CN1006822B - 气-液内燃机燃料供给控制装置 - Google Patents

Abstract

气—液内燃机燃料供给控制装置包括带液体燃料调节器的燃料泵(1)、带操纵机构(9)的气—液内燃机调速器(6)、活塞式随动机构(12)式的液体燃料限制器以及带气体燃料调节器的供气管道。活塞式随动机构(12)的本体(13)安装在壳体(14)内，可以相对于壳体(14)作往复运动，壳体(14)牢固地固定在调速器(6)的本体(7)上，而活塞式随动机构(12)的杆(17)和气—液发动机调速器的操纵机构(9)与气体燃料调节器联接在一起。

Description

本发明涉及内燃机设计，准确地说，既适用于液体燃料内燃机的控制，也适用于用液体和气体两种燃料工作的内燃机的控制。特别是适用于气-液柴油机（或压缩自燃）内燃机的燃料供给控制装置。

本装置既可用于固定式气-液内燃机，也可用于运输式内燃机（汽车、火车、船舶及其它类似动力装置）。

用两种不同燃料工作时，液体燃料用来点火，以便可靠地保证气-液内燃机气缸内燃料-空气混合物的自然和完全燃烧。气-液发动机作的功主要部分是气体燃料产生的。缺乏气体燃料时，在特定情况下用单一液体燃料工作时燃料供给调节装置不会对气-液发动机产生任何影响。

例如，已有气-液内燃机燃料供给调节装置（美国，A，4463734），它包括带液体燃料调节器的高压泵、带操纵机构的气-液内燃机主调速器。主调速器和液体燃料调节器联接在一起，用来调节气-液内燃机用单一液体燃料工作时的速度。此外，本装置还包括机械式的液体燃料限制机构，它也和液体燃料调节器相联接。为输送气体燃料设有气体燃料输送管道，它上面设有带气体燃料调节器的控制段。本装置还包括辅助调节器的监控器，它在气-液发动机从液体燃料换用两种不同燃料工作时接通辅助调节器和打开气体管道内燃料调节阀，辅助调节器的操纵机构和液体燃料调节器联接在一起，为可靠地保障气-液发动机气缸内燃料-空气混合物的自燃和完全燃烧供给足够的液体燃料。并且，液体燃料供给的量是一定的，与气-液发动机的负荷无关。辅助调节器的操纵机构也和气体燃料调节器联接在一起，根据气-液发动机的制动扭矩调节气体燃料的供给量。气体燃料调节器是一个滑阀，围绕自己的纵向轴线旋转，根据辅助调节器操纵机构所给予的转角调节气体燃料调节阀的流通断面。

还有一种气-液内燃机燃料供给控制装置（法国，A，2556780）。它包括一个带液体燃料调节器的高压油泵、带操纵机构的气-液内燃机主调速器及液体燃料限制机构。操纵机构和液体燃料调节器联接在一起，限制机构固定在气-液内燃机调速器体上，也和液体燃料调节器联接在一起。气体燃料由输气管道供给。管道包括气体调节器，它固定在管道的控制段上。在上述装置内，液体燃料限制机构为一膜片式气动双腔随动机构。固定在两腔之间的膜片和液体燃料调节器联接在一起。随动机构内腔内充满着气-液发动机气缸内工作过的气体，从涡轮机入口吸入。该气体的压力通过专门的气体分配器进入双腔随动机构的一个空腔内。气体分配器有两个工作位置，第一个工作位置为气-液发动机用液体燃料工作时的位置。涡轮机前面的压力作用于膜片的一侧，使液体燃料调节器增加供油量。气体分配器的另一个位置为用两种燃料工作时的位置。涡轮机前面的压力作用于膜片的另一侧，使液体燃料调节器减少供油量。

用两种燃料工作的现有气-液发动机燃料供给控制装置的基点是把液体燃料调节器固定在决 定于液体燃料供给量的位置上，该供给量是为可靠地保障气-液发动机气缸内空-燃混合物及时自燃和它的燃烧所必需的。固定液体燃料调节器的位置也就固定了发动机主调速器操纵机构的位置，它和液体燃料调节器联接在一起。这就意味着断开了主调速器。因此，在现有的装置中设有辅助调速器，在用两种不同燃料工作时控制气体燃料供给量。辅助调速器使气-液发动机燃料供给控制装置的结构复杂化。作为辅助零件降低了控制装置的可靠性。

由此，用主调速器调节液体燃料的供给量可以自动减少到完全停止供油，而用辅助调节器调节气体燃料与液体燃料供给量无关，则可能出现，当中断液体燃料供给后，气体燃料还继续供给（例如气-液发动机超速时）。在这种情况下经过气缸的气体燃料和空气的混合物会充满排气歧管，这将可能使气-液发动机发生爆炸。

本发明的任务是研制一种气-液内燃机燃料供给控制装置的结构，它能在从怠速到最大功率的整个负荷范围内和在供给点火用液体燃料的情况下采用同一种调速器控制气体燃料的供给量。用单一液体燃料工作时，该调速器也能控制气-液发动机。

解决这个问题是在气-液内燃机燃料供给控制装置内要包括一个带液体燃料调节器的高压燃料泵、带操纵机构的气-液内燃机调整速器、液体燃料限制器以及气体燃料供气管道。操纵机构和液体燃料调节器连接在一起，限制器也和它联接在一起，供气管道包括一个带气体燃料调节器的控制段。根据本发明，液体燃料限制机构做成活塞式随动机构。它的本体可以往复运动，本体固定在壳体内，而壳体牢固地固定在气-液内燃机调速器体上。随动机构体内和壳体内设有通道。活塞式随动机构体和液体燃料调节器联接在一起，而活塞杆通过气-液发动机调速器的操纵机构和气体燃料调节器联接在一起。在控制装置内，带气体燃料调节器的供气管道的控制段最好是固定在壳体上，气体燃料调节器最好是利用拉杆和气-液内燃机调速器操纵机构联接在一起。

根据本发明，在控制装置内壳体和气-液内燃机调速器体最好是做成整体的。

在控制装置内设置的气体燃料供气管道控制段和壳体是做成整体的。

依靠改变液体燃料限制机构的结构和它与控制装置内其他部件的联接，本发明在采用单一液体燃料工作和在提供点火用液体燃料的条件下采用两种不同燃料工作的情况下，均可以采用一个气-液发动机调速器。这样可以提高燃料供给控制装置的可靠性和简化它的结构，同时还可以保障只是在终止气体燃料供给之后停止液体燃料的供给，从而排除了气-液发动机在排气歧管内发生爆燃的可能性。

下面用举例和附图对本发明加以说明：

根据本发明，图1描绘了在用两种不同燃料工作的情况下和气体燃料供给量最大时，气-液内燃机的燃料供给控制装置（纵剖面）;

根据本发明，图2描绘了在采用单一液体燃料工作的情况下和供油量最小时的情况;

根据本发明，图3描绘了在采用单一液体燃料工作的情况下和供油量最大时的情况;

根据本发明，图4描绘了在采用两种不同燃料工作的情况下和气体燃料供给量最大时的情况;

气-液内燃机燃料供给控制装置包括燃料泵1（图1），例如，柱塞式的，它具有燃料供给调节器，调节器为齿杆2的形式，固定在燃料泵1的本体3内，能往复运动（请看箭头“α”），在齿杆2的一个极限位置上液体燃料终断供油，而在另一个极限位置上液体燃料供油量最大。齿杆2的中间位置为供油量的中间值（例如，如图1所示，这是供给液体和气体两种燃料时的情况，并且，气体燃料的供给量接近最大值）。燃料泵1具有输油管4，将液体燃料由液体燃料供油管道输入（图1上未表示），和高压输油管5，将液体燃料由燃料泵1输入气-液内燃机（图1上未表示）。

气-液内燃机燃料供给控制装置还包括有气-液内燃机调速器6，它固定在燃料泵1的本体3的端面上。调速器6的本体7的壁和燃料泵1的本体3的端面相联接，在本体7的壁上设有窗口8，为安装齿杆2用。调速器6包括操纵机构9，做成，例如，横杆10的形式，它安装在轴11上，可以作弧形运动（箭头“β”）。

控制装置还包括有液体燃料限制器，做成活塞式随动机构12的形式，它包括本体13，并能在壳体14内作往复运动（箭头“γ”）。壳体14牢固地固定在调速器6的本体7上。在活塞式随动机构12的本体13的内腔15内装有活塞16，它以杆17通 过拉杆18和操纵机构9，也就是杠杆10相联接。在活塞式随动机构12的本体13内装有回位弹簧19，它将活塞16压向本体13的内壁。在本体13内设有通道20，它使内腔15和本体13的外表面相通。该通道20在圆沟槽21内有“A”和“B”两个工作位置。在壳体14上设有进口通道22和回流通道23，作为进入和排出工作液，例如，机油用。机油从气-液内燃机润滑系（图1上未表示）进入活塞式随动机构12的本体13的内腔15内。进口通道22具有工作端面“a”，回流通道23具有工作端面“b”，它们分别位于环形槽24和25内，在随动机构12的壳体14内设有通道26，它是气体燃料供气管道的控制段，气体燃料由燃气箱（图1上未表示）通过它输入气-液内燃机的混合箱。在通道26，如上所述，即气体燃料供气管道控制段内装有输入气-液内燃机的气体燃料的供给调节器，它做成，例如，回转节流阀27的形式，后者固定在活动轴28上，它可以作圆弧运动（请看“δ”）。回转节流阀27通过拉杆29和30并穿过窗口31和操纵机构9，即杆10相联接。窗口31设在气-液内燃机调速器6的本体7上。随动机构12的本体13通过拉杆32和液体燃料调节器，即齿杆2相联接，从而实现了操纵机构的杠杆10通过拉杆18、杆17、活塞16、回位弹簧19和拉杆32与液体燃料调节器（齿杆2）的联接。气体燃料供气管道控制段可以固定在壳体14上或安装在接近它的位置上。这样，气体燃料调节器和操纵机构9就可以用拉杆联接在一起，例如上面所叙述的方案。

此外，气-液内燃机燃料供给控制装置可以把调速器6的本体7与壳体14做成整体的。

在图2上示出了采用单一液体燃料工作和供油量最少时的控制装置。此时，齿杆2拉向调速器6的内腔，杠杆10向右倾斜，本体13由回位弹簧19压向活塞16。

在图3上示出了采用单一液体燃料工作和供油量最大时的控制装置。杠杆10接近于垂直，齿杆2处于左边极限位置，随动机构12的本体13在回位弹簧19的作用下紧密地与活塞16贴合，而回转节流阀27开度最大，但不供给气体燃料。

在图4上示出了气-液发动机采用两种不同燃料工作和气体燃料供给量最少时的控制装置。在本体13和活塞16之间的内腔15的一部分空间内充满了由通道22进入的工作液。杠杆10的位置实际上和图2一样，而齿杆2处于中间位置，相应于为保障气-液内燃机内两种不同燃料混合物（点火用量）的可靠自燃和燃烧所需要的液体燃料供给量时的位置。

气-液内燃机燃料供给控制装置的工作如下。

在气-液内燃机用单一液体燃料工作和供油量一定时，气-液内燃机润滑系统没有工作液，例如，机油，流入壳体14的进口通道22（图2）以及在通道26内不供给气体燃料时，回位弹簧19将相对于随动机构12的本体13的左端面是张开的，从而使本体13的右端面压向活塞16。活塞16处于固定的位置，因为和它联接的操纵机构9的杠杆10在气-液内燃机液体燃料供给量不变的情况下在轴11上保持不动（按箭头“β”向右倾斜）。

气-液内燃机工况发生变化需要改变液体燃料供给量，例如，增加供油量时（图3），根据操作人员的指令，通过按箭头“β”转动轴11和固定在它上面的杠杆10来改变调速器6的操纵机构9的位置。操纵机构9的位置变化通过联接件即拉杆18和杆17传给活塞式随动机构12的活塞16。活塞16通过回位弹簧19作用于活塞式随动机构12的本体13和拉杆32，从而将杠杆10的上述运动传给液体燃料调节器，即齿杆2。齿杆2按箭头“α”移向左边，从而改变燃料泵1沿高压油管5（图1）输送给气-液内燃机气缸内的液体燃料供量。从液体燃料给油管道出来的燃料通过管4进入燃料泵1。

和杠杆10（图3）经常联接在一起的拉杆30以及和拉杆30联接在一起的拉杆29控制气体燃料调节器，即固定在活动轴28上的回转节流阀27，按箭头“δ”（反时针）转动回转节流阀27，但是，由于在通道26内没有气体燃料，回转节流阀27只是空转。

当从采用单一液体燃料工作转入采用两种不同燃料，液体和气体工作，工作液体从气-液发动机润滑系输入进口通道22（图4）时，工作液体沿通道20进入内腔15，而气体燃料从气源进入通道26。工作液体进入内腔15时充满整个内腔，这时活塞16不动，因为它的位置决定于操纵机构9 的位置，操作人员将它固定不动，以便保持由两种燃料获得的总热量不变。

工作液体继续充满内腔15，克服回位弹簧19的作用力，根据操作人员给定的燃料总供给量，按箭头“γ”（图1）向右移动本体13，一直到它不占有图1（或图4）所描绘的位置为止，也就是说，一直到本体13的通道20的环形道21的端面“A”（图1）不和壳体14的通道22的环形道24的端面“a”相吻合，而通道20的环形道21的工作端“B”不和壳体14的出口通道23的环形道25的工作端“b”相吻合。

当活塞16的杆17从图1所示的位置向左移动时，工作端“A”相对于工作端“a”向左移动，打开让工作液体通过进口通道22和通道20进入内腔15的通路。杆17向左移动是在需要增加液体燃料供给量时改变操纵机构9的位置所引起的。因此，工作液体重新给活塞16的底部以作用力，此力为回位弹簧19所平衡。作用在本体13右壁上的力使它按箭头“γ”向右移动，一直到工作端面“A”和“a”重新不相吻合和不覆盖工作液体到内腔15的通路，而工作端面“B”和端面“b”不打开工作液体沿回流通道23的出口为止，从而固定了本体13的位置，左右摆动量很少。因此固定了齿杆2的位置，使点火用液体燃料的供给量保持为一个常数。

在活塞16的杆17从图1的位置向右移动（减少燃料总供给量时）和本体13的向右初始位移的情况下通道20的工作端面“B”相对于回流通道23的工作端面“b”向右移动，打开工作液体从内腔15流出的出口，当工作液体由内腔15流出时回位弹簧19张开，向左推动本体13，一直到工作端面“B”和“b”不相吻合为止，终断工作液体的流出。本体13进一步向左移动使工作端面“A”相对于工作端面“a”向左移动，但这时本体13在进入的工作液体的压力作用下重新向右移动，即占有图1所示的位置。在这种情况下，活塞16占有接近图4所示的位置，依靠上面所叙述的联接改变通道26内回转节流阀27的位置，从而在不改变齿杆2的位置（也就是不改变决定于齿杆2和本体13的位置的液体燃料供给量）的情况下减少气体燃料的供给量。杠杆10进一步向右移动使回流通道20打开，排除了内腔15的工作液体，并使回转节流阀27关闭（参看图2）。这样，终断液体燃料的供给只是在气体燃料停止供给以后。本体13在图1和4上所示的位置假定与齿杆2的位置相对应，在该位置下液体燃料的供给量是为两种不同燃料自燃和燃烧所必需的（例如，相当于点火用量），而由操纵机构9给定的杆17的各种位置能保证气体燃料的供给量在气缸内燃烧两种不同燃料时所产生的总热量与气-液发动机在实际制动扭矩下所具有的负荷和或转速相适应。在这种情况下，气体燃料的供给量由操作人员按照在用单一液体燃料工作时所采用的液体燃料供给控制系统加以确定。在用两种不同燃料工作时改变输入气-液发动机气缸内的燃料总供给量以在由活塞式随动机构12固定的齿相2的位置上改变气体燃料的供给量来实现，齿杆2的位置与点火用液体燃料供给量相适应。

本发明只采用一个调速器，既能保证用单一液体燃料工作时内燃机的工作，也能控制采用两种不同燃料，液体和气体燃料工作时的气-液发动机。

在调速器6的操纵机构9和液体燃料调节器之间的联接装置内安装活塞式随动机构12可以让调速器6的操纵机构9按监控指令，例如，操作人员的指令，自由运动，与气-液发动机的工况（用液体燃料或者用液体和气体燃料）无关。给活塞式随动机构12输入工作液体，即将气-液发动机从用液体燃料工作换为用液体和气体燃料工作可以把随动机构12的本体13固定于相对壳体14的位置上，从而固定液体燃料调节器-高压燃料泵齿杆2的位置，不限制调速器6的操纵机构9的自由运动。由于固定液体燃料调节器的位置不限制调速器6的操纵机构9的运动，可以借助于气体燃料调节器与调速器6的操纵机构9的联接实现气体燃料调节器的传动。由于接通随动机构12和供给气体燃料是在液体燃料供给量超过点火用量时，这样可以排除在切断气体燃料之前切断液体燃料，从而排除气缸内未燃烧的气体和空气的混合物进入气-液发动机的排气歧管，同样排除了在气-液内燃机排气管道内发生爆炸危险的条件。

在从空转到满负荷的整个负荷范围内一个调速器6可以保证气-液内燃机在使用液体燃料和使用液体-气体两种燃料的情况下可靠地工作，这就简化了燃料供给控制装置，提高了气-液发动机的工作可靠性，因为不需要其它的辅助调节装置，排 除了爆炸危险情况，这同样提高了采用本装置时气-液发动机的使用可靠性。

Claims (3)

1、气-液内燃机燃料供给控制装置包括带液体燃料供给调节器的高压燃料泵(1)、带操纵机构(9)的气-液内燃机调速器(6)、液体燃料限制器、气体燃料供气管道、操纵机构(9)和液体燃料调节器联接在一起，限制器也和液体燃料调节器联接在一起，供气管道包括带气体燃料调节器的控制段，该燃料控制装置的特点是，液体燃料限制器是做成活塞式随动机构(12)的形式，它的本体(13)能往复运动，安装在壳体(14)内，壳体(14)牢固地固定在气-液内燃机调速器(6)的本体(7)上，在活塞式随动机构(12)的本体(13)以及壳体(14)内设有通道(20、22、23)，活塞式随动机构(12)的本体(13)和液体燃料调节器联接在一起，活塞式随动机构(12)的活塞(16)的杆(17)和安装在壳体(14)内的带气体燃料调节器的供气管道的控制段通过拉杆(30)一起和气-液内燃机调速器(6)的操纵机构(9)联接在一起。

2、根据权利要求1的气液内燃机燃料供给控制装置，其特征在于，壳体（14）和气-液内燃机调速器（6）的本体（7）是做成整体的。

3、根据权利要求1或2的气液内燃机燃料供给控制装置，其特征在于，气体燃料供气管道控制段和壳体是做成整体的。

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