Система топливоподачи газожидкостного двигателя Советский патент 1992 года по МПК F02D19/08 

гм

fS

Изобретение относится к системам тол- ливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Система топливоподачи содержит регулятор 8 подачи газа с конической пружиной 9 и дозатор газа в виде жиклера 15 постоянного сечения, Коническая пружина редуктора контактирует с втулкой 19 следящего гидроусилителя, управляющий золотник 18 которого соединен с главным рычагом 4 всережимного регулятора 3 частоты вращения. Изменение расхода газа осуществляется с помощью клапана 11 путем изменения давления в регуляторе подачи газа. Наличие дросселя постоянного сечения значительно упрощает систему регулирования расхода газового топлива. Использование различных дросселей позволяет применять данную систему регулирования для ряда однотипных двигателей.2 ил.

VI OJ СА) О О

фиг.1

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к системам топливопо- дачи газожидкостных двигателей.

Известны системы топливоподачи газожидкостных двигателей, в которых мощность двигателя регулируется изменением подачи газа с помощью дозатора газа, выполненного, например, в виде газовых клапанов, управляемых через гидравлическую передачу пневматическим регулятором, при этом имеются воздушная заслонка, связанная в всережимным регулятором частоты вращения, и регулятор давления газа с подпружиненной диафрагмой и кулачковым механизмом, с помощью которого изменяется предварительное сжатие пружины диафрагмы для корректирования давления газа при изменении настройки всережимного регулятора и температуры окружающей среды.

Для обеспечения достаточного разрешения, необходимого для работы пневматического регулятора, во впускной трубе двигателя установлен диффузор.

Недостатком этой системы топливоподачи является сложность конструкции из-за наличия трех регуляторов; пневматического регулятора подачи газа, всережимного регулятора подачи воздуха и регулятора давления газа. Второй недостаток - ухудшение наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом из-за установки диффузора во впускной трубе.

Известна также система топливоподачи газодизеля, в которой газ подается во впускную трубу из клапанного регулятора подачи газа, кинематически связанного с подпружиненным мембранным исполнительным механизмом, при этом имеется золотниковый распределитель, втулка которого кинематически связана обратной связью с регулятором подачи газа, а золотник - с рычагом центробежного всережимного регулятора. Изменение расхода газа, поступающего в двигатель, осуществляет регулятор подачи газа путем изменения проходного сечения клапанного регулирующего органа.

Недостатком этой системы топливоподачи является сложность конструкции из-за наличия золотникового распределителя с многочисленными каналами и двумя жиклерами для дросселирования топлива, поступающего из топливоподкачивающего насоса и служащего рабочей жидкостью для золотникового распределителя. Второй недостаток - низкий показатель унификации конструкции системы топливоподачи. Для установки базовой системы топливоподачи на другие модификации двигателей одного или нескольких семейств необходимо в конструкцию системы топливоподачи вносить значительные изменения. Последнее объясняется тем, что для получения различных значений мощности двигателя необходимо

изменять количество газа, поступающего в цилиндры двигателя. Расход газа в устройстве регулируется путем изменения площади проходного сечения клапанного регулирующего органа, Одновременно с из0 менением площади проходного сечения изменяется коэффициент расхода, поскольку последний определяется геометрией газо- дозирующего устройства. Закон изменения коэффициента расхода в зависимости от из5 менения площади проходного сечения достаточно сложен. Поэтому для установки базовой системы топливоподачи на другую модификацию двигателя доступной регулировкой, например, изменением плеч рыча0 га, добиться желаемого изменения величины расхода газа может оказаться невозможным.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение унификации системы

5 топливоподачи двигателя.

Для достижения поставленной цели система топливоподачи газожидкостного двигателя, содержащая линию подачи жидкого топлива с топливным насосом высокого дав0 ления, оснащенным всережимным регулятором, главный рычаг которого снабжен регулируемым упором и связан с рейкой насоса, линию подачи газового топлива с источником газа, редуктором, элеткромаг5 нитным клапаном, регулятор подачи газа, снабженный золотниковым распределителем с золотником, кинематически связанным с главным рычагом, подвижной втулкой золотника, исполнительным механизмом с

0 напорной камерой и расположенным в ней подпружиненным управляющим органом, причем напорная камера имеет возможность поочередного сообщения через золотниковый распределитель с линией подачи

5 масла, линией слива, клапанным регулирующим органом с подпружиненным клапаном, соединенным с управляющим органом исполнительного механизма и сообщенным своим входом с линией подачи газа, а выхо0 дом - с впускным трубопроводом двигателя, снабжена дросселем, установленным между клапанным регулирующим органом и впускным трубопроводом, а управляющий орган соединен с втулкой золотника испол5 нительного механизма посредством конической пружины. Благодаря связи золотника исполнительного механизма с главным рычагом регулятора частоты вращения обеспечивается перемещение втулки исполнительного механизма, пропорциональное

перемещению главного рычага регулятора, которое, в свою очередь, пропорционально изменению частоты вращения двигателя. Перемещение втулки приводит к изменению деформации и силы конической пружины. Эта сила передается на управляющий орган (диафрагму) регулятора подачи газа, в результате чего давление и расход газа из регулятора через расходную трубку с дросселем изменяются в функции частоты вращения, а благодаря конической форме пружины обеспечивается близкая к линейной зависимость расхода газа через дроссель от перемещения золотника исполнительного механизма.

Упрощение устройства предлагаемой системы топливоподачи газожидкостного двигателя по сравнению с известным устройством достигается тем, что в результате расхода газового топлива полностью осуществляется изменением настройки регулятора подачи газа при его совместной работе с дросселем постоянного сечения. В известном устройстве регулирование расхода газа осуществляется изменением площади проходного сечения клапанного регулирующего органа. Для получения желаемой характеристики расхода газа система снабжена сложным золотниковым распределителем, втулка которого обратной связью кинематически связана с регулятором подачи газа.

Повышение степени унификации конструкции системы топливоподачи по сравнению с известным устройством достигается тем, что используя дроссели различного проходного сечения при неизменных параметрах всего устройства, можно получить систему топливоподачи с широким диапазоном линейного регулирования различных значений расходов газа. Изменив параметры одной детали, систему топливоподачи можно устанавливать на модификации одного или нескольких семейств двигателей. В известном устройстве для перенастройки системы топливоподачи на другое значение расхода газа необходимы значительные изменения в конструкции системы.

На фиг.1 показана принципиальная схема системы топливоподачи; на фиг.2 - характеристика регулятора подачи газа при совместной работе с дросселем постоянного сечения, установленным в расходной трубке.

Система топливоподачи содержит топливный насос 1 высокого давления и форсунки 2 для подачи в цилиндры двигателя запального жидкого топлива, всережимный регулятор 3 частоты вращения с главным

рычагом 4 и рычагов 5 управления, газовый редуктор 6, электромагнитный газовый клапан 7, регулятор 8 подачи газа с конической пружиной 9, управляющим органом (диафрагмой) 10, клапанным регулирующим органом 11 и пружинами 12 и 13, расходную трубку 14 с дросселем 15, входящим во впускную трубу 16 двигателя, исполнительный механизм 17 с золотником 18, втулкой 19,

0 пружиной 20 и толкателем 21. Золотник 18 подвижно установлен в хвостовике втулки 19 и соединен посредством муфты 22 с главным рычагом 4 всережимного регулятора 3 частоты вращения. На установившихся ре5 жимах работы золотник 18 перекрывает диаметрально расположенные в хвостовике втулки 19 окна 23, к которым по трубке 24 поступает под давлением масло. Поршневая часть втулки 19 делит цилиндр исполни0 тельного механизма 17 на две камеры - напорную А и дренажную Б. Камера Б трубкой 25 сообщена с линией слива. Ход главного рычага регулятора ограничивается регулировочным винтом 26. Муфта 22 на5 винчена на хвостовик золотника 18 и застопорена контргайкой 27. Газ подводится в газовый редуктор 6 по газовой магистрали 28.

Система топливоподачи работает сле0 дующим образом.

Газ из газовой магистрали 28 поступает в газовый редуктор 6, на выходе из которого поддерживается примерно постоянное давление, несколько превышающее атмосфер5 ное. Пуск двигателя производится на одном жидком топливе как обычного дизеля. Для этого подача газа в систему выключается с помощью электромагнитного клапана 7. После пуска и прогрева двигателя электромаг0 нитный клапан 7 открывается и газ через открытый клапан 11 поступает в камеру В регулятора подачи газа 8 и далее через дроссель 15 во впускную трубу 16 двигателя. Двигатель начинает работать как газожид5 костный. В результате гидравлического сопротивления дросселя 15 давление газа в камере В повышается и под действием этого давления диафрагма 10 смещается вправо, сжимая пружину 9. Клапан 11 поддействи0 ем давления газа в полости Г и пружины 12 закрывается. Так как газ непрерывно расходуется из камеры В через дроссель 15, то давление в камере В снижается и под действием пружины 9 диафрагма 10 смещается

5 влево, открывая клапан 11. В результате клапан 11 устанавливается в такое положение, при котором обеспечивается равенство сил, действующих с двух сторон на диафрагму 10. При этом давление газа в камере В определяется усилием пружины 9.

При увеличении частоты вращения двигателя выше заданной главный рычаг 4 регулятора 3 перемещает золотник 18 вправо. В результате открываются окна 23, и втулка 19 под действием пружины 20 смещается вслед за золотником вправо, вытесняя масло из камеры А в камеру Б, откуда оно по труЬке 25 сливается е дренаж. Втулка 19 перемещается вправо вслед за золотником 18 до закрытия окон 23 и останавливается в этом новом положении. Перемещение втулки приводит к уменьшению деформации и силы пружины 9 и соответствующему снижению давления газа в камере В и как сл ед- ствие к уменьшению расхода газа через дроссель 15, который зависит от давления газа в камере В. Мощность двигателя снижается, и нозрастание частоты вращения прекращается.

При снижении частоты вращения регулятор работает в обратной последовательности. При этом золотник 18 перемещается влево, окна 23 открываются и в камеру А поступает под давлением мэсло по трубке 24. Под действием давления масла на поршневую часть втулки 19 последняя смещается влево, сжимая пружины 9 и 20. В результате возрастания усилия конической пружины 9, передаваемого через толкатель 21 на диафрагму 10, давление в камере В повышается и соответственно увеличивается расход газа через дроссель 15. Мощность двигателя возврастает и снижение частоты вращения прекращается.

Расход газа Qr через дроссель 15 в соответствии с известным законом Бернулли находится в параболической зависимости от перепада давлений А Р в камере В и впускной трубе 16 с показателем степени параболы 0,5.

Характер этой зависимости показан на фиг.2 в левом верхнем квадранте. В правом верхнем квадранте сплошной линией изображена зависимость перепада давлений ДР от деформации х пружины 9, если бы она была цилиндрической. В левом нижнем квадранте сплошной линией построена зависимость расхода газа Qr от деформации цилиндрической пружины. Она такая же криволинейная, как зависимость расхода газа от перепада давлений А Р. Из- за этого регуляторная характеристика двигателя получается криволинейной, что нежелательно.

.Если же подобрать коническую пружину с.характеристикой, близкой к параболической, с показателем степени 2, показанной в правом верхнем квадранте штриховой линией, то зависимость от деформации

х пружин ы будет близка к линейной, как изображено в левом нижнем квадранте штриховой пинией. Соотвегс пенно будет линейной ре(уляторная характеристика 5 двигателя. Необходимая криволинейная характеристика конической пружины обеспечивается соответствующим подбором ее конструктивных параметров

При работе двигателя в режиме прину- 0 дительного холостого хода деформация конической пружины 9 под действием регулятора 3 уменьшается настолько, что клапан 11 под действием пружины 12 и давления газа в полости Г полностью закрыва5 ется и подача газа выключается. Чтобы при этом диафрагма 10 не открыла клапан 11 под действием разрежения, передаваемого в камеру В по трубке 14 из впускной трубы 16 двигателя, служит пружина 13, установ0 ленная между диафрагмой 10 и торцовой стенкой полости Г со стороны клапана 11.

Путем перемещения муфты 22 по резьбе на хвостовике золотника 18 и с помощью винта 26 регулируется подача газа на номи5 нальном режиме. Регулируемый скоростной режим двигателя задается оператором с помощью рычага 5 управления регулятора.

Применение предлагаемой системы топливоподачм газожидкосгного двигателя

0 на тракторах, комбайнах, дорожно-строи- тельных и других специальных машинах, требующих автоматического поддержания заданного скоростного режима, позволяет использовать как жидкое , так игазооб5 разное топливо и обеспечивает всережим- ное регулирование частоты вращения при работе двигателя на любом топливе. В результате повышаются производительность машин и качество выполняемых технологи0 ческих операций.

Изменение расхода газа путем изменения давления в регуляторе подачи газа, работающем совместно с дросселем постоянного сечения, значительно упрощает систему

5 регулирования расхода газового топлива.

Использование сменных дросселей различного проходного сечения при постоянных параметрах регулятора подачи газа, исполнительного механизма, управляюще0 го и клапанно-регулирующих органов позволяет получить систему топливоподачи с широким диапазоном регулирования расхода газа, что сокращает время и затраты на разработку систем топливоподачи однотип5 ных двигателей, модификации которых отрегулированы на различную мощность. Формула изобретения Система топливоподачи газожидкостного двигателя, содержащая линию подачи

жидкого топлива с топливным насосом высокого давления, оснащенным всережим- ным регулятором, главный рычаг которого снабжен регулируемым упором и связан с рейкой насоса, линию подачи газового топлива с источником газа, редуктором, электромагнитным клапаном, регулятор подачи газа, снабженный золотниковым распределителем с золотником, кинематически связанным с главным рычагом, подвижной втулкой золотника, исполнительным механизмом с напорной камерой и расположенным в ней подпружиненным управляющим органом, причем напорная камера имеет возможность поочередного сообщения чеQr At /v 50 W 3020Ю

0

рез золотниковый распределитель с линией подачи масла и линией слива, клапанным регулируемым органом с подпружиненным клапаном, соединенным с управляющим органом исполнительного механизма и сообщенным своим входом с линией подачи газа, а выходом - с впускным трубопроводом двигателя, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, система снабжена дросселем, установленным между клапанным регулирующим органом и впускным трубопроводом, а управляющий орган соединен с втулкой золотника исполнительного механизма посредством конической пружины.

ft 6 8 10 Х,мм