выбрано из соотношения l/D = 80-100.

Бензиновый электромагнитный клапан 18 содержит корпус 51 из магнитного материала, в котором коаксиально размещены электромагнитная обмотка 52 и внутри нее соосно расположенные магнитный неподвижный полюс 53, немагнитная втулка 54 и подпружиненный сердечник 55. В полюсе 53 выполнены каналы 56, в сердечнике 55 выполнены осевой канал 57 и два радиальных канала 58, на внешней стороне втулки 54 закреплен выходной штуцер 59, содержащий седло 60, взаимодействующее с запорным элементом 61, закрепленным на торце сердечника 55.

Электронный блок управления 20 снабжен переключателем вида топлива 62.

Двухтопливная система питания автомобильного двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При запуске двигателя в положении переключателя видов топлива 62 на отметке "газ" на электронном блоке управления 20, газ из баллона 1 поступает через расходный вентиль 4, трубопровод 6, отсечной газовый электромагнитный клапан 7, подогреватель газа 8 в регулятор давления 9.

Конструкция подогревателя газа 8 обеспечивает необходимые условия теплообмена в системе газ - трубопровод - жидкость и предотвращает обмерзание запорного элемента 25 впускного клапана регулятора давления 9.

В регуляторе давления 9 газ воздействует на блок из двух жестко соединенных по центру мембран 22 и 23 разного диаметра (с разными эффективными площадями), кинематически связанных с запорным элементом 25 впускного клапана, с усилием, определяемым жесткостью пружин 30 и 31, разницей давлений во впускном коллекторе 10, сообщенном трубопроводом 29 с полостью 28 регулятора 9 и глухой камерой 26, исключающей влияние на работу регулятора 9 атмосферного давления, что приводит к изменению давления в полости 27 регулятора, сообщенной с электромагнитным дозирующим клапаном 12, расход газа через который задается от электронного блока управления 20, синхронизирующим сигналом для которого являются электрические импульсы, приходящие на низковольтную обмотку катушки зажигания 21.

Далее газ поступает к впускному коллектору 10 через устройство подвода газа 13, которое содержит газосмесительную проставку 32, обеспечивающую при минимальном газодинамическом сопротивлении проточной части устройства смешение газа с воздухом в центральной части впускного коллектора 10 и надежный запуск холодного двигателя.

При переводе переключателя видов топлива 62 в положение "Бензин" на электронном блоке управления 20, бензин из бензобака 14 поступает по бензопроводу 15 с установленными на нем фильтром 16, бензонасосом 17 в бензиновый электромагнитный клапан 18 и далее через устройство подвода бензина 19 во впускной коллектор двигателя.

Предложенная двухтопливная система питания обеспечивает цикловую подачу газового топлива непосредственно во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, что позволяет резко уменьшить выбросы вредных веществ с выхлопными газами в атмосферу.

Предложенная система конструктивно проста, надежна и может быть использована практически на всех типах и марках автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двухтопливным системам питания для автомобильных двигателей. В двухтопливной системе пита- ния, содержащей газовый трубопровод и бензопровод, газовый регулятор давления выполнен с двумя жестко соединенными по центру мембранами разного диаметра, подпружиненными в сторону образованной между ними глухой камеры, отделяющей полость регулятора, сообщенную газовым трубопроводом с электромагнитным дозирующим клапаном, от полости регулятора, сообщенной с впускным коллектором двигателя. Последний соединен с устройством подвода газа через газосмесительную проставку, подключенную к электромагнитному дозирующему клапану и выполненную в виде жестко соединенных между собой пакета из трех пластин и коробообразного корпуса. Корпус содержит входной штуцер, подключенный к электромагнитному дозирующему клапану, и газовую полость, сообщенную с входным отверстием, выполненным в примыкающей к корпусу пластине. Крайние в пакете пластины имеют по два соосных окна, а средняя пластина выполнена с отверстием, образующим в пакете замкнутую щель. Окна в крайних пластинах и входное отверстие в примыкающей к корпусу пластине расположены в пакете в пределах конфигурации отверстия в средней пластине. Технический результат заключается в повышении экономичности и надежности в работе. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Двухтопливная система питания для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере один баллон с газом, газовый трубопровод с установленным на нем отсечным газовым электромагнитным клапаном, подогревателем газа, газовым регулятором давления, электромагнитным дозирующим клапаном, устройством подвода газа к впускному коллектору двигателя, бензобак, сообщенный бензопроводом с установленными на нем бензиновым насосом, фильтром, бензиновым электромагнитным клапаном с устройством подвода бензина во впускной коллектор двигателя, и электронный блок управления, связанный электрической цепью с функциональными элементами, отличающаяся тем, что газовый регулятор давления содержит две жестко соединенные по центру мембраны разного диаметра, подпружиненные в сторону образованной между ними глухой камеры, отделяющей полость регулятора, сообщенную газовым трубопроводом с электромагнитным дозирующим клапаном, от полости регулятора, сообщенной с впускным коллектором двигателя, соединенным с устройством подвода газа через газосмесительную проставку, подключенную к электромагнитному дозирующему клапану и выполненную в виде жестко соединенных между собой пакета из трех пластин и коробообразного корпуса, содержащего входной штуцер, подключенный к электромагнитному дозирующему клапану, и газовую полость, сообщенную с входным отверстием, выполненным в примыкающей к корпусу пластине, при
этом крайние в пакете пластины имеют по два соосных окна, а средняя пластина выполнена с отверстием, образующим в пакете замкнутую щель, причем окна в крайних пластинах и входное отверстие в примыкающей к корпусу пластине расположены в пакете в пределах конфигурации отверстия в средней пластине, при этом отношение эквивалентного диаметра d щели в пакете к ее высоте h выбрано в пределах 15 - 20. 2. Двухтопливная система питания по п.1, отличающаяся тем, что подогреватель газа выполнен в виде участка газового трубопровода и охватывающего его с зазором гибкого рукава, на концах которого размещены тройники с входным и выходным штуцерами каждый, подключенные к системе охлаждения двигателя, причем отношение длины участка трубопровода подогревателя газа к его наружному диаметру выбрано в пределах 80 - 100. 3. Двухтопливная система питания по п.1, отличающаяся тем, что бензиновый электромагнитный клапан содержит корпус из магнитного материала, электромагнитную обмотку с изолирующей втулкой и соосно расположенные магнитный полюс со сквозным осевым каналом подвода топлива и сердечник с плоским запорным элементом, взаимодействующим с седлом клапана, при этом в корпусе между изолирующей втулкой электромагнитной обмотки и охватываемыми ею неподвижным полюсом и сердечником установлена немагнитная направляющая втулка, связанная посредством резьбовых соединений с одной стороны с полюсом, а с другой стороны - со штуцером, содержащим опорное седло клапана с отверстием и сквозной осевой канал подачи топлива, причем сердечник выполнен с глухой осевой расточкой, двумя сообщенными с ней радиальными каналами и имеет на наружном диаметре в части, обращенной к полюсу, цилиндрическую проточку для размещения пружины, взаимодействующей с торцом полюса, а плоский запорный элемент закреплен на торце сердечника посредством колпачка, завальцованного в кольцевой канавке сердечника.