Система подачи газа в форкамеру газового двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 80132518 1) 4 Е 02 М 2 г 02 ГОСУДАХСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 8, А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ , гд вательский(54) (;ИсТ(=МА ОДА КАМЕ.РУ ГАЗОВОГО Д 1.НЕГО (.:ГОРА 11 ИЯ (57) Изобретение отцо строен як и поз во, 5)ст ность лвигзтеля в раб 1 И ГАЗА В ФОРВ И ГАТГЛ Я В Е У сится к двигателе)высить зкоомичоге. Регулирукпнее 9(56) Авторское снидетельстгзо С;Ло 101780,), кл. Г 02 М 21 г 02, 1 устр-во выполнспо в ви )с )илнн )р; 31ремешающимся в нем порпнсм 3", нд;нсенным урзвновсшивакпей пр) жипсгйУправ)як)пгая полость 33 подклн)чсн; к кдндлу 3 подачи гдзд при юмсши к;)нд.)дс ответвлением 38. Обр;)1 ный к );)гп)н 1стдновлен в кана,н 3, з жик.с р 4)дросселг)рукпеи игло 41 в отиствг)снии 38. Такое выполнение прелогврдщзстпрежлевременное открытие клдгана 30 и юзволяет устранить необмдимс)сть подрегу.п)ровки системы В пЕ)о)вессс экая,Гс пнирезтьтате этого стрс)няютс потрливного газа в пролувочным иь) сгм г р;н ссе впуска и рзсппряется дид;и итойчивы скоростны и г)агру. )пьх рс гпч,рдботы двигателя. 1 илИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателюстроению, а именно к системам подачи газа в форкамеру двигателей внутреннего сгорания, и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св, Ю 1017809.Цель изобретения - повышение экономичности работы двигателя.На чертеже представлена система подачи газа в форкамеру газового двигателя внутреннего сгорания.Предлагаемая система содержит клапан 1, отделяющий форкамеру 2 от канала 3 подачи газа. Тарелка 4 клапана 1 установлена в корпусе 5 на коническом седле 6, а стержень 7 клапана 1 размещен в цилиндрической направляющей 8 и нагружен уравновешивающей пружиной 9.Стержень 7 выполнен ступенчатым с кольцевой проточкой 10 и снабжен соединенными через центральный канал 11 радиальными отверстиями 12 и 13, расположенными в два ряда. Верхний ряд отверстий 12 расположен на ступени 14 меньшего диаметра стержня 7 клапанаи примыкает к торцу 15. Второй ряд отверстий 13 совмещен с проточкой 10.Корпус 5 выполнен ступенчатым. Клапан 1 размещен в корпусе 5 с образованием камеры 16 между торцом 17 ступени 18 корпуса 5 и торцом 15 клапана 1. Камера 16 сообщена через канал 19 с каналом 3 подачи газа. В направляющей 8 выполнено отверстие 20 с возможностью его периодического сообщения с каналом 3 подачи газа через кольцевую проточку 10, В канале 19 размещен жиклер 21 с иглой 22. Отверстие 20 сообщено с полостью 23 через канал 24. Запорная игла 25 и проходное отверстие 26 образуют регулируемый жиклер 27. На конце стержня 7 для крепления пружинной тарелки 28 и пружины 9 выполнена резьба под гайки 29 и 30.Система снабжена регулирующим устройством, выполненным в виде цилиндра 31 с перемещающимся в нем поршнем 32, нагруженным уравновешивающей пружиной 9 н размещенным на стержне 7 клапана 1 соосно с последним с возможностью перемещения относительно него, и управляющей полости 33, образованной дном 34 поршня 32, стенками 35 цилиндра 31 и стенкой 36 корпуса 5 и подключенной к каналу 3 подачи газа при помощи дополнительного канала 37 с ответвлением 38, причем в дополнительном канале 37 установлен обратный клапан 39, а в ответвлении 38 - жиклер 40 с дросселирующей иглой 41.Предлагаемая система работает следующим образом.В период впуска и продувки, как только усилие от текущего давления внутри цилиндра (Рц) и усилие от сжатия пружины (Рсж) станет меньше или равно усилию от давления топливного газа (Р) в газовой камере 16, т.е. Рг)Р+Рсж, клапан начинает открываться.Клапан 1 перемещается и кольцевая 5 проточка 10 открывает проход в канал 24 изатем в полость 23.Топливный газ из газовой магистралипод давлением 1,5 - 4,5 кгс/см по каналу 3 через регулируемый жиклер 27 и канал 24 поступает в полость 23 под давлением, определяемым проходным сечением регулируемого жиклера 27 и положением запорной иглы 25.Давление, при котором происходит начало открытия клапана и впуск топлива, за-5 висит от соотношения суммарных сил от предварительной затяжки пружины 9 и давле.ния газов внутри цилиндра и от давления топливного газа в камере 16.В результате возросшего суммарногоусилия от давления топливного газа Рг в камере 16 и давления, топливного газа Р в газовой полости 23 (РР) клапан продолжает открываться и через 70 - 80 поворота коленчатого вала (ПКВ) после ВМТ (нижней мертвой точки) достигает полного открытия. В этот момент кольцевая проточка 10 своей нижней (передней) кромкой полностью открывает отверстие 20 канала 3 подачи газа.Таким образом, полное открытие клапана осуществляется под действием сил, складывающихся из сил от давления топливФного газа Рг+Рг соответственно в камере 16 и газовой полости 23 и противодействуюгцей силы пружины 9 и текущему давлению в цилиндре, т.е.Р, = (Р.+Р ) - (Р +Р ).Собственно клапан 1 начинаег открываться при положении поршня около НМТ, когда открытие выпускных и продувочных окон достигает своего максимального значения. Однако топливный газ из канала 3 подачи газа благодаря жиклеру 21 под иглой 22 40 начинает поступать в цилиндр не сразу, ас запаздыванием на 30 - 50 11 КВ после НМТ, т.е. при движении поршня от НМТ к ВМТ, т.е. чем меньше сечение жиклера 2 под иглой 22, тем медленнее происходит 45 нарастание открытия клапана, тем позженачинается подача топлива в цилиндр двигателя.При дальнейшем перемещении поршня отНМТ к ВМТ с момента окончания газообмена и полного перекрытия поршнем про дувочных и выпускных окон начинаетсяпроцесс сжатия, В результате увеличения давления рабочей смеси в цилиндре двигателя и практически постоянного давления в газовом канале 3 клапан 1 начинает закрываться и количество поступаемого газа в 55 цилиндр сокращается.В процессе прикрытия собственногоклапана 1, т.е. при его движении вверх канал 3 разобщается с газовпускным каналом 24. В результате этого разность давлений в канале 24 и цилиндре сокращается, собственно клапан 1 под действием пружины 9 и давления газов внутри цилиндра садится на седло 6 и поступление топлива внутрь цилиндра прекращается.Одновременные газ из газовой магистрали по каналам 19, 37, через клапан 39 и жиклер 40 поступает под поршень 32, Сила от давления газов передается на поршень 32, нагруженный возвратной пружиной 9 и далее на стержень клапана 1. При движении поршня 32 вверх пружина 9 сжимается и далее через стержень усилие передается на тарелку 4 клапана 1. Перемещение поршня прекращается при достижении уравновешенности усилий от давлений топливного газа под поршнем 32 и от сжатия пружины 9.При пуске и работе двигателя без нагрузки на малых оборотах как только топливный газ из газовой магистрали начнет поступать в канал 3, одновременно топливный газ поступает ь камеру 16. Однако поршень 32 при этом остается неподвижным, так как не в состоянии преодолеть усилие от сжатия пружины 9.При небольших давлениях топливного газа усилие на поршень 32 незначительно. Поршень 32 в это время находится в нижнем крайнем положении и на пружину 9 не действует. Сила удержания клапана 1 в этом случае определяется собственным предварительным натяжением пружины 9. Усилие сжатия пружины 9 при этом также небольшое, поэтому клапан 1 открывается при низких давлениях топливного газа, имеющих место на режимах малых нагрузок и частот вращения вала.При увеличении нагрузки двигателя, а следовательно, и увеличение топливного газа, топливный газ с возросшим давлением из газовой магистрали по каналам 3, 19, 37 через клапан 39 и жиклер 40 поступает под поршень 32 в управляющую полость 33, воздействуя на него, заставляя еще больше перемещаться вверх вдоль стержня клапана 1, еще больше сжимая пружину 9. Перемещение поршня 32 вверх в определенном положении ограничивается усилием сжатой пружины 9. Поэтому усилие прижатия клапана 1 к гнезду увеличивается, а его начало открытия останется прежним.При уменьшении нагрузки двигателя и, как следствие, при понижении давления топливного газа в газовой магистрали пружина 9 отжимает поршень 32, в результате чего предварительный натяг пружины 9 уменьшается. Топливный газ вытесняется через жиклер 40 в канал 37, так как обратный клапан 39 при этом закрывается.Наличием обратного клапана 39 и дросселирующей иглы 41 обеспечивается сглаживание пульсации топливного газа в управ.ме определяется давлением газов в рабочем цилиндре двигателя при положении рабочего 30 поршня в НМТ и давлении топ.пивногогаза в газовой магистрали. Давление в рабочем цилиндре при положении рабочего поршня в НМТ мало изменяется при различных скоростных и нагрузочных режимах работы газового двигателя, а давление топЗ 5 ливного газа в газовой системе зависитот нагрузки двигателя и частогы вращения коленчатого вала.Применение в системе подачи газа регулирующего устройства, выполненного в виде поршня с центральным осевым от верстием, примыкающего с одной сторо ы кгазовой камере и нагруженного с другой клапанной пружиной, обеспечивает стабильность от цикла к цик.чу начала открытия газовпускного клапана на всех режимах работы двигателя, что позволяет обеспечить высокую равномерность распреде.пения топлива как между цилиндрами, так и от цикла к циклу в цилиндре.Такая конструкция системы подачи газав сочетании с устройством автоматического 50 регулирования позволяет подбором его параметров (сечений клапанов и регулируемых жиклеров, усилий пружин и давления газа на входе в систему) обеспечить близкое к оптимальному начало открытия газо- впускного клапана на всех режимах - от 55 пуска и холостого хода до номинальноймощности.Использование изобретения позволитприменять в процессе монтаж и эксплуата 5 10 15 20 25 ляюшей полости 33 и тем самым плавное перемещение поршня 32 на всех переходных режимах работы двигателя. Кроме того, большое сопротивление жиклера 40 препятствует быстрому перемещению поршня 32 вниз, предотвращает колебание и самопроизвольное опускание поршня 32, а также преждевременное или самопроизвольное открытие клапана .Амортизирующее действие дросселирующей иглы 41 можно регулировать изменением проходного сечения под ней.В результате плавного передвижения поршня 32 с его фиксацией в заданном положении, достигаемое такой конструкцией, обеспечивается мягкая стабильная работа двигателя на всех режимах.Наличие поршня 32 в сочетании с дросселирующей иглой 41 и обратным клапаном 39 позволяет осуществлять открытие и закрытие клапана 1 на всех режимах работы двигателя в заданный момент времени.Осевое передвижение поршня 32 вдоль стержня 14 приводит к изменению предварительного натяга пружины 9 и обусловливает открытие клапана 1 в одно и то же время, независимо от режима работы двигате,чя.Начало подачи топливного газа (начало открытия клапана 1) в предлагаемой систеи1ррл 31 ииии и,", 11 .и(и( и и и 1 гр ( и и и ,и 1,( ии;(а 15 ( +, ; ( у.( 1 р ,(. 1 и, 1 ции пружины с меньшими предварительным натягом, т. е. без большого запаса прсдварительного натяга, и жесткостьк, тдк как большой предварительный натяг пружины сопровождается большими скоростями посадки клапана, гызывдющими динамицеские нагруз ки. Резкая посадка клапана из-за бо;ьцих динамических нагрузок вызывает повышенный износ в местах соприкосновения тарелка- седло клапана, в результате чего ухудшактся технико. экономические (нкдзатели рдботь двигателя.11 дличие регулирую(цего устройства предотврдпьдет преждевременное открытие клдпдна, отрицательно сказываюце(ся на работу вс(й системь(, и позволяе устранить необходимость подрегулировки системы н процессе эксплуатации, потери топливноп гд(д с пр(дувоцным воздухом в процессе вуск(, рд(пирить диапазон устойчивых скор (нх и и;грузоцных режимов р;боты (;( иио о дшИд г(ля в резу.(ьтд( (;били ш пи и и;рд метров рабоцего проц( с("(, и(темы, кроме того, значительно повысить экономичность работы двигателя.(.Ист(мд подачи газа в форкамеру га. зового двигателя внутреннего сгорания по авт св. % 1017809, (глинак)щаяся тем, что, с целью повышения экономичности работы двигателя, она дополнительно снабжена регулирую(цим устройством, выполненным в вид( цилиндра с нереме(цающимся в нем пор(пнем, нагруженным урдвповешиваюц(еи пржиной и размеценным нд стержне клапана соосн с последнимнг;можностьк пер мепения относительно него, и управлякп(еи полости, образованной дном пор(пня, ( ( (ь(ми цилиндра и корпуса, и ноак.(к(Ин)и к кдн(.( по,1 ачи 1 д (а 1 и помо. ци .1(полни(сльного кднала с ответя.( Ии( , пр . Н,(ополнительном кан:лет . нои" пр:(ныи клапан, д в отИтвлснии ;+ ( ( р ( дросселирукицей иглой.