NL8600062A

NL8600062A - Combustion engine LPG arrangement - has non-return valve unit in each branch line for gas supply

Info

Publication number: NL8600062A
Application number: NL8600062A
Authority: NL
Original assignee: Ernst Josef Kronenberger
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-08-03

Abstract

LPG from a supply tank is via a filter (2) supplied to an evaporator-pressure regulator (3). When the gas is brought up to required pressure, it passes into an air inlet duct, and gas distribution unit and also an air filter. Thus the required ratio of gas/air mixture is obtained. In front of each injector unit (15) fits a non-return valve (24) in each branch (14).

Description

NL 33.330-Me/hpNL 33.330-Me / hp

Gasinstallatie voor toepassing in verbrandingsmotorenGas installation for use in combustion engines

De uitvinding heeft betrekking op een gasinstallatie voor toepassing in verbrandingsmotoren, voorzien van een drukregelaar voor het met een gewenste druk via een toe-voerleiding toevoeren van gas aan een met een luchtregelklep 5 uitgevoerd luchtaanzuigkanaal van de motor, waarbij de toevoerleiding van het gas met ten minste één inspuitorgaan op het luchtaanzuigkanaal aansluitbaar is.The invention relates to a gas installation for use in internal combustion engines, provided with a pressure regulator for supplying gas at a desired pressure via a supply line to an air intake duct of the engine equipped with an air control valve 5, the supply line of the gas having at least one injection device can be connected to the air suction channel.

Bij een bekende gasinstallatie van deze soort wordt de toevoerleiding voor het gas aangesloten op het gedeelte 10 van het luchtaanzuigkanaal, dat in de stromingsrichting van de door de motor aangezogen lucht gezien, voor de luchtregelklep is gelegen. Dit heeft twee nadelen.In a known gas installation of this type, the supply pipe for the gas is connected to the part 10 of the air suction channel, which is located in front of the air control valve in view of the flow direction of the air drawn in by the engine. This has two drawbacks.

Ten eerste houdt dit in, dat steeds een groot volume ontsteekbaar gas/luchtmengsel in het luchtaanzuigka-15 naai aanwezig is. Bij een door een haperende ontsteking veroorzaakte terugslag uit een verbrandingskamer van de motor bestaat het gevaar, dat het in het luchtaanzuigkanaal ontstoken gas/luchtmengsel schade aan de motor toebrengt.Firstly, this means that a large volume of ignitable gas / air mixture is always present in the air suction chamber. In the event of a blowback from a combustion chamber of the engine caused by a malfunctioning ignition, there is a risk that the gas / air mixture ignited in the air suction channel will cause damage to the engine.

Voorts zal bij toepassing van de gasinstallatie in 20 een motor met een aantal verbrandingskamers, waarbij het luchtaanzuigkanaal zich splitst en met vertakkingen naar de afzonderlijke verbrandingskamers verloopt het probleem optreden, dat bij een niet-optimale verwerveling van het vóór de splitsing gevormde gas/luchtmengsel de afzónderlijke 25 verbrandingskamers een ongelijk gas/luchtmengsel krijgen toegevoerd. Dit heeft een nadelige invloed op de prestatie van de motor.Furthermore, when the gas installation is used in an engine with a number of combustion chambers, in which the air suction channel splits up and branches off to the separate combustion chambers, the problem will arise that with a non-optimal turbulence of the gas / air mixture formed before the splitting, separate combustion chambers are supplied with an uneven gas / air mixture. This has an adverse effect on the performance of the engine.

De uitvinding beoogt een gasinstallatie van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de beschre-30 van nadelen op doeltreffende wijze zijn opgeheven.The object of the invention is to provide a gas installation of the type mentioned in the preamble, in which the disadvantages described are effectively eliminated.

Hiertoe wordt de gasinstallatie volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de toevoerleiding voor het gas zich in een, met een aantal verbrandingskamers van de motor overeenkomend, aantal vertakkingen splitst, terwijl elke 35 vertakking met een eigen inspuitorgaan aansluitbaar is op het .7 ' Λ ·\ Jr V W -V > 'y J.To this end, the gas installation according to the invention is characterized in that the supply line for the gas splits into a number of branches corresponding to a number of combustion chambers of the engine, while each branch can be connected to the .7 '' with its own injector. \ Jr VW -V> 'y J.

~2~ (elk) nabij de bijbehorende verbrandingskamer gelegen eind-gedeelte van het luchtaanzuigkanaal.~ 2 ~ (each) end portion of the air intake duct located near the associated combustion chamber.

Door de inspuiting van het gas in het luchtaanzuigkanaal vlak voor de verbrandingskamer is steeds slechts een 5 zeer klein volume ontsteekbaar gas/luchtmengsel in het luchtaanzuigkanaal aanwezig, zodat bij een terugslag in een van de verbrandingskamers geen schade aan de motor kan worden toegebracht. Voorts zal bij een motor met meerdere verbrandingskamers door inspuiting van het gas na de splitsing van 10 het luchtaanzuigkanaal onder alle omstandigheden aan iedere verbrandingskamer een zelfde gas/luchtmengsel kunnen worden toegevoerd.Due to the injection of the gas into the air intake duct just before the combustion chamber, only a very small volume of ignitable gas / air mixture is always present in the air intake duct, so that no damage can be caused to the engine in the event of a blowback in one of the combustion chambers. Furthermore, in an engine with several combustion chambers, by injecting the gas after the splitting of the air suction channel, it will be possible to supply the same gas / air mixture to each combustion chamber under all circumstances.

Volgens een gunstige uitvoering van de gasinstallatie volgens de uitvinding is elke vertakking van de toe-15 voerleiding voor het gas voorzien van een terugslagklep nabij het uiteinde hiervan.According to a favorable embodiment of the gas installation according to the invention, each branch of the gas supply pipe is provided with a non-return valve near the end thereof.

Hierdoor wordt voorkomen, dat onder omstandigheden lucht in de toevoerleiding van het gas kan stromen.This prevents air from flowing into the gas supply line under conditions.

In een uitvoeringsvorm van de gasinstallatie, waar-20 bij de drukregelaar is voorzien van een op de toevoerleiding voor het gas aangesloten drukkamer, waarin met behulp van een regelorgaan een gewenst drukverschil ten opzichte van de druk in het luchtaanzuigkanaal ter plaatse van het (elk) inspuit-orgaan handhaafbaar is, is het van voordeel indien het 25 regelorgaan bestuurbaar is door de. heersende onderdruk in het gedeelte van het luchtaanzuigkanaal dat, in de stromings-richting van de door de motor aanzuigbare lucht gezien, achter de luchtregelklep is gelegen.In an embodiment of the gas installation, in which the pressure regulator is provided with a pressure chamber connected to the gas supply pipe, in which a desired pressure difference with respect to the pressure in the air suction channel at the location of the (each) is achieved by means of a control member. injection member is maintainable, it is advantageous if the control member is controllable by the. prevailing negative pressure in the part of the air intake duct which, behind the air control valve, seen in the flow direction of the air which can be drawn in by the engine.

Op deze wijze wordt bereikt, dat de in de drukkamer 30 aanwezige onderdruk, ten gevolge van de in het eindgedeelte van het luchtaanzuigkanaal heersende onderdruk, op eenvoudige wijze wordt gecompenseerd,· zodat de drukregeling in de drukkamer niet door de onderdruk wordt verstoord.In this way it is achieved that the underpressure present in the pressure chamber 30, as a result of the underpressure prevailing in the end section of the air suction channel, is compensated in a simple manner, so that the pressure control in the pressure chamber is not disturbed by the underpressure.

In een gasinstallatie, waarbij het regelorgaan uit 35 een onder veerdruk staand, met een inlaatklep van de drukkamer verbonden, een deel van de drukkamerwand vormend, membraam bestaat, terwijl de van de drukkamer afgekeerde zijde λ λ r. ' „» -3- -> *w-- »· van het membraam een deel van een drukvereffeningskamer vormt, is volgens de uitvinding deze compensatie op eenvoudige wijze bereikt, doordat de drukvereffeningskamer via een leiding aansluitbaar is op het gedeelte van het luchtaanzuigkanaal, 5 dat, in de stromingsrichting van de door de motor aanzuigbare lucht gezien, achter de luchtregelklep is gelegen.In a gas installation, in which the control member consists of a membrane, which is part of the pressure chamber wall and connected to an inlet valve of the pressure chamber, which is under spring pressure, while the side λ λ r facing away from the pressure chamber. According to the invention, this compensation is achieved in a simple manner, because the pressure equalization chamber can be connected via a pipe to the part of the air intake duct, according to the invention, the membrane is part of a pressure equalization chamber. 5, located in the direction of flow of the air which can be sucked in by the motor, is located behind the air control valve.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, die een uitvoeringsvoorbeeld van een gasinstallatie voor een verbrandingsmotor volgens de uitvin-10 ding weergeeft.The invention will be elucidated hereinafter with reference to the drawing, which shows an exemplary embodiment of a gas installation for a combustion engine according to the invention.

Fig. 1 is een schematische voorstelling van de principiële constructie van een met een gasinstallatie volgens de uitvinding uitgevoerde verbrandingsmotor.Fig. 1 is a schematic representation of the basic construction of a combustion engine constructed with a gas installation according to the invention.

Fig. 2 is een meer gedetailleerde schematische 15 voorstelling van een gedeelte van een met een gasinstallatie volgens de uitvinding uitgevoerde verbrandingsmotor, op grotere schaal.Fig. 2 is a more detailed schematic representation of a part of an internal combustion engine equipped with a gas installation according to the invention, on a larger scale.

Fig. 3 is een op grotere schaal weergegeven terugslagklep van de gasinstallatie volgens fig. 2.Fig. 3 is a larger scale check valve of the gas installation according to FIG. 2.

20 In de tekening is een uitvoering van een door vloeibaar gas aandrijfbare verbrandingsmotor weergegeven, welke is uitgevoerd met een gasinstallatie volgens de uitvinding. Deze gasinstallatie is bedoeld voor gebruik van LPG, doch het is uiteraard mogelijk andere vloeibare gassen en 25 ook in gasvorm aanwezige gassen, zoals bijvoorbeeld biogas en aardgas toe te passen. De wezenlijke constructie van de gasinstallatie zal worden beschreven aan de hand van de gasen luchtstromen in de motor. In alle figuren is de stroming van het gas aangegeven met een streeplijnpijl, terwijl de weg 30 van de aangezogen lucht met een doorgetrokken pijl is aangeduid.The drawing shows an embodiment of a combustion engine which can be driven by liquid gas and which is equipped with a gas installation according to the invention. This gas installation is intended for the use of LPG, but it is of course possible to use other liquid gases and gases also present in gaseous form, such as for instance biogas and natural gas. The essential construction of the gas installation will be described on the basis of the gas and air flows in the engine. In all figures the flow of the gas is indicated by a dashed arrow, while the path of the air drawn in is indicated by a continuous arrow.

Fig. 1 en 2 tonen een motorblok 1 van een meer-cilinder zuigermotor. Het vloeibare gas uit een niet weergegeven gastank, wordt via een filter 2 aan een verdamper-druk-35 regelaar 3 toegevoerd. Met behulp van warm koelwater 4 van de motor wordt hierin het vloeibare gas verdampt en op de gewenste druk gebracht. Een leiding 5 voert het verdampte en λ ^ -x .·% ^Fig. 1 and 2 show an engine block 1 of a multi-cylinder piston engine. The liquid gas from a gas tank (not shown) is supplied via a filter 2 to an evaporator pressure regulator 3. With the aid of hot cooling water 4 of the engine, the liquid gas is evaporated and brought to the desired pressure. A line 5 carries the evaporated and λ ^ -x.% ^

» _J V V ~-J»_J V V ~ -J

. -4- αρ de gewenste druk gebrachte gas naar een, in een luchtaan-zuigkanaal 6 van de motor aangebrachte, gasdoseerinrichting 7, alwaar het gas, in afhankelijkheid van de doorstromingshoe-veelheid van de via een luchtfilter 8 door de motor aange-5 zogen lucht, wordt gedoseerd, zodat een gewenste verhouding van het, aan de verbrandingskamers van de motor toevoerbare, gas/luchtmengsel ontstaat.. -4- αρ the desired pressurized gas to a gas metering device 7 arranged in an air suction duct 6 of the engine, where the gas, depending on the flow rate of the suction through the engine through an air filter 8, air is dosed, so that a desired ratio of the gas / air mixture which can be fed to the combustion chambers of the engine is obtained.

Het luchtaanzuigkanaal 6 verloopt vanaf de gasdoseerinrichting 7 naar het inlaatspruitstuk 9 van het motor-10 blok 1, terwijl tussen de gasdoseerinrichting 7 en het inlaatspruitstuk 9 een luchtregelklep 10 is aangebracht. In het in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is de luchtregelklep 10 als onderdeel opgenomen in een carburator 11, waarmede naar keuze ook benzine als brandstof aan de motor 15 kan worden toegevoerd. Het is uiteraard ook mogelijk de uitvinding toe te passen op motoren met benzine-inspuiting of op motoren die uitsluitend voor gas geschikt zijn. Het motortype is daarbij ook geenszins beperkt tot cilinder-zui-germotoren.The air suction channel 6 runs from the gas metering device 7 to the inlet manifold 9 of the engine-10 block 1, while an air control valve 10 is arranged between the gas metering device 7 and the inlet manifold 9. In the exemplary embodiment shown in Fig. 1, the air control valve 10 is included as part in a carburettor 11, with which optionally petrol can also be supplied as fuel to the engine 15. It is of course also possible to apply the invention to petrol-injected engines or to engines that are only suitable for gas. The engine type is also by no means limited to cylinder-piston engines.

20 Het gedoseerde gas wordt na de gasdoseerinrichting 7 via een toevoerleiding naar een verdeelstuk 13 geleid, alwaar de toevoerleiding 12 zich splitst in vertakkingen 14, waarbij elke vertakking 14 naar een, in afzonderlijke pijp-stukken 9* van het inlaatspruitstuk 9 gemonteerd, inspuit-25 orgaan 15 verloopt, dat het gas vlak voor een verbrandings-kamer van de motor inspuit. Op deze wijze krijgt elke cilinder exact hetzelfde gas/luchtmengsel toegevoerd, terwijl een ontsteekbaar gas/luchtmengsel pas vlak voor de verbran-dingskamer wordt gevormd, zodat bij een terugslag uit een 30 verbrandingskamer slechts een zeer gering volume gas/luchtmengsel kan worden ontstoken en derhalve het gevaar voor schade aan de motor is uitgesloten.After the gas metering device 7, the dosed gas is led via a supply line to a manifold 13, where the supply line 12 splits into branches 14, each branch 14 injecting into a pipe section 9 * of the inlet manifold 9, which is mounted in separate pipes. Means 15 proceeds to inject the gas just before a combustion chamber of the engine. In this way, each cylinder is supplied with exactly the same gas / air mixture, while an ignitable gas / air mixture is only formed just in front of the combustion chamber, so that only a very small volume of gas / air mixture can be ignited during a blowback from a combustion chamber, and therefore the risk of damage to the engine is excluded.

Fig. 2 toont een wat gedetailleerdere voorstelling van de motor en in het bijzonder van de verdamper-drukrege-35 laar 3. Hierin is te zien, dat het via het filter 2 aangevoerde, vloeibare gas via een klep 16 de verdamper-drukrege-laar 3 binnentreedt. In een door het koelwater 4 van de motor 3 0 Ü 0 5 2 -5- verwarmde warmtewisselaar 17 wordt het vloeibare gas verdampt en op een, door een veer 18, welke de klep 16 bedient, bepaalde, druk gebracht. Het verdampte gas wordt dan via een klep 19 naar een drukkamer 20 geleid. De klep 19 wordt be-5 diend met behulp van een veer 21, waarvan de veerdruk met behulp van een afstelschroef 22 instelbaar is. Een met de veer 21 samenwerkend membraam 23 sluit de drukkamer 20 aan de van de klep 19 afgekeerde zijde af. Het in de drukkamer 20 gestroomde gas wordt, zoals reeds eerder beschreven is via 10 de leiding 5, de gasdoseerinrichting 7, de toevoerleiding 12, het verdeelstuk 13, de vertakkingen 14 en de inspuitorganen 15 in de afzonderlijke pijpstukken 9' van het inlaatspruitstuk 9 van het motorblok 1 geïnjecteerd. Voorts is vlak voor elk inspuitorgaan 15 een terugslagklep 24 in elke vertakking 14 15 opgenomen. Een kamer 28 aan de van de kamer 20 afgekeerde zijde van het membraam 23 is met een leiding 26 aangesloten op het inlaatspruitstuk 9.Fig. 2 shows a somewhat more detailed representation of the motor and in particular of the evaporator pressure regulator 3. It can be seen that the liquid gas supplied via the filter 2 enters the evaporator pressure regulator 3 via a valve 16. . In a heat exchanger 17 heated by the cooling water 4 of the engine 3, the liquid gas is evaporated and brought to a pressure determined by a spring 18 which actuates the valve 16. The evaporated gas is then passed via a valve 19 to a pressure chamber 20. The valve 19 is operated by means of a spring 21, the spring pressure of which is adjustable by means of an adjusting screw 22. A membrane 23 co-operating with the spring 21 closes the pressure chamber 20 on the side remote from the valve 19. The gas which has flowed into the pressure chamber 20 is, as already described before, via the pipe 5, the gas dosing device 7, the supply pipe 12, the manifold 13, the branches 14 and the injection members 15 in the individual pipe pieces 9 'of the inlet manifold 9 of the engine block 1 injected. Furthermore, a non-return valve 24 is included in each branch 14 just before each injection member 15. A chamber 28 on the side of the membrane 23 facing away from the chamber 20 is connected to the inlet manifold 9 with a conduit 26.

Fig. 3 toont nog schematisch de in elke vertakking 14 aangebrachte terugslagklep 24. Deze terugslagklep 24 wordt 20 door een veer 26 tegen de stromingsrichting van het gas in belast en in de gesloten stand tegen een zitting 27 gedrukt.Fig. 3 schematically shows the non-return valve 24 arranged in each branch 14. This non-return valve 24 is loaded by a spring 26 against the direction of flow of the gas and pressed against a seat 27 in the closed position.

Het principe van de gasinstallatie volgens de uitvinding is als volgt:The principle of the gas installation according to the invention is as follows:

Tijdens het draaien van de motor heerst er een onderdruk in 25 het inlaatspruitstuk 9. Dit houdt in, dat in de, op het inlaatspruitstuk 9 aangesloten drukkamer 20 eveneens een onderdruk heerst, welke gelijk is aan de onderdruk in het inlaatspruitstuk 9 vermeerderd met de toevoerdruk van het verdampte gas, die bepaald wordt door de kracht van de veer 21. 30 Deze onderdruk, die varieert met de onderdruk in het inlaatspruitstuk 9, zou het krachtenspel in het membraam evenwel kunnen verstoren, omdat deze onderdruk het membraam 23 als het ware naar binnen zuigt. Daar het membraam 23 met de klep 18 voor het toevoeren van gas in de drukkamer 20 is ver-35 bonden, zou ook de druk in de drukkamer 20 worden verstoord. Teneinde het membraam 23 in evenwicht te brengen is de kamer 28 achter het membraam 23 eveneens aangesloten op het Λ, — ζ — inlaatspruitstuk 9, zodat het drukverschil tussen de druk-kamer 20 en de drukkamer 28 constant kan worden gehouden, terwijl dit drukverschil steeds een door de veer 21 bepaalde waarde bezit.While the engine is running, there is an underpressure in the inlet manifold 9. This means that in the pressure chamber 20 connected to the inlet manifold 9 there is also an underpressure, which is equal to the underpressure in the inlet manifold 9 increased by the supply pressure of the evaporated gas, which is determined by the force of the spring 21. 30 This underpressure, which varies with the underpressure in the inlet manifold 9, could however disturb the interplay of forces in the membrane, because this underpressure as it were the membrane 23 to sucks inside. Since the membrane 23 is connected to the valve 18 for supplying gas to the pressure chamber 20, the pressure in the pressure chamber 20 would also be disturbed. In order to balance the membrane 23, the chamber 28 behind the membrane 23 is also connected to the inlet manifold 9, so that the pressure difference between the pressure chamber 20 and the pressure chamber 28 can be kept constant, while this pressure difference is always has a value determined by the spring 21.

5 Wanneer onder omstandigheden de druk in het inlaatspruitstuk 9 groter wordt dan de druk in de vertakking 14 van de toevoerleiding 12 voorkomt de terugslagklep 24 dat lucht vanuit het inlaatspruitstuk 9 in de vertakking 14 stroomt.Under certain circumstances, when the pressure in the inlet manifold 9 exceeds the pressure in the branch 14 of the supply line 12, the check valve 24 prevents air from flowing into the branch 14 from the inlet manifold 9.

10 De uitvinding is niet beperkt tot het in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, dat op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kan worden gevarieerd.The invention is not limited to the exemplary embodiment shown in the drawing, which can be varied in a number of ways within the scope of the invention.

·?* .;> η λ λ o ^j u 0?? *.;> Η λ λ o ^ j u 0

Claims

1. Gas installation for use in combustion engines, provided with a pressure regulator for supplying gas at a desired pressure via a supply line to an air intake duct of the engine fitted with an air control valve, the supply line of the gas having at least one injection member on the air intake duct is connectable, characterized in that the gas supply pipe splits into a number of branches corresponding to the number of combustion chambers of the engine, while each branch can be connected with its own injection member to the (each) located near the associated combustion chamber end section of the air intake duct.

Gas installation according to claim 1, characterized in that each branch of the gas supply pipe is provided with a non-return valve near the end thereof.

Gas installation according to claim 1 or 2, wherein the pressure regulator is provided with a pressure chamber connected to the gas supply pipe, in which a desired pressure difference with respect to the pressure in the air suction channel at the location of the (each) means by means of a regulating member. the injection member is maintainable, characterized in that the control member is controllable by the prevailing underpressure in the part of the air suction channel which, viewed in the direction of flow of the air which can be sucked in by the engine, is located behind the air control valve.

Gas installation according to claim 3, wherein the control member consists of a membrane which is connected to an inlet valve of the pressure chamber and which forms part of the pressure chamber wall 30, while the side of the membrane facing away from the pressure chamber is part of the pressure chamber. forms a pressure equalization chamber, characterized in that the pressure equalization chamber is connectable via a conduit to the portion of the air suction duct which, viewed in the flow direction of the air suckable by the engine. K «: 1 Λ; J S »V V 3. <J imt -8- is located behind the air control valve.

Combustion engine, equipped with a gas installation according to one of the preceding claims. '"' V A ^ i) 1. '· 3.>'" V i. * JL __w **