Способ стабилизации давления природного газа в топливных магистралях транспортных средств и устройство для его реализации Российский патент 2025 года по МПК G05D16/16 F02M37/00 F02M69/54 

Настоящая группа изобретений относится к транспортным средствам, работающим на газу, и касается стабилизации давления природного газа в топливных магистралях автомобильных транспортных средств.

Известен регулятор давления газа (RU 2319193 С1), содержащий исполнительное устройство, выполненное с возможностью подключения между входной и выходной линиями и соединенное со стороны входной линии со стабилизатором давления, в свою очередь соединенным с пилотом, исполнительное устройство включает корпус с крышкой, мембранный привод, делящий полость исполнительного устройства на исполнительную и управляющую камеры, при этом выход пилота соединен через первый дроссель с управляющей камерой, а выходная линия соединена с исполнительной камерой и пилотом, отличающийся тем, что он снабжен импульсной стойкой с расположенным в ней вторым дросселем, выполненным с возможностью обеспечения исключения колебаний выходного давления в процессе работы, при этом импульсная стойка закреплена на корпусе исполнительного устройства со стороны входа в исполнительную камеру, обеспечивая соединение выходной линии с исполнительной камерой и пилотом, а первый дроссель расположен в крышке исполнительного устройства, стабилизатор выполнен с возможностью регулирования выходного давления газа, а выход пилота, соединенный через первый дроссель с управляющей камерой, одновременно соединен через второй дроссель с исполнительной камерой.

Применение данного регулятора в бортовой топливной системе транспортного средства сопряжено с рядом сложностей, в виду следующих недостатков конструкции:

- необходимость наличия перепада давлений между внутренними полостями устройства;

- наличие двух внутренних камер, сбросных и управляющих линий, совокупно образующих сложный механизм регулирования.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемая группа изобретений, является предотвращение топливного голодания двигателя внутреннего сгорания, связанного с ограниченной пропускной способностью топливных магистралей низкого давления топливного газа в подкапотном пространстве транспортного средства, ведущей к блоку форсунок, (далее - топливный магистральный газопровод) при стабильном давлении в периоды повышенного расхода.

Сущность способа стабилизации давления природного газа в топливных магистралях транспортных средств заключается в выравнивании давления на входе блока форсунок с помощью формирования в расширительной полости запаса топливного газа, который используется при возникновении потребности в избыточном объеме топливного газа и который не может быть подан в короткое время по подводящей топливной магистрали от редуктора к блоку форсунок ввиду его ограниченной пропускной способности, вызванной низким давлением и малым диаметром топливной магистрали, при этом возникает зона разряжения на входе блока форсунок и временное топливное голодание двигателя внутреннего сгорания, что приводит к увеличению времени отклика транспортного средства при нажатии на педаль акселератора. Решение проблемы временного отсутствия необходимого для инжекции в форсунки двигателя внутреннего сгорания топливного газа обеспечивается путем получения этого объема из запаса, ранее образованного в процессе нормального функционирования топливного магистрального газопровода и хранящегося в расширительной полости. Переключение потоков топливного газа осуществляется с помощью трех обратных клапанов, установленных по схеме, приведенной на чертеже. При этом при работе двигателя внутреннего сгорания в режиме потребления нормального расчетного объема топливного газа клапан 2 открыт и обеспечивает пропускание топливного газа к блоку форсунок, через который тот попадает в двигатель внутреннего сгорания, клапан 4 при этом открыт до момента выравнивания давления в расширительной полости и давления в канале регулятора давления топливного газа, после чего он перекрывается, обеспечивая хранение запаса топливного газа, клапан 5 при этом закрыт. При возникновении ситуации, при которой увеличивается потребление топливного газа и образуется зона разрежения, происходит переключение клапана 5 в режим отдачи запаса газа из расширительной полости в расширительно-смесительную полость регулятора 6, при этом при возникновении обратного течения топливного газа в топливном магистральном газопроводе в сторону редуктора происходит закрытие клапана 2 с целью направления запаса газа непосредственно к блоку форсунок двигателя внутреннего сгорания, по мере расходования запаса и выравнивания давления в топливном магистральном газопроводе, ведущей к блоку форсунок, и давления газа расширительной полости устройства регулирования давления произойдет закрытие клапана 5 с остаточным давлением запасенного газа. По мере выравнивания давления в топливном магистральном газопроводе произойдет открытие клапана 4 для выравнивания давления и повторного формирования запаса топливного газа.

В стабильном режиме работы транспортного средства под действием сил разряжения от двигателя внутреннего сгорания открывается клапан топливной магистрали 2 и клапан заполнения расширительной полости 4, выпускной клапан расширительной полости 5 при этом закрыт. При возникновении ситуации резкого повышения отбора происходит закрытие клапана заполнения расширительной полости с одновременным открытием клапана опорожнения расширительной полости, если при этом давление за обратным клапаном окажется выше давления топливного магистрального газопровода обратный клапан закроется для предотвращения утечки газа в топливный магистральный газопровод и обеспечения движения газа в блок форсунок двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат достигается за счет того, что в непосредственно на входе в форсунки за счет разности давлений формируется запас топливного газа, сохраненный в расширительной полости, который используется при необходимости работы двигателя внутреннего сгорания в стартовых и форсированных режимах работы, для переключения режима работы используются два отрегулированных клапана.

Заявленный способ характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:

Способ регулирования давления топливного газа транспортного средства, в котором:

- при включении двигателя внутреннего сгорания открывается клапан опорожнения, в результате чего обеспечивается подача топливного газа из расширительной полости в топливный магистральный газопровод и расширительно-смесительную полость;

- при заполнении расширительно-смесительной полости возникает движение топливного газа в обоих направлениях, что приводит к закрытию обратного клапана, который перекрывает упомянутый магистральный газопровод, предотвращая тем самым утечку запасенного топливного газа в этот магистральный газопровод;

- при исчерпании запаса топливного газа в расширительной полости или повышении давления в упомянутом магистральном газопроводе выше уровня давления в расширительной полости открывается обратный клапан, обеспечивая поступление топливного газа в инжектор и закрытие клапана опорожнения упомянутой расширительной полости;

- при повышении давления в упомянутом магистральном газопроводе до давления равного давлению газового редуктора, открывается клапан заполнения расширительной полости, который обеспечивает заполнение расширительной полости;

- при выравнивании давлений в расширительной полости с рабочим давлением в магистральном газопроводе клапан заполнения расширительной полости закрывается, обеспечивая хранение запаса газа до момента его использования.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана структурная схема автомобильного регулятора давления для топливного газа.

Схема автомобильного регулятора широко известна из уровня техники и включает в себя:

1 - корпус регулятора давления, совмещенный с топливной магистралью, в которой установлен обратный клапан и сформирована расширительно-смесительная полость;

2 - обратный клапан топливной магистрали - предотвращающий сброс топливного газа из расширительной полости в магистральный газопровод и редуктор;

3 - расширительная полость - выполненная в виде герметичного пространства и предназначенная для хранения запаса топливного газа;

4 - клапан заполнения расширительной полости;

5 - клапан опорожнения расширительной полости;

6 - расширительно-смесительная полость.

Автомобильный регулятор давления топливного газа транспортного средства для реализации заявленного способа, корпус которого установлен на топливном магистральном газопроводе, упомянутый регулятор содержит:

- обратный клапан, установленный в топливном магистральном газопроводе с одной стороны упомянутого корпуса, при этом обратный клапан выполнен с возможностью:

закрытия и предотвращения сброса топливного газа в упомянутый магистральный газопровод и редуктор при подаче топливного газа по топливному магистральному газопроводу, и

открытия и обеспечения поступления топливного газа в инжектор из упомянутого магистрального газопровода при исчерпании топливного газа в топливном магистральном газопроводе;

- расширительную полость, размещенную в корпусе непосредственно перед входом в блок форсунок над упомянутым магистральным газопроводом, при этом эта полость выполнена в виде герметичного пространства, предназначенного для хранения запаса топливного газа;

- клапан заполнения топливом, размещенный между упомянутой расширительной полостью и упомянутым магистральным газопроводом, при этом этот клапан предназначен для заполнения топливным газом упомянутой расширительной полости;

- клапан опорожнения, размещенный параллельно первому клапану между упомянутой расширительной полостью и магистралью, при этом клапан опорожнения выполнен с возможностью:

при включении двигателя внутреннего сгорания вследствие разряжения на выходе инжектора открытия для опорожнения упомянутой расширительной полости; и

закрытия при выравнивании давления в упомянутой расширительной полости с рабочим давлением в магистрали;

- расширительно-смесительную полость, которая расположена на упомянутой ранее магистрали противоположно упомянутому обратному клапану, при этом при подаче топливного газа в расширительно-смесительную полость в ней обеспечивается движение топливного газа в обоих направлениях, что приводит к закрытию упомянутого обратного клапана.

Принцип работы заявленного способа заключается в следующем:

Перед запуском двигателя внутреннего сгорания давление в топливном магистральном газопроводе является стабильным и равным давлению газового редуктора, в силу отсутствия потребления топливного газа двигателем внутреннего сгорания.

В этот момент клапан 2 открыт, клапаны 4 и 5 закрыты, а расширительная полость заполнена топливным газом.

При включении двигателя внутреннего сгорания в силу высокого потребления топливного газа на стартовых и форсированных режимах работы возникнет разряжение на выходе инжектора, которое переводит клапан 5 в положение открыто и обеспечит подачу топливного газа из расширительной полости 3 в топливный магистральный газопровод и расширительно-смесительную полость 6.

Интенсивная подача газа в расширительно-смесительную полость 6 приводит к возникновению движения топливного газа в обоих направлениях, в результате сработает обратный клапан 2, перекрывающий топливный магистральный газопровод с более низким давлением и предотвращая утечку запасенного топливного газа в топливную магистраль.

При исчерпании запаса топливного газа в расширительной полости или повышении давления в топливном магистральном газопроводе выше уровня давления в расширительной полости 3, откроется клапан 2, обеспечив поступление топливного газа в инжектор, и закроется клапан 5, обеспечивая отключения опорожненной расширительной полости.

При повышении давления в топливной магистрали до стабильного рабочего откроется клапан 4, обеспечивающий заполнение расширительной полости. При выравнивании давлений в расширительной полости с рабочим давлением в топливном магистральном газопроводе клапан 4 закроется, обеспечив хранение запаса газа до момента его использования.

Группа изобретений относится к транспортным средствам, работающим на газе, и касается стабилизации давления природного газа в топливных магистралях автомобильных транспортных средств. Способ регулирования давления топливного газа транспортного средства заключается том, что при включении двигателя внутреннего сгорания открывается клапан (5) опорожнения, в результате чего обеспечивается подача топливного газа из расширительной полости (3) в топливный магистральный газопровод и расширительно-смесительную полость (6). При заполнении расширительно-смесительной полости (6) возникает движение топливного газа в обоих направлениях, что приводит к закрытию обратного клапана (2). При исчерпании запаса топливного газа в расширительной полости (3) или повышении давления в упомянутом магистральном газопроводе выше уровня давления в расширительной полости (6) открывается обратный клапан (2), обеспечивая поступление топливного газа в инжектор и закрытие клапана (5) опорожнения расширительной полости. При повышении давления в магистральном газопроводе до давления, равного давлению газового редуктора, открывается клапан (4) заполнения расширительной полости (3). При выравнивании давлений в расширительной полости (3) с рабочим давлением в магистральном газопроводе клапан (4) заполнения закрывается, обеспечивая хранение запаса газа до момента его использования. Также раскрыт автомобильный регулятор давления топливного газа транспортного средства. Технический результат заключается в предотвращении топливного голодания двигателя внутреннего сгорания. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования давления топливного газа транспортного средства, в котором:

- при включении двигателя внутреннего сгорания открывается клапан опорожнения, в результате чего обеспечивается подача топливного газа из расширительной полости в топливный магистральный газопровод и расширительно-смесительную полость;

- при заполнении расширительно-смесительной полости возникает движение топливного газа в обоих направлениях, что приводит к закрытию обратного клапана, который перекрывает упомянутый магистральный газопровод, предотвращая тем самым утечку запасенного топливного газа в этот магистральный газопровод;

- при исчерпании запаса топливного газа в расширительной полости или повышении давления в упомянутом магистральном газопроводе выше уровня давления в расширительной полости открывается обратный клапан, обеспечивая поступление топливного газа в инжектор и закрытие клапана опорожнения упомянутой расширительной полости;

- при повышении давления в упомянутом магистральном газопроводе до давления, равного давлению газового редуктора, открывается клапан заполнения расширительной полости, который обеспечивает заполнение расширительной полости;

- при выравнивании давлений в расширительной полости с рабочим давлением в магистральном газопроводе клапан заполнения расширительной полости закрывается, обеспечивая хранение запаса газа до момента его использования.

2. Способ по п. 1, в котором клапан опорожнения открывается в результате разряжения на выходе инжектора, возникаемого при включении двигателя внутреннего сгорания в силу высокого потребления топливного газа на стартовых и форсированных режимах работы.

3. Автомобильный регулятор давления топливного газа транспортного средства для реализации способа по одному из пп. 1 или 2, корпус которого установлен на топливном магистральном газопроводе, упомянутый регулятор содержит:

- обратный клапан, установленный в топливном магистральном газопроводе с одной стороны упомянутого корпуса, при этом обратный клапан выполнен с возможностью:

закрытия и предотвращения сброса топливного газа в упомянутый магистральный газопровод и редуктор при подаче топливного газа по топливному магистральному газопроводу, и

открытия и обеспечения поступления топливного газа в инжектор из упомянутого магистрального газопровода при исчерпании топливного газа в топливном магистральном газопроводе;

- расширительную полость, размещенную в корпусе непосредственно перед входом в блок форсунок над упомянутым магистральным газопроводом, при этом эта полость выполнена в виде герметичного пространства, предназначенного для хранения запаса топливного газа;

- клапан заполнения топливом, размещенный между упомянутой расширительной полостью и упомянутым магистральным газопроводом, при этом этот клапан предназначен для заполнения топливным газом упомянутой расширительной полости;

- клапан опорожнения, размещенный параллельно первому клапану между упомянутой расширительной полостью и магистралью, при этом клапан опорожнения выполнен с возможностью:

при включении двигателя внутреннего сгорания вследствие разряжения на выходе инжектора открытия для опорожнения упомянутой расширительной полости; и

закрытия при выравнивании давления в упомянутой расширительной полости с рабочим давлением в магистрали;

- расширительно-смесительную полость, которая расположена на упомянутой ранее магистрали противоположно упомянутому обратному клапану, при этом при подаче топливного газа в расширительно-смесительную полость в ней обеспечивается движение топливного газа в обоих направлениях, что приводит к закрытию упомянутого обратного клапана.