УСТРОЙСТВО ТОПЛИВОПОДАЧИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Советский патент 1996 года по МПК F02M21/00 

Изобретение относится к машиностроению и в частности к устройствам топливоподачи для двигателей внутреннего сгорания, использующего в качестве топлива бензин и газ.

Цель изобретения обеспечение работы двигателя на чистом газе и повышение точности дозирования.

На чертеже представлена схема устройства топливоподачи для двигателя внутреннего сгорания.

Устройство содержит карбюратор-смеситель 1 с главным воздушным каналом 2 и с по меньшей мере одной смесительной камерой 3 и дроссельной заслонкой 4, связанной с педалью акселератора (на чертеже не показано), поплавковую камеру 5, подключенную с одной стороны через главную дозирующую систему 6 с колодцем 7 пневматического торможения к главному воздушному каналу 2, а с другой стороны к подкачиваемому насосу 8, сообщенному с бензобаком 9. Карбюратор-смеситель 1 содержит систему холостого хода 10 и ускорительный насос 11.

Система питания газом снабжена газовым баллоном 12, редуктором высокого давления 13, испарителем-подогревателем газа 14, фильтром с электромагнитным клапаном 15, редуктором низкого давления 16 и регулятором расхода газа, содержащим диафрагмы меньшего диаметра 17 и большего диаметра 18. Диафрагма 17 меньшего диаметра через двуплечий рычаг 19 связана с клапаном 20 и образует совместно с ним и корпусом 21 полость 22 низкого давления, которая своим входом через клапан 20, редуктор низкого давления 16, фильтр с электромагнитным клапаном 15, испаритель-подогреватель 14 и редуктор высокого давления 13 подключена к баллону сжатого газа 12, а своим выходом через трубопровод 23 с жиклером 24 подключена к смесительной камере 3 карбюратора-смесителя 1, трубопроводом 25 с жиклером 26 подключена к колодцу 7 пневматического торможения расхода бензина между его воздушным жиклером и каналом главной дозирующей системы или к распылителю (показано пунктиром), а трубопроводом 27 через отключающее устройство 28 подключена к бензиновой системе холостого хода 10, трубопроводом 29 с жиклером 30 подключена к главному воздушному каналу 2 карбюратора-смесителя 1. Для некоторых типов карбюраторов-смесителей полость низкого давления вместо колодца пневматического торможения трубопроводом 25 с жиклером 26 подключается к каналу распылителя, как показано на чертеже пунктиром. В корпус 21 регулятора расхода газа ввинчен вакуумный разгружатель 31, рабочая полость 32 которого, образованная диафрагмой 33 и корпусом, подключена трубопроводом 34 к задроссельному пространству 35 карбюратора-смесителя 1 и в ней расположена пружинка 36, а его обратная полость 37 сообщена с полостью 22 низкого давления регулятора расхода газа. К диафрагме 33 вакуумного разгружателя закреплен шток 38, который может упираться в тарелку 39 штока клапана 20. На тарелку 39 также воздействует пружина 40, которая с другой стороны упирается в шайбу 41, которая надета на шток 38 и прижимается к корпусу вакуумного разгружателя 31.

Диафрагма 17 меньшего диаметра жестко связана с диафрагмой 18 большего диаметра и образует совместно с ней и корпусом регулятора расхода газа полость командного давления 42, которая через трубопровод 43 сообщена с горловиной диффузора 44 карбюратора-смесителя 1. С другой стороны, диафрагма 18 совместно с крышкой 45 регулятора расхода газа образует разгрузочную полость 46, которая сообщена через трубопровод 47 с главным воздушным каналом 2 карбюратора- смесителя 1 и в которой размещается пружина 48 с регулировочным винтом 49 с контргайкой 50. Пружина 48 опирается на тарелку штока 51, который располагается в регулировочном винте 49 с зазором и связан с отключающим устройством 52. Отключающие устройства 52 и 28 работают синхронно и могут управляться вручную или в автоматическом режиме от специальных приводов соответственно 53 и 54 при исчезновении давления бензина за подкачивающим насосом 8.

Устройство топливоподачи может осуществлять питание двигателя тремя видами горючей смеси: бензовоздушной, газовоздушной и бензогазовоздушной.

При питании двигателя бензовоздушной смесью (отсутствует газовое топливо или перекрыты газовые баллоны) газ в карбюратор-смеситель не поступает, и он готовит горючую смесь только из бензина, как это осуществляется в стандартном карбюраторе.

При питании двигателя бензогазовоздушной смесью отключающие устройства 28 и 52 отключены, так что трубопровод 27 перекрыт, а шток 51 поднят и разъединяет пружину 48 с диафрагмой 18. В этом случае устройство топливоподачи работает следующим образом. При запуске двигателя разрежение, возникающее в задроссельном пространстве 35 и соответственно в рабочей полости 32 вакуумного разгружателя 31, перемещает диафрагму 33 вместе с штоком 38 вправо и отключает последний от воздействия на тарелку 39 штока клапана 20, и система питания газом приводится в рабочее состояние.

При запуске, холостом ходе и малых нагрузках двигателя разрежение в горловине диффузора 44 мало, и соответственно мало оно в полости командного давления 42 регулятора расхода газа. Вследствие этого создаваемое усилие на диафрагмах 17 и 18 недостаточно для преодоления усилия пружины 40, и клапан 20 закрыт. Топливный газ к трубопроводам 23, 25 и 27 не поступает. Поэтому запуск и работа двигателя на холостом ходу и малых нагрузках выполняется только на бензине, который поступает через систему холостого хода 10 и главную дозирующую систему 6. При этом торможение расхода бензина в главной дозирующей системе осуществляется воздухом, забираемым из входного патрубка карбюратора-смесителя 1, т. е. работа карбюратора осуществляется по его обычной схеме.

По мере набора нагрузки растет разрежение в горловине диффузора 44 карбюратора-смесителя 1 и растет усилие на диафрагмах 17 и 18, которое преодолевает усилие пружины 40, открывает клапан 20, и топливный газ через полость 22 низкого давления поступает одновременно через трубопровод 23 и жиклер 24 в смесительную камеру 3, через трубопровод 25 и жиклер 26 в колодец 7 пневматического торможения расхода бензина.

Давление в полости 22 низкого давления регулятора расхода газа и соответственно в трубопроводах 23 и 25 будет нарастать до тех пор, пока не наступит равенство:
Pg(F₂ F₁) P_т.г. • F₁ + S^' _пр, (1)
где Pg абсолютное давление в горловине диффузора;
Р_т.г. абсолютное давление топливного газа;
F₁, F₂ площадь диафрагм соответственно меньшего и большего диаметров;
S^' _пр усилие, развиваемое пружиной 40.

Нарастание давления в трубопроводах 23 и 25 приводит к росту поступления топливного газа в смесительную камеру 3 и наддува колодца 7 пневматического торможения расхода бензина. Благодаря этому горючая смесь обогащается топливным газом и обедняется бензином, что приводит к замещению части бензина топливным газом и росту октанового числа получаемой горючей смеси. Доля замещаемого бензина и согласованное обогащение горючей смеси топливным газом и обеднение бензином по режимам работы двигателя обеспечивается жиклерами 24 и 26, а начало поступления топливного газа определяется начальной затяжкой пружины 40, которая может быть изменена в ту или другую сторону подбором шайбы 41. Чем больше нагрузка, тем больше давление в полости низкого давления 22 регулятора расхода газа и в обратной полости 37 вакуумного разгружателя. При полностью открытой дроссельной заслонке это давление максимально. Благодаря этому несмотря на падение вакуума в задроссельном пространстве 35 и соответственно в рабочей полости 32 вакуумного разгружателя 31, его диафрагма 32 продолжает оставаться в правом положении и шток 38 не воздействует на тарелку 39 штока клапана 20. При остановке двигателя вакуум в задроссельном пространстве 35 и давление в полости 22 низкого давления исчезают, и пружина 36 через шток 38 и тарелку 39 надежно запирают клапан 20. Этому же помогает и усиление, развиваемое пружиной 40.

Питание двигателя газовоздушной смесью.

При переходе двигателя на питание газовоздушной смесью (на работу на чистом газовом топливе) отключающие устройства 28 и 52 автоматически или вручную включаются. При этом трубопровод 27 открывается, а шток 51 под действием пружины 48 своей тарелкой воздействует на диафрагму 18 и через двуплечий рычаг 19, преодолевая усилие пружины 40, открывает клапан 20 регулятора расхода газа.

Вследствие этого при запуске двигателя после открытия электромагнитного клапана 15 и появления вакуума и в рабочей полости 32 вакуумного разгружателя 31 в полость 22 низкого давления регулятора расхода газа начинает поступать топливный газ, который далее по трубопроводам 23, 25 и 27 поступает в карбюратор. При этом основная доля топливного газа поступает через систему холостого хода 10 благодаря существующему там разрежению. Регулировка количества топливного газа, поступающего в карбюратор-смеситель 1 на холостом ходу, осуществляется регулировочным винтом 49 с контргайкой 50. При заворачивании винта усилие на пружине 48 увеличивается, что вызывает рост уравновешивающего давления топливного газа в полости 22 высокого давления и его поступление в карбюратор-смеситель 1 растет. При отворачивании регулировочного винта 49 расход топливного газа уменьшается. Избыточное давление топливного газа полости 22 низкого давления регулятора расхода газа определяется по формуле:
(2)
где S^'' _пр усилие, развиваемое пружиной 48.

При переходе с холостого хода на режим малой нагрузки, когда изменение разрежения в горловине диффузора 44 мало, а следовательно, мало его изменение и в полости 42 командного давления и соответственно мало изменение давления в полости 22 низкого давления регулятора расхода газа, увеличение расхода топливного газа достигается за счет увеличения разрежения в трубопроводе 27 вследствие попадания второго отверстия канала системы холостого хода 10 под дроссельную заслонку 4.

При дальнейшем открытии дроссельной заслонки растет расход воздуха и растет соответственно разрежение в горловине диффузора 44, в полости 42 командного давления и растет давление в полости 22 низкого давления регулятора расхода газа, которое определяется по равенству
Pg(F₂ F₁) + S^'' _пр P_т.г. + S^' _пр (3)
Вследствие того, что величина давления топливного газа в полости 22 низкого давления в рассматриваемом случае больше, чем в случае питания двигателя бензогазовоздушной смесью (см. формулу 1), а проходные сечения трубопроводов больше на величину проходных сечений отверстий каналов в бензиновой системе холостого хода и жиклера 30 в трубопроводе 29, то удается получить дополнительный расход газового топлива, эквивалентный исключенной бензиновой добавке, и соблюсти стехиометричность горючей смеси на всех режимах работы двигателя.

При необходимости расход топливного газа на режимах может регулироваться изменением проходного сечения жиклера 30 в трубопроводе 29. Для исключения влияния загрязнения воздушного фильтра на дозирование топливного газа полость 46 разгрузочного давления сообщена трубопроводом 47 с входом главного воздушного канала 2 карбюратора-смесителя 1.

Устройство топливоподачи для двигателя внутреннего сгорания для обеспечения работы двигателя как на чистом бензине, бензогазовой смеси, так и на чистом газе и повышения точности дозирования газа на всех рабочих режимах содержит карбюратор 1 с колодцем 7 пневматического торможения расхода бензина, бензобак 9, ускорительный насос 11 и систему питания газом, которая включает газовый баллон 12 с редуктором 13, испаритель-подогреватель газа 14, фильтр с электромагнитным клапаном 15, редуктор низкого давления 16 с регулятором расхода газа, содержащий три полости: полость 22 низкого давления, полость командного давления и полость разгрузочного давления. Кроме того, полость 22 низкого давления дополнительно подключена через отключающее устройство 28 к бензиновой системе холостого хода и к главному воздушному каналу 2 карбюратора 1, а полость 46 разгрузочного давления сообщена с входом главного воздушного канала 2 карбюратора 1, и в ней размещена пружина 48 с регулировочным винтом 49 и устройством 52, отключающим ее от диафрагмы 18, для повышения надежности обратная полость 37 вакуумного разгружателя 31 сообщена с полостью 22 низкого давления регулятора расхода газа, устройство 52 отключения пружины от диафрагмы 18 большего диаметра и устройство отключения 28 подачи газового топлива в бензиновую систему холостого хода связаны между собой. 1 з. п. 1 ил.

1. Устройство топливоподачи для двигателя внутреннего сгорания, состоящая из контуров подачи жидкого и газового топлив, контур подачи жидкого топлива состоит из карбюратора со смесительной камерой и дроссельной заслонкой, поплавковой камеры, с одной стороны подключенной к смесительной камере через главную дозирующую систему с колодцем пневматического торможения, система холостого хода и система ускорительного насоса, а с другой стороны через подкачивающий насос соединенной с бензобаком, контур подачи газа содержит газовый баллон с электромагнитным клапаном, редуктор высокого давления, подогреватель-испаритель, двуступенчатый редуктор низкого давления с вакуумным разгружателем и регулятором расхода газа, выполненным из двух диафрагм разного диаметра, жестко связанных между собой и с клапаном ступени низкого давления, подпружиненным регулировочной пружиной и штоком вакуумного разгружателя, и образующих три полости: полость низкого давления, связанную через трубопроводы с жиклерами со смесительной камерой карбюратора и колодцем пневматического торможения расхода бензина между его жиклером и каналом главной дозирующей системы, полость командного давления, размещенную между диафрагмами и сообщенную с горловиной диффузора карбюратора, полость разгрузочного давления, сообщенную с входом главного воздушного канала карбюратора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения работы двигателя на чистом газе и повышения точности дозирования, оно снабжено отключающим устройством подачи газа в бензиновую систему холостого хода карбюратора-смесителя и устройством отключения пружин от диафрагмы большого диаметра полости разгрузочного давления, причем полость низкого давления связана с обратной полостью вакуумного разгружателя и подключена к отключающему устройству, а полость разгрузочного давления связана с входом главного воздушного канала карбюратора-смесителя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство отключения пружины от диафрагмы большего диаметра разгрузочной полости и устройство отключения подачи газового топлива в бензиновую систему холостого хода связаны между собой.