РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ГАЗОТОПЛИВНЫХ УСТАНОВОК В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОЙ ОБЛАСТИ ТЕХНИКИ Российский патент 2018 года по МПК F02M21/02 G05D16/06 G05D16/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования давления для газотопливных (например, метанных) установок в двигателях внутреннего сгорания, и, в частности, для автотранспортной области техники, имеющему характерные особенности, описанные в ограничительной части основного пункта 1 формулы изобретения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна возможность установки в транспортные средства установок, выполненных с дополнительной возможностью подачи газа на их двигатели, таким образом обеспечивая по существу смешанную подачу или только подачу топливного газа. Установки этого типа обычно образованы баком для газа под высоким давлением, редуктором/регулятором давления, обеспечивающим подходящее давление газа для подачи к двигателю, и несколькими каналами и сопутствующими приспособлениями для обеспечения заправки бака и обеспечения оптимальной работы установки в целом.

Специалисту в области техники известно, что регулятор давления является ключевым компонентом установки для двигателей, работающих на топливных газах. Регулятор давления должен обеспечивать подачу топливного газа в требуемом объеме и под требуемым давлением. В частности, он должен удерживать давление на выходе неизменным:

- в ответ на постепенные изменения давления в давлении на входе и внезапные изменения;

- во время срока эксплуатации самого регулятора;

- в ответ на изменения расхода газа, требуемого двигателем;

- в ответ на постепенные и внезапные изменения в температуре окружающей среды или температуре контура отопления регулятора/редуктора давления.

Регулятор давления также должен обеспечивать чувствительность и возможность быстрого реагирования на требования двигателя. Чувствительность и точность регулятора давления крайне важны для правильной работы питающей установки двигателя с впрыском топлива, так как следует обеспечивать точную дозировку подачи топлива к двигателю.

Известны регуляторы давления, содержащие упругую мембрану с одноступенчатым, двухступенчатым или трехступенчатым понижением давления. Эти регуляторы содержат первую ступень, содержащую первую камеру, находящуюся в сообщении с топливным баком посредством первого клапана, часть внутренней поверхности первой камеры образована первой упругой мембраной. Аналогично первой ступени, последующие ступени также содержат камеру, часть внутренней поверхности которой образована упругой, мембраной.

Регуляторы такой конструкции не всегда могут гарантировать стабильное давление на выходе на протяжении некоторого времени; основные причины этого заключаются в том, что:

- упругая мембрана подвержена воздействию изменениям температуры, а повышения температуры приводят к понижениям давления на выходе;

- изменения давления на входе воздействуют на давление на выходе, особенно в случае одноступенчатого редуктора давления;

- регулирование давления подвержено воздействию перепадам в расходе газа, требуемого двигателем, особенно если требуются высокие уровни расхода;

- мембрана со временем подвержена износу, что приводит к потере ее характеристик прочности и упругости, которые изначально обеспечивают правильное регулирование давления.

Еще один недостаток обычных регуляторов, содержащих упругие мембраны, заключается в более низких показателях прочности и надежности при использовании в установках с впрыском топлива последнего поколения, в которых обычно образуются чрезмерно высокие давления, импульсы и прерывания, которые обычный регулятор, содержащий мембрану, не может быстро компенсировать.

В прошлом для устранения указанных ранее проблем стабилизации давления в различных рабочих условиях использовали различные решения.

Изменения давления в результате изменений температуры, в частности, были устранены посредством коррекции времени впрыскивания через управление электронным блоком управления, или посредством уменьшения диапазона изменений температуры посредством использования термостата, или посредством использования различных технологий регулирования, например поршневой технологии, в которой функция мембраны заменена подвижным поршнем, изготовленным из металлического материала.

Изменения давления на выходе в результате изменений в давлении на входе были частично устранены посредством разделения понижения давление на несколько ступеней; наличие большего количества ступеней обеспечивает более высокий уровень независимости значения давления на входе, однако, следует понимать, что это приводит к соответствующему увеличению размеров, соединений и стоимости регулятора. В качестве альтернативы эта проблема была устранена посредством соответствующей системы компенсации, предотвращающей любое изменение давления на выходе в случае изменения давления на входе.

Понижение давления на выходе по сравнению с требуемым давлением в результате износа мембраны было устранено посредством замены мембраны. Экстремальные гидродинамические условия, воздействию которых подвержена мембрана, ограничивают срок эксплуатации и характеристики со временем, что приводит к необходимости ее замены после заданного количества километров пробега транспортного средства и/или к необходимости ручной повторной калибровки установленного давления, при этом каждый из процессов влечет дополнительные затраты для пользователя системы. В качестве альтернативы были разработаны поршневые регуляторы, не требующие замены частей.

Этими поршневыми регуляторами давления, как указано ранее, устранены некоторые обычные проблемы обычных мембранных регуляторов, однако они имеют более низкие рабочие характеристики в других аспектах. В частности, увеличенное время реакции на требования двигателя, худшие показатели динамической реакции и более высокие внезапные колебания, не поглощаемые мембраной. Экономический аспект также немаловажен, так как поршневой регулятор стоит дороже и требует более сложных технологий производства.

Другие указанные решения требуют наличия множества данных, а электронная обработка этих сигналов по существу увеличивает сложность программного обеспечения и оборудования питающей системы. Известные используемые приводы подвержены воздействию высоких изменений давления и, следовательно, неизбежно более сложные в производстве, что сказывается на стоимости устройства.

В завершение, в последние годы были разработаны электронные регуляторы давления, характеризующиеся возможностью изменения давления, подаваемого к устройствам впрыскивания, в зависимости от заданных данных, таких как параметры двигателя, для расширения диапазона расходов топлива и увеличения стабильности давления на выходе. Основной недостаток этих регуляторов заключается в том, что они требуют большого количества данных и алгоритма управления, обеспечивающего их обработку и подачу правильного сигнала к регулятору для обеспечения соответствия давления на выходе требуемому давлению. Кроме того, в этом случае требуется сложное программное обеспечение и оборудование, что приводит к увеличению стоимости, времени установки и количества проблем. Регулятор имеет больше требуемых параметров для работы и, следовательно, больше возможных причин сбоя в его работе.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретение заключается в создании устройства для регулирования давления, выполненного с возможностью устранения указанных ранее проблем с использованием преимуществ мембранной технологии и простоты в аспекте компонентов и установки обычных регуляторов, при этом также обеспечивая низкую стоимость.

В частности, задачи настоящего изобретение заключаются в:

- обеспечении стабильного давления на выходе в ответ на изменения температуры внешней окружающей среды;

- обеспечении стабильного давления на выходе в ответ на изменения давления на входе;

- обеспечении стабильного давления на выходе в ответ на изменения требуемого потока;

- обеспечении стабильного давления на выходе на протяжении срока эксплуатации регулятора;

- сохранении мембранной технологии и, следовательно, обеспечиваемых ею преимуществ, избегая дорогостоящих операций технического обслуживания;

- создании экономичного устройства, выполненного с возможностью быстрой установки;

- создании устройства, простого в применении и не требующего получения многочисленных данных для его работы, следовательно, уменьшая количество возможных причин сбоя в его работе.

Эти задачи решены посредством устройства для регулирования давления, реализованного в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предложено устройство для регулирования давления для газотопливных установок в двигателях внутреннего сгорания, расположенное между баком для газа под высоким давлением и линией для подачи газа к двигателю, содержащее: по меньшей мере первую ступень для понижения давления газа, имеющую соответствующие впускное и выпускное отверстия для газа, причем впускное отверстие находится в сообщении по текучей среде с баком для газа, давление газа отрегулировано посредством по меньшей мере первой ступени и имеет промежуточное значение между давлением газа до указанного устройства и за указанным устройством; по меньшей мере вторую ступень для регулирования давления газа, содержащую регулирующую упругую мембрану, расположенную за по меньшей мере первой ступенью, причем мембрана отделяет первую и вторую камеру по меньшей мере второй ступени друг от друга, отрегулированный газ подают под промежуточным давлением в первую камеру, а газ поступает из первой камеры под заданным давлением для подачи к двигателю, при этом по меньшей мере вторая ступень имеет соответствующие впускное и выпускное отверстия для газа, причем выпускное отверстие из по меньшей мере второй ступени находится в сообщении по текучей среде с линией для подачи газа к двигателю, при этом устройство содержит вторичный контур, связанный с указанным устройством и параллельно соединенный с по меньшей мере второй ступенью для регулирования давления, содержащий: вспомогательный канал для соединения с сообщением по текучей среде второй камеры по меньшей мере второй ступени с линией для подачи газа к двигателю; клапанный узел, расположенный на вспомогательном канале и содержащий клапанное седло с соответствующим затворным элементом и электромагнитный привод, функционально связанный с затворным элементом для управления последним относительно клапанного седла; привод, управляемый при помощи электронного блока управления, который выполнен с возможностью управления открыванием затворного элемента в соответствии со значением давления на выходе из устройства для регулирования давления газа в первой камере по меньшей мере второй ступени таким образом, чтобы удерживать стабильное значение давления на выходе устройства; при этом устройство также содержит упругие средства, связанные с затворным элементом для его толкания для закрывания клапанного седла в противодействие усилию электромагнита привода, причем электромагнит обеспечен для открывания клапанного седла.

Согласно одному варианту реализации, в устройстве по меньшей мере первая ступень понижения представлена типом, содержащим упругую мембрану.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве по меньшей мере первая ступень понижения представлена поршневым типом.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве для сообщения между первой и второй камерой по меньшей мере второй ступени регулирования выполнен канал.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве канал выполнен в мембране, разделяющей первую и вторую камеру по меньшей мере второй ступени.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве ширина поперечного сечения канала меньше, чем минимальное проходное поперечное сечение, выполненное во вторичном контуре.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве блок управления содержит средства управления приводом для изменения давления на выходе из устройства на заданное количество требуемых значений, т.е. в соответствии с заданной функцией или кривой.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве блок управления содержит средства управления приводом в функциональной зависимости от одного или более из следующих параметров: давление газа на выходе; скорость вращения двигателя; время открывания устройств впрыска газа, содержащихся в двигателе; расход воздуха горения; требуемый момент двигателя.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве управление приводом обеспечивается посредством переменного электрического тока, регулируемого электронным устройством управления.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве регулирующая мембрана функционально присоединена к затворному элементу, выполненному с возможностью взаимодействия с клапанным седлом, образованным на выпускном отверстии из второй ступени, таким образом, чтобы регулировать давление посредством воздействия мембраны на затворный элемент от промежуточного значения на впуске второй ступени к значению давления на выходе из указанного устройства.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве на впускном отверстии первой ступени понижения клапанное седло оснащено соответствующим затворным элементом, выполненным с возможностью скользящего перемещения по направлению к седлу и от него.

Согласно еще одному варианту реализации, в устройстве затворный элемент функционально присоединен к упругой регулирующей давление мембране, расположенной в соответствующем седле, образованном в корпусе первой ступени понижения.

Согласно еще одному варианту реализации, устройство содержит датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления за указанным устройством и передачи сигнала с данными о давлении блоку управления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение более подробно описано в следующем описании предпочтительного варианта реализации изобретения, приведенного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показана общая схема соединений устройства для регулирования давления согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2 показан увеличенный вид в частичном поперечном сечении части диаграммы по фиг. 1.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на прилагаемые чертежи устройство для регулирования давления для автотранспортных установок, содержащих двигатель, работающий на топливном газу, реализованный в соответствии с изобретением, обозначен указателем 10 по всему описанию. Устройство предназначено для расположения между баком для газа (например, метана) под высоким давлением и двигателем, которые не показаны.

Устройство содержит первую ступень 1 понижения давления, находящуюся в сообщении по текучей среде через линию 3 с баком, содержащем находящий под давлением топливный газ; в баке газ находится под давлением Pin.

Впускное и выпускное отверстия в первой ступени 1 обозначены указателями 1а и Несоответственно.

Далее в технологической цепочке за первой ступенью 1 устройство содержит вторую ступень 2 регулирования давления, содержащую соответствующие впускное и выпускное отверстия 2а, 2b.

Впускное отверстие 2а находится в сообщении по текучей среде с выпускным отверстием 1b первой ступени понижения, а выпускное отверстие 2b находится в сообщении по текучей среде с устройством пользователя, т.е. с линей 4 подачи.

Две ступени 1, 2 регулирования могут быть расположены в одном корпусе или, альтернативно, в двух отдельных корпусах устройства.

На впускном отверстии 1а первой ступени 1 понижения клапанное седло 5 оснащено соответствующим затвором 6, выполненным с возможностью скользящего перемещения по направлению к седлу и от него. Этот затвор может быть выполнен с возможностью, например, скольжения вдоль главной оси первой ступени 1 регулирования или параллельно ей. Затворный элемент 6 функционально присоединен к упругой регулирующей давление мембране 7, расположенной в соответствующем седле (изображено схематически и обозначено указателем 1с) в корпусе первой ступени 1 понижения.

В варианте реализации изобретения регулирующая мембрана 7 может также быть выполнена с возможностью перемещения вдоль главной оси первой ступени 1 регулирования или параллельно ей. В предпочтительном варианте реализации изобретения затворный элемент 6 и регулирующая мембрана 7, в частности, выполнены соосно друг другу. В варианте реализации изобретения затворный элемент 6 и регулирующая мембрана 7 механически соединены посредством соединительного штифта или стержня 8. В соответствии с указанной ранее конструкцией перемещение упругой мембраны 7 по направлению к затворному элементу 6 приводит к перемещению затворного элемента 6 от соответствующего седла 5 и, таким образом, к открыванию впускного канала 1а.

Регулирующая мембрана 7 разделяет объем внутренней полости первой ступени 1 на переднюю камеру 11 и заднюю камеру 12, причем впускное и выпускное отверстия 1а, 1b образованы в передней камере.

Контрпружина 13, предназначенная для толкания мембраны 7 по направлению к затворному элементу 6, расположена в задней камере 12. Контрпружина 13 откалибрована в зависимости от требуемого давления на выходе первой ступени (например, составляющего 4 бар в предпочтительном варианте реализации изобретения).

Передняя камера 11 также выполняет функцию "компенсационной камеры", так как в этой камере газ воздействует на мембрану 7 таким образом, чтобы обеспечивать равновесие между последней и контрпружиной 13 под требуемым давлением газа на выходе (обозначенное указателем Pout). Эта передняя камера 11 находится в сообщении через выпускное отверстие 1b с выпускным каналом 14 для газа из первой ступени 1. Давление газа на выходе из первой ступени 1 является отрегулированным давлением Р1 газа в камере 11, составляющим, например 4 бар.

Задняя камера 12 отделена от передней камеры 11 посредством упругой мембраны 7, которая также обеспечивает герметичность между двумя камерами 11, 12. Задняя камера 12 может находиться в сообщении по текучей среде с атмосферой, в результате чего содержащийся в ней воздух будет находиться под атмосферным давлением, или она может находиться в сообщении по текучей среде со впускным коллектором двигателя(не показан), и, в результате, содержащийся в ней воздух будет находиться под указанным впускным коллектором.

Аналогично первой ступени 1, вторая ступень 2 регулирования также образована в корпусе 2с (показан только схематически), объем внутренней полости которого разделен упругой мембраной 15, которая определяет первую (переднюю) камеру 16 и вторую (заднюю) камеру 17. Впускное и выпускное отверстия 2а, 2b образованы в первой камере 16.

Впускное отверстие 2а второй ступени 2 регулирования находится в прямом сообщении по текучей среде с выпускным отверстием 1b первой ступени 1 и с камерой 16 второй ступени 2 без расположенных между ними заграждающих элементов.

Регулирующая мембрана 15 функционально присоединена к затворному элементу 18, предназначенному для заграждения выпускного отверстия 2b второй ступени 2 регулирования. Седло 19, выполненное с возможностью взаимодействия с затвором 18, выполнено на выпускном отверстии 2b, затвор выполнен с возможностью скользящего перемещения по направлению к седлу и от него. Этот затворный элемент 18 может быть выполнен с возможностью, например, скольжения вдоль главной оси второй ступени 2 регулирования или параллельно ей.

Регулирующая мембрана 15 может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль главной оси корпуса второй ступени 2 регулирования или параллельно ей и присоединена к затворному элементу 18 таким образом, чтобы своим перемещением по направлению к затворному элементу обеспечивать толкание последнего к своему седлу 19 и, следовательно, закрывание выпускного канала 2b.

Во второй камере 17 расположена контрпружина 20, обеспечивающая толкание мембраны 15 в переднее положение, т.е. по направлению к затворному элементу 18. Эта контрпружина 13,откалиброванная в зависимости от разницы давления, требуемой для обеспечения открывания клапанного седла 19, присоединена к мембране 15.

Первая передняя камера 17 также выполняет функцию "компенсационной камеры", так как в этой камере газ воздействует на мембрану 15 таким образом, чтобы обеспечивать равновесие между последней и контрпружиной 13, и давлением во второй камере, обозначенным указателем Р3, под требуемым давлением газа на выходе, обозначенным указателем Pout.

В соответствии с главной характерной особенностью изобретения устройство 10 содержит вторичный контур (содействующий главному контуру ступеней регулирования),присоединенный параллельно ко второй ступени 2 регулирования, в соответствии со следующим более подробным описанием.

Вторичный контур, в частности, содержит вспомогательный канал 21 для соединения с сообщением по текучей среде задней второй камеры 17 второй ступени 2 с линией 4 для подачи газа к двигателю, и клапанный узел, расположенный на канале 21. Клапанный узел содержит клапанное седло 22 с соответствующим затвором 23 и электромагнитный привод 24, связанный с затвором для управления последним относительно клапанного седла 22.

Со ссылкой на фиг. 2 электромагнитный привод 24 имеет такую конструкцию, чтобы обеспечивать сообщение впускного канала 25 с задней второй камерой 17 посредством участка 21 канала, и сообщение выпускного канала 26 с каналом линии 4 для подачи газа к блокам впрыскивания (не показано) двигателя через другой вспомогательный участок 21 канала.

Впускной канал 25 находится в сообщении с камерой 27, расположенной за затворным элементом 23 электромагнитного привода. Затвор связан с седлом 22 для воздействия на него и его закрывания. Затворный элемент 23 также связан с контрпружиной 28, выполненной с возможностью перпендикулярного толкания затворного элемента в положение, при нахождении в котором обеспечивается закрывание седла. Такая конфигурация образует электроклапан, связанный с затворным элементом 23 таким образом, чтобы при ненамагниченности электромагнита (электромагнитного привода) обеспечивать поддержание контрпружиной 28 нахождения затворного элемента 23 в закрытом положении, таким образом препятствуя вытеканию жидкости из второй камеры 17.

Клапанное седло 22 выполнено с возможностью открывания посредством питания электромагнита. Это приводит к смещению затворного элемента 23 и, следовательно, открыванию седла 22. При нахождении седла 22 в открытом положении обеспечена возможность прохождения жидкости в канал 4.

В соответствии с изобретением управление приводом 24 осуществляют при помощи электронного блока 30 управления, который, в зависимости от значения давления на выходе из устройства, управляет открыванием затворного элемента 23 для регулирования давления газа во второй камере 17 второй ступени 2 таким образом, чтобы удерживать стабильное значение давления на выходе устройства.

Блок управления предназначен для подачи приводного управляющего сигнала к электроклапану 22-24, при этом сигнал образуется в результате анализа или сравнения значения клапана Pout, измеренного далее в технологической цепочке устройства, например посредством датчика давления, расположенного в блоке впрыскивания, и требуемого значения давления на выходе (предпочтительное значение составляет, например, 2 бар). Датчик давления выполнен с возможностью измерения давления и подачи сигнала с данными об измеренном давлении к блоку управления.

Вторая камера 17 второй ступени 2 также находится в сообщении по текучей среде с соответствующей первой камерой 16 через сквозное отверстие 31 (проходящее, например, через мембрану 15). Ширина поперечного сечения отверстия 31 меньше, чем ширина минимального проходного сечения вторичного контура для обеспечения правильной работы системы в соответствии со следующим более подробным описанием.

При нахождении устройства 10 в нерабочем состоянии и/или если расход газа равен нулю, обеспечивается закрывание клапанного седла 5 впускного канала 1а при удержании мембраны 7 в положении равновесия посредством давления Р1 в камере 11, которое в этом случае является заданным установленным давлением первой ступени 1 (составляющим, например, 4 бар). В этом случае, так как камера 11 присоединена к камере 16, присоединенной к камере 17, которая, в свою очередь, присоединена к камере 27, давление в этих камерах одинаковое, т.е. Р1. Закрывание клапанного седла 19 обеспечивается при воздействии усилия контрпружины 20 на мембрану 15,которая, в свою очередь, механически присоединена к затворному элементу 18. Удержание клапанного седла 22 в закрытом положении обеспечивается при толкании затворного элемента 23 в переднее положение (относительно седла) контрпружиной 28, при этом электроклапан 22-24 ненамагничен.

Следовательно, при запуске системы обеспечивается намагничивание электроклапана 22-24 и, таким образом, обеспечивается возможность открывания затворного элемента 23 привода 24, открывание канала обеспечивает возможность выхода газа из камеры 17 для применения, и, следовательно, обеспечивается понижение давления Р3 газа в камере 17. Как указано ранее, участок отверстия 31 канала между двумя камерами 16, 17 меньше, чем минимальный участок канала во вторичном контуре, в результате чего обеспечивается возможность образования перепада давления между камерами 16, 17, с более высоким давлением в последней, причем перепад обеспечивает возможность открывания седла 19 газом, поступающим из второй ступени 2. На практике это давление перемещает мембрану 15 по направлению к отведенному положению до достижения равновесия с силой пружины 20 и давлением в (задней) второй камере 17, отрегулированном должным образом для образования требуемого давления на выходе. В этом состоянии равновесия мембрана 15 находится в промежуточном положении; в результате также обеспечивается перемещение затворного элемента 18 по направлению к отведенному положению относительно его седла 19, открывая седло.

Газ проходит через канал 4 под отрегулированным давлением Р2 (составляющем 2 бар) к блоку впрыскивания.

Аналогично, во время работы системы равновесие между усилиями, воздействующими на мембрану 15, обеспечивает требуемое давление Р2 на выходе. В частности, усилие, воздействующее на заднюю сторону мембраны 15 (т.е. на поверхность мембраны, обращенную к камере 17), образовано давлением Р3, а также пружиной 20. Управление этим давлением Р3 осуществляется посредством привода 24, управление которым, в свою очередь, осуществляется посредством блока управления в зависимости от сигнала давления Pout; изменения этого давления Р3 обеспечивают возможность удержания требуемого значения давления на выходе.

Эта кинематическая конфигурация подвижных элементов обеспечивает возможность определения правильных относительных положений между затворным элементом 18 и связанным уплотняющим клапанным седлом 19, обеспечивая неизменное давление расхода газа, требуемое для питания двигателя в диапазоне рабочих режимов.

Например, падение давления Pout до значения, составляющего 1,5 бар, относительно требуемого значения, составляющего 2 бар, считывается электронным блоком управления, осуществляющим управление приводом 24 посредством продления открывания затворного элемента 23 для понижения давления Р3, которое приведет к большему открыванию канала через седло 19 для увеличения давления Pout и удержания его требуемого значения, составляющего 2 бар. Управление и компенсация давления, следовательно, осуществляются непосредственно на основании сигнала давления Pout; то есть при изменении, т.е. повышении или понижении, давления Pout по любой из указанных выше причин (износ мембраны, увеличение температуры и т.д.) обеспечивается его незамедлительная компенсация, обеспечивая оптимальную стабильность системы регулирования в любых рабочих условиях.

В частности, если значение давления газа в выпускном канале ниже заданного значения, после падения давления во второй камере 17 обеспечивается толкание мембраной второй ступени упругих средств 20 и, следовательно, открывание затворным элементом 18 канала на выпускном отверстии 2b.

Также следует отметить, что перепад давления между Р2 и Р3 во время работы очень низкий, то есть поток газа между камерой 17 и линией 4 очень низкий. Функция вторичного контура и привода 24 заключается не в обеспечении определенной величины расхода, как в случае известных электронных устройств для регулирования давления, а в изменении давления Р3, обеспечивая возможность образования контура и привода 24 небольших размеров и более простой конструкции, которые, следовательно, имеют более низкую стоимость и более высокий уровень надежности.

Также следует отметить преимущество, которое заключается в конструкции устройства, исключающей необходимость во впускном электроклапане, расположенном в канале высокого давления, так как его функцию выполняет электроклапан 22-24 привода, т.е. при его нахождении в закрытом состоянии воздействующие на него давления обеспечивают удержание обоих затворных элементов 6 и 18 в закрытом положении.

Следовательно, устройство выполнено с возможностью стабильного удержания требуемого давления газа, составляющего, например, 2 бар. В дополнительном варианте реализации изобретения электронный блок управления в дополнение к сигналу давления Pout обрабатывает другие технические данные, такие как один или более из следующих параметров: скорость вращения двигателя, время открывания устройств впрыска газа, содержащихся в двигателе, расход воздуха горения, требуемый момент двигателя. В зависимости от этих данных может быть обеспечено управление приводом 24 для изменения давления Pout на другое требуемое значение, составляющее, например 3 бар, и для стабильного его удержания.

Это второе требуемое значение может иметь значение давления Р1, отрегулированное первой ступенью, в качестве максимального значения.

Также следует отметить, что блок 30 управления может быть преимущественно оснащен средствами для управления приводом 24 для изменения давления на выходе из устройства 10 на заданное некоторое количество требуемых значений, т.е. в соответствии с заданной функцией или кривой.

Более того, в дополнительном варианте реализации изобретения управление приводом 24 обеспечивается посредством переменного электрического тока, регулируемого электронным устройством управления. В этом случае давление на выходе из устройства может, например, пропорционально соответствовать среднему значению тока.

Таким образом, изобретением решены поставленные задачи и обеспечены указанные ранее преимущества по сравнению с известными решениями.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен регулятор (10) давления для газотопливной установки в ДВС, для автотранспортной техники, расположенный между баком для газа под высоким давлением и линией (4) для подачи газа к ДВС. Устройство содержит, по меньшей мере, первую ступень (1) для понижения давления газа с впускным (1а) и выпускным (1b) отверстиями для газа, причем впускное отверстие (1а) находится в сообщении с баком для газа, давление газа регулируется посредством первой ступени (1) до промежуточного первого значения и, по меньшей мере, вторую ступень (2) для регулирования давления газа, расположенную после первой ступени (1), содержащую регулирующую упругую мембрану (15). Мембрана отделяет первую и вторую камеру (16, 17) второй ступени (2), отрегулированный газ подают под промежуточным первым давлением в первую камеру (16), и газ поступает из первой камеры (16) через выпускное (2b) отверстие под заданным давлением для подачи к ДВС. Устройство дополнительно содержит вторичный контур, соединенный со второй ступенью (2) для регулирования давления, содержащий вспомогательный канал (21), предназначенный для соединения второй камеры (17) второй ступени (2) с линией (4) для подачи газа к ДВС, клапанный узел, содержащий клапанное седло (22) с соответствующим затворным элементом (23) и электромагнитный привод (24). Привод (24), управление которым осуществляют при помощи электронного блока (30) управления, который в соответствии с требуемым значением давления на выходе из устройства (10) управляет открыванием затворного элемента (23), для регулирования давления газа в первой камере (16) второй ступени (2) таким образом, чтобы удерживать стабильное значение давления на выходе устройства. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство (10) для регулирования давления для газотопливных установок в двигателях внутреннего сгорания, расположенное между баком для газа под высоким давлением и линией (4) для подачи газа к двигателю, содержащее:

- по меньшей мере первую ступень (1) для понижения давления газа, имеющую соответствующие впускное (1а) и выпускное (1b) отверстия для газа, причем впускное отверстие (1а) находится в сообщении по текучей среде с баком для газа, давление газа отрегулировано посредством по меньшей мере первой ступени (1) и имеет промежуточное значение между давлением газа до указанного устройства и за указанным устройством,

- по меньшей мере вторую ступень (2) для регулирования давления газа, содержащую регулирующую упругую мембрану (15), расположенную за по меньшей мере первой ступенью (1), причем мембрана отделяет первую и вторую камеру (16, 17) по меньшей мере второй ступени (2) друг от друга, отрегулированный газ подают под промежуточным давлением в первую камеру (16), а газ поступает из первой камеры (16) под заданным давлением для подачи к двигателю,

при этом по меньшей мере вторая ступень (2) имеет соответствующие впускное (2а) и выпускное (2b) отверстия для газа, причем выпускное отверстие (2b) из по меньшей мере второй ступени (2) находится в сообщении по текучей среде с линией (4) для подачи газа к двигателю,

отличающееся тем, что оно содержит вторичный контур, связанный с указанным устройством, параллельно соединенный с по меньшей мере второй ступенью (2) для регулирования давления и содержащий:

- вспомогательный канал (21) для соединения с сообщением по текучей среде второй камеры (17) по меньшей мере второй ступени (2) с линией (4) для подачи газа к двигателю,

- клапанный узел, расположенный на вспомогательном канале (21) и содержащий клапанное седло (22) с соответствующим затворным элементом (23) и электромагнитный привод (24), функционально связанный с затворным элементом (23) для управления последним относительно клапанного седла (22),

- привод (24), управляемый при помощи электронного блока (30) управления, который выполнен с возможностью управления открыванием затворного элемента (23) в соответствии со значением давления на выходе из устройства (10) для регулирования давления газа в первой камере (16) по меньшей мере второй ступени (2) таким образом, чтобы удерживать стабильное значение давления на выходе устройства; при этом устройство (10) также содержит упругие средства (28), связанные с затворным элементом (23) для его толкания для закрывания клапанного седла (22) в противодействие усилию электромагнита привода (24), причем электромагнит обеспечен для открывания клапанного седла (22).

2. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере первая ступень (1) понижения представлена типом, содержащим упругую мембрану.

3. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере первая ступень (1) понижения представлена поршневым типом.

4. Устройство по п. 1, в котором для сообщения между первой и второй камерой (16, 17) по меньшей мере второй ступени (2) регулирования выполнен канал (31).

5. Устройство по п. 4, в котором канал (31) выполнен в мембране (15), разделяющей первую и вторую камеру (16, 17) по меньшей мере второй ступени (2).

6. Устройство по п. 4, в котором ширина поперечного сечения канала (31) меньше, чем минимальное проходное поперечное сечение, выполненное во вторичном контуре.

7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, в котором блок (30) управления содержит средства управления приводом (24) для изменения давления на выходе из устройства (10) на заданное количество требуемых значений, т.е. в соответствии с заданной функцией или кривой.

8. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором блок (30) управления содержит средства управления приводом (24) в функциональной зависимости от одного или более из следующих параметров:

- давление газа на выходе,

- скорость вращения двигателя,

- время открывания устройств впрыска газа, содержащихся в двигателе,

- расход воздуха горения,

- требуемый момент двигателя.

9. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором управление приводом (24) обеспечивается посредством переменного электрического тока, регулируемого электронным устройством управления.

10. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором регулирующая мембрана (15) функционально присоединена к затворному элементу (18), выполненному с возможностью взаимодействия с клапанным седлом (19), образованным на выпускном отверстии (2b) из второй ступени, таким образом, чтобы регулировать давление посредством воздействия мембраны (15) на затворный элемент (18) от промежуточного значения на впуске второй ступени к значению давления на выходе из указанного устройства.

11. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором на впускном отверстии (1а) первой ступени понижения клапанное седло (5) оснащено соответствующим затворным элементом (6), выполненным с возможностью скользящего перемещения по направлению к седлу и от него.

12. Устройство по п. 11, в котором затворный элемент (6) функционально присоединен к упругой регулирующей давление мембране (7), расположенной в соответствующем седле, образованном в корпусе первой ступени (1) понижения.

13. Устройство по любому из пп. 1-6, 12, содержащее датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления (Pout) за указанным устройством и передачи сигнала с данными о давлении (Pout) блоку (30) управления.