Способ формирования рабочей смеси газового двигателя и вариант устройства системы питания Российский патент 2018 года по МПК F02M21/04 

Область техники.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройству газо-воздушных дозаторов и смесителей, и может быть использовано в системах питания автомобилей работающих на газообразном топливе.

Уровень техники.

В практике машиностроения известны некоторые конструктивные решения, авторы которых пытаются добиться точного дозирования газа на разных режимах работы двигателя механическим путем, которые близки к данному предлагаемому техническому решению. Патент №2037637 «газовоздушный смеситель для двигателя внутреннего сгорания» от 29.01.1988 г. - попытка чисто механическим путем увязать количество газа и воздуха на различных режимах работы двигателя. Очень сложное в исполнении и использовании механическое устройство. Множество регулировок (как минимум 5). Зазоры между поршнями и втулкой должны быть минимальными. Точнее, их не должно быть вовсе, так как в противном случае газ будет попадать в воздушные каналы, а воздух в газовые. При этом трение между поршнями и втулкой должно быть минимальным, чтобы не влиять на работу системы, а это предполагает смазку и так далее. Патент №2029127 «устройство для подачи газа в двигатель внутреннего сгорания» от 20.02.1991 - использование обратной связи в виде разряжения из за дроссельной заслонки. Данное устройство не регулирует качество рабочей смеси на разных режимах работы двигателя. Оно представляет собой усовершенствованный газовый редуктор с двумя дополнительными регулировочными камерами сложной конструкции для подачи газа в обычный карбюратор.

Раскрытие изобретения.

- наличие конструктивных элементов;

- характеристики элемента и их взаимосвязь.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением является упрощение системы питания автомобиля и, следовательно, уменьшение затрат на изготовление двигателя, а также затрат на его дальнейшую эксплуатацию с сохранением основных характеристик, таких как мощность, экономичность, соответствие экологическим нормам, за счет изначально заложенного в конструкцию дозатора-смесителя необходимого соотношения газа и воздуха в рабочей смеси.

Сущность технического решения состоит в том, что устройство системы питания газового двигателя содержит воздушный фильтр, газовый редуктор, согласующий редуктор, корпус дозатора- смесителя и блок жиклеров, где рабочая смесь формируется в необходимой пропорции при прохождении газа и воздуха через блок жиклеров состоящий из газовых и воздушных жиклеров по меньшей мере в соотношении 1/10, имеющих одинаковую пропускную способность.

Краткое описание чертежей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг. 1 - система питания.

Осуществление изобретения.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройству газо-воздушных дозаторов и смесителей, и может быть использовано в системах питания автомобилей работающих на газообразном топливе.

Устройство содержит газовый редуктор (1), согласующий редуктор (2), дозатор смеситель (3), состоящий из корпуса дозатора- смесителя и размещенного в нем блока жиклеров (5, 6) и воздушный фильтр (4).

Корпус дозатора смесителя установлен на место штатного карбюратора и представляет собой металлический стакан конической формы с двумя фланцами (не указано): внизу для крепления к впускному коллектору над дроссельными заслонками (11) и вверху для крепления воздушного фильтра (4).

Работа данной системы питания основана на использовании физических свойств газов, таких как - плотность, вязкость, вязкое трение.

Если набором жиклеров одинаковой пропускной способности (трубки определенной длины и диаметра) обеспечить необходимое соотношение воздуха и топливного газа, то данная пропорция будет сохраняться независимо от объема рабочей смеси, приготовленной этим блоком жиклеров.

Например, если через два жиклера одинаковой пропускной способности продувать какой либо газ (воздух, пропан, метан) с одинаковым давлением, то за одинаковый промежуток времени через каждую из них пройдет одинаковый объем газа. Если с одинаковым давлением через десять жиклеров продувать воздух, а через одиннадцатый метан, на выходе получим смесь в пропорции 1/10. Причем данная пропорция будет сохраняться независимо от давления, под которым продувается газ. Единственное условие - давление должно быть одинаковым для всех одиннадцати жиклеров, а если изменяться, то синхронно для всех одиннадцати жиклеров.

При работе двигателя в смесительной камере (7) образуется разряжение, изменяющееся при открытии дроссельной заслонки (11) и увеличении числа оборотов двигателя. Доступ воздуха и газа в камеру смесителя (7) возможен только через блок жиклеров (3). На нижние концы всех жиклеров действует одинаковое разряжение, так как все они находятся в камере (7) смесителя. На верхние концы воздушных жиклеров (6) также действует одинаковое разряжение, так как все они находятся в камере (8) воздушного фильтра. Если газ в газовый жиклер (5) будет подаваться с тем же разряжением что и воздух в воздушные жиклеры (6) пропорция рабочей смеси будет постоянной.

При работе двигателя разряжение в камере (8) воздушного фильтра постоянно меняется при изменении оборотов двигателя. Для корректной работы системы необходимо, чтобы соответственно изменялось и разряжение газа на входе газового жиклера (5). Это обеспечивается с помощью согласующего редуктора (2), в надмембранную полость (9) которого подведено разряжение из камеры (8) воздушного фильтра.

Газ из штатного газового редуктора под давлением близким к атмосферному поступает в рабочую камеру (10) согласующего редуктора и далее на вход газового жиклера (5). Если давление газа в рабочей камере (10) превышает давление воздуха в надмембранной полости (9), мембрана смещается, увлекает за собой рычаг клапана и приток газа частично перекрывается. Если давление газа в рабочей камере ниже давления воздуха мембрана смещается в соответствующую сторону и приток газа увеличивается. Таким образом, давление газа на входе газового жиклера (5) всегда соответствует давлению воздуха в полости (8) воздушного фильтра, что обеспечивает постоянную пропорцию рабочей смеси и гарантирует наилучшее сгорание топлива, т.е. максимум мощности и минимум вредных выбросов.

Газовый жиклер (5) расположен в центре дозатора - смесителя, а воздушные (6) вокруг него и под углом к нему. Потоки воздуха, вырывающиеся из воздушных жиклеров (6), пересекаются с потоком газа и между собой, что обеспечивает хорошее перемешивание рабочей смеси.

Двигатель, оборудованный данной системой питания по основным характеристикам, таким как мощность, экономичность и соответствие экологическим нормам не уступает двигателю с инжекторной системой, но при этом имеет ряд неоспоримых преимуществ. Данная система питания проста, надежна, не имеет регулировок, не зависит от электрической системы автомобиля, не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации (поставил и забыл), и при этом малозатратна.

Изобретение может быть использовано в системах питания автомобилей, работающих на газообразном топливе. Устройство содержит газовый редуктор (1), согласующий редуктор (2), дозатор-смеситель (3), состоящий из корпуса дозатора-смесителя и размещенного в нем блока жиклеров (5, 6), и воздушный фильтр (4). Корпус дозатора-смесителя установлен на место штатного карбюратора и представляет собой металлический стакан конической формы с двумя фланцами: внизу для крепления к впускному коллектору над дроссельной заслонкой и вверху для крепления воздушного фильтра (4). При работе двигателя в смесительной камере (7) образуется разрежение, изменяющееся в зависимости от открытия дроссельной заслонки при изменении числа оборотов двигателя. За счет того, что газ в газовый жиклер (5) подается с тем же разрежением, что и воздух в воздушные жиклеры (6), соотношение газа и воздуха в рабочей смеси поддерживается неизменным, что позволяет достигнуть лучших эксплуатационных характеристик двигателя. 1 ил.

Устройство системы питания газового двигателя, содержащее воздушный фильтр, газовый редуктор, согласующий редуктор, корпус дозатора-смесителя и блок жиклеров, отличающееся тем, что рабочая смесь формируется в необходимой пропорции при прохождении газа и воздуха через блок жиклеров, состоящий из газовых и воздушных жиклеров по меньшей мере в соотношении 1/10, имеющих одинаковую пропускную способность.