RU2053402C1

RU2053402C1 - System for supplying internal combustion engine with liquid and gas fuel

Info

Publication number: RU2053402C1
Application number: SU925055833A
Authority: RU
Inventors: В.А. Лушко; М.В. Миронов; В.Н. Власов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа фирмы "Экорт"
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: supplying system has contours for supplying air, liquid fuel and gas to the inlet path. The system is provided with a limiter of liquid fuel flow rate constructed as a housing having passages inside it. The float chamber of a carburetor is in communication with the space downstream of the filter inside the inlet path through one of these passageways and a solenoid valve. The space downstream of the filter inside the inlet path is in communication with the float chamber through the other passageway and spring-loaded valve actuated by way of the rod of the air chamber connected with the space downstream of the throttle inside the inlet path. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим на жидком и газообразном топливах. The invention relates to mechanical engineering, namely to internal combustion engines running on liquid and gaseous fuels.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, содержащая контуры подачи жидкого и газообразного топлива, каждый из которых включает в себя отдельные параллельно установленные карбюраторы для подачи того или иного вида топлива. При этом привод дроссельной заслонки одного из карбюраторов выполнен в виде кинематической передачи между ней и дроссельной заслонкой другого карбюратора. A known system for supplying an internal combustion engine with liquid and gaseous fuels, comprising liquid and gaseous fuel supply circuits, each of which includes separate parallel mounted carburetors for supplying a particular type of fuel. In this case, the throttle actuator of one of the carburetors is made in the form of a kinematic transmission between it and the throttle of another carburetor.

Наличие двух отдельных карбюраторов для бензина и газа и использование сложной кинематической передачи между их дроссельными заслонками для регулирования соотношения бензина и газа в смеси существенно усложняет конструкцию известной системы питания. The presence of two separate carburetors for gasoline and gas and the use of complex kinematic transmission between their throttles to regulate the ratio of gasoline and gas in the mixture significantly complicates the design of the known power system.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, содержащая контуры подачи жидкого и газообразного топлива с общей смесительной камерой карбюратора для обоих контуров. A known system for supplying an internal combustion engine with liquid and gaseous fuels, comprising liquid and gaseous fuel supply circuits with a common carburetor mixing chamber for both circuits.

Недостатком известной системы питания является то, что в ней не предусмотрено совместное дозирование жидкого и газообразного топлива и не обеспечивается требуемое регулирование бензогазовоздушной смеси в широком диапазоне режимов работы двигателя. A disadvantage of the known power system is that it does not provide for the joint dosing of liquid and gaseous fuels and does not provide the required regulation of the gas-gas mixture in a wide range of engine operating modes.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, содержащая контур подачи воздуха во впускной тракт двигателя через воздушный фильтр, контур подачи жидкого топлива, включающий бак для жидкого топлива и насос для подачи его в поплавковую камеру карбюратора, связанную каналом главной дозирующей системы с впускным трактом, и контур подачи газового топлива, включающий газовый баллон, первый электромагнитный клапан, связанный с источником электрического тока через переключатель вида топлива, газовый редуктор и дозатор газа, выполненный в виде корпуса с двумя полостями, подключенными соответственно к редуктору и впускному тракту двигателя. A known system for supplying an internal combustion engine with liquid and gaseous fuels, comprising an air supply circuit to the engine inlet through an air filter, a liquid fuel supply circuit including a liquid fuel tank and a pump for supplying it to the carburetor float chamber connected to the main metering system by the inlet channel a path, and a gas fuel supply circuit including a gas cylinder, a first electromagnetic valve connected to an electric current source through a fuel type switch, gas reducer and gas dispenser, made in the form of a housing with two cavities connected respectively to the gearbox and the engine inlet.

Известная система питания на большей части нагрузочных режимов работы двигателя обеспечивает подачу в двигатель только жидкого топлива, а на режимах холостого хода и малых нагрузок, а также на режиме максимальной мощности подачу обоих видов топлива. В известной системе питания не предусмотрено совместное регулирование долей жидкого и газообразного топлива в бензогазовоздушной смеси. Следствием отмеченного является недостаточное использование возможностей для уменьшения расхода жидкого топлива и снижения токсичности отработавших газов. The well-known power system for most of the load conditions of the engine provides only liquid fuel to the engine, and at idle and light loads, as well as at maximum power, both types of fuel are supplied. The known power system does not provide for joint regulation of the shares of liquid and gaseous fuels in a gas-gas mixture. The consequence of the aforementioned is the insufficient use of opportunities to reduce the consumption of liquid fuel and reduce the toxicity of exhaust gases.

Задачей данного изобретения является уменьшение расхода жидкого топлива двигателем транспортного средства и снижение токсичности отработавших газов за счет создания системы питания, при которой двигатель мог бы работать как на одном из двух видов топлива бензине или сжиженном нефтяном газе, так и на смеси сжиженного нефтяного газа и бензина, при этом должно обеспечиваться требуемое соотношение жидкого и газообразного топлива в смеси при работе двигателя во всем диапазоне частичных нагрузок и сохранение проектного значения максимальной мощности, предусмотренного для двигателя с питанием только жидким топливом. The objective of the invention is to reduce the consumption of liquid fuel by the vehicle’s engine and to reduce the toxicity of exhaust gases by creating a power system in which the engine could run on either one of the two types of fuel gasoline or liquefied petroleum gas, or on a mixture of liquefied petroleum gas and gasoline at the same time, the required ratio of liquid and gaseous fuel in the mixture must be ensured when the engine is running in the entire range of partial loads and the design value is maintained at the maximum th power provided to the motor is only powered by liquid fuel.

Эта задача решается тем, что система питания двигателя внутреннего сгорания жидким и газообразным топливом, содержащая контур подачи воздуха во впускной тракт двигателя через воздушный фильтр, контур подачи жидкого топлива, включающий бак для жидкого топлива и насос для подачи его в поплавковую камеру карбюратора, связанную каналом главной дозирующей системы с впускным трактом, и контур подачи газового топлива, включающий газовый баллон, первый электромагнитный клапан, связанный с источником электрического тока через переключатель вида топлива, газовый редуктор и дозатор газа, выполненный в виде корпуса с двумя полостями, подключенными соответственно к редуктору и впускному тракту двигателя, снабжен установленным в контуре подачи жидкого топлива вторым электромагнитным клапаном и ограничителем расхода жидкого топлива, выполненным в виде корпуса с каналами внутри него, посредством одного из которых поплавковая камера карбюратора связана с зафильтрованным пространством впускного тракта через третий электромагнитный клапан, а посредством другого клапана зафильтровое пространство впускного тракта связано с поплавковой камерой через первый подпружиненный клапан с приводом от штока первой пневматической камеры, сообщенной с задроссельным пространством впускного тракта, при этом упомянутые полости в корпусе дозатора связаны между собой внутри корпуса через второй подпружиненный клапан с приводом от диафрагмы второй пневматической камеры, подключенной к контуру подачи жидкого топлива, и через третий клапан, имеющий привод от подпружиненной диафрагмы третьей пневматической камеры, сообщенной с задроссельным пространством впускного тракта, и дополнительный привод от регулировочного винта, причем второй и третий электромагнитные клапаны подключены к источнику электрического тока через переключатель вида топлива. This problem is solved in that the power supply system of the internal combustion engine with liquid and gaseous fuels, comprising an air supply circuit to the engine inlet through an air filter, a liquid fuel supply circuit including a liquid fuel tank and a pump for supplying it to a carburetor float chamber connected by a channel the main metering system with an inlet tract, and a gas fuel supply circuit including a gas cylinder, a first electromagnetic valve connected to an electric current source through a switch yes fuel, a gas reducer and a gas dispenser, made in the form of a housing with two cavities connected respectively to the gearbox and the engine intake tract, is equipped with a second solenoid valve installed in the liquid fuel supply circuit and a liquid fuel flow limiter, made in the form of a housing with channels inside it , through one of which the carburetor float chamber is connected to the filtered space of the intake tract through the third solenoid valve, and through the other valve the filter the inlet path is connected to the float chamber through the first spring-loaded valve driven by the stem of the first pneumatic chamber in communication with the throttle space of the inlet tract, and the said cavities in the dispenser housing are interconnected inside the housing through the second spring-loaded valve driven by the diaphragm of the second pneumatic chamber connected to the liquid fuel supply circuit, and through a third valve having a drive from the spring-loaded diaphragm of the third pneumatic chamber in communication with adrosselnym space intake tract and an additional drive from the adjustment screw, wherein the second and third solenoid valves are connected to a source of electrical current through the fuel type switch.

При таком выполнении системы питания двигатель может работать как только на бензине или газовом топливе, так и на бензогазовоздушной смеси, при этом в зависимости от режима работы двигателя обеспечивается необходимое соотношение между жидким и газообразным топливом за счет взаимного перераспределения долей между ними. Следствием этого является уменьшение расхода двигателем жидкого топлива и токсичности отработавших газов при сохранении его максимальной мощности. With this embodiment of the power supply system, the engine can operate both on gasoline or gas fuel as well as on a gas-gas mixture, and depending on the engine operating mode, the necessary ratio between liquid and gaseous fuel is provided due to the mutual redistribution of the shares between them. The consequence of this is a reduction in the consumption of liquid fuel by the engine and the toxicity of exhaust gases while maintaining its maximum power.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемой системы питания двигателя внутреннего сгорания транспортного средства бензином и газовым топливом с искровым зажиганием; на фиг.2 показана принципиальная схема ограничителя расхода жидкого топлива; на фиг.3 дозатор газа. Figure 1 presents a schematic diagram of the proposed power system for an internal combustion engine of a vehicle with gasoline and gas fuel with spark ignition; figure 2 shows a schematic diagram of a flow limiter for liquid fuel; figure 3 gas dispenser.

Система питания содержит контур подачи жидкого топлива, включащий бак для жидкого топлива 1 и бензонасос 2 для подачи жидкого топлива через второй электромагнитный клапан 3 по магистрали 4 в поплавковую камеру 5 карбюратора 6 (в рассматриваемом примере выполнения двухкамерного с последовательным включением дроссельных заслонок), контур подачи газового топлива, включающий последовательно установленные в магистрали газовый баллон 7, первый электромагнитный клапан 8, двухступенчатый редуктор-испаритель 9 и дозатор газа 10. Дозатор газа 10 выполнен в виде корпуса 11 с полостью 12, подключенной через входной патрубок 13 дозатора к выходному патрубку 14 второй ступени редуктора-испарителя 9, и полостью 15, подключенной через выходной патрубок 16 дозатора к диффузору газового смесителя 17, установленного во впускном тракте 18 двигателя в виде надставки на верхний фланец карбюратора 6 под корпус воздушного фильтра 19. Входная горловина и полость внутри корпуса воздушного фильтра образуют контур подачи воздуха в диффузоры газового смесителя 17 и карбюратора 6. Полости 12 и 15 дозатора связаны между собой внутри корпуса 11 через второй, подпружиненный клапан 20, имеющий пружину 21, и третий клапан 22. Клапан 20 имеет привод от диафрагмы 23 второй пневматической камеры 24, подключенной к трубопроводу 4 подачи бензина от насоса в поплавковую камеру 5 карбюратора 6. Третий клапан 22 имеет привод от подпружиненной пружиной 25 диафрагмы 26 третьей пневматической камеры 27, сообщенной с задроссельным пространством 28 впускного тракта, и дополнительный привод от регулировочного винта 29. Система питания снабжена ограничителем расхода жидкого топлива 30 и переключателем вида топлива 31. Ограничитель расхода жидкого топлива 30 выполнен в виде корпуса 32 с каналами 33 и 34 внутри него. Посредством канала 33, подключенного трубопроводом 35 к поплавковой камере 5, последняя связана с зафильтровым по направлению воздушного потока пространством 36 впускного тракта через третий электромагнитный клапан 37. Посредством канала 34, подключенного трубопроводом 38 к зафильтровому пространству 36, последнее связано с поплавковой камерой 5 через первый подпружиненный пружиной 39 клапан 40, имеющий привод от штока 41 подпружиненной пружиной 42 диафрагмы 43 первой пневматической камеры 44, сообщенной с задроссельным пространством 28 впускного тракта. Переключатель 31 предназначен для перевода двигателя с одного вида топлива на другой с места водителя без остановки двигателя. Через этот переключатель к источнику электрического тока 45 подключены упомянутые первый, второй и третий электромагнитные клапаны 8,3 и 37. Переключатель 31 имеет четыре фиксированных положения: "ГАЗ", при котором электропитание подается на электромагнитный клапан 8, "газ-бензин", при котором электропитание подается на электромагнитные клапаны 3 и 8, "бензин", при котором электропитание подается на клапаны 3 и 37, и нейтральное положение, при котором питание не подается ни на один из электромагнитных клапанов. The power supply system contains a liquid fuel supply circuit, including a liquid fuel tank 1 and a gas pump 2 for supplying liquid fuel through a second solenoid valve 3 via line 4 to the carburetor 6 float chamber 5 (in this example, a two-chamber throttle valve with sequential switching on), a supply circuit gas fuel, which includes a gas cylinder 7, a first solenoid valve 8, a two-stage gearbox-evaporator 9 and a gas metering device sequentially installed in the line; 10 gas metering device flaxen in the form of a housing 11 with a cavity 12 connected through the inlet pipe 13 of the dispenser to the output pipe 14 of the second stage of the gearbox-evaporator 9, and a cavity 15 connected through the outlet pipe 16 of the dispenser to the diffuser of the gas mixer 17 installed in the engine inlet 18 in the form extensions on the upper flange of the carburetor 6 under the air filter housing 19. The inlet and cavity inside the air filter housing form the air supply circuit to the diffusers of the gas mixer 17 and carburetor 6. The cavities 12 and 15 of the metering unit are connected inside the body 11 through a second, spring-loaded valve 20 having a spring 21 and a third valve 22. The valve 20 is driven by the diaphragm 23 of the second pneumatic chamber 24 connected to the pipeline 4 for supplying gasoline from the pump to the float chamber 5 of the carburetor 6. The third valve 22 has a drive from a spring-loaded spring 25 of the diaphragm 26 of the third pneumatic chamber 27, in communication with the throttle space 28 of the inlet tract, and an additional drive from the adjustment screw 29. The power system is equipped with a flow limiter for liquid fuel 3 0 and the switch type of fuel 31. The limiter of the flow of liquid fuel 30 is made in the form of a housing 32 with channels 33 and 34 inside it. By means of a channel 33 connected by a pipeline 35 to the float chamber 5, the latter is connected to the filter 36 inlet path space 36 through the third solenoid valve 37. By means of a channel 34 connected by a pipeline 38 to the filter chamber 36, the latter is connected to the float chamber 5 through the first spring-loaded spring 39 valve 40, having a drive from the stem 41, a spring-loaded spring 42 of the diaphragm 43 of the first pneumatic chamber 44 in communication with the throttle inlet space 28 rakta. The switch 31 is designed to transfer the engine from one type of fuel to another from the driver's seat without stopping the engine. Through this switch, the aforementioned first, second and third electromagnetic valves 8.3 and 37 are connected to the electric current source 45. The switch 31 has four fixed positions: “GAS”, in which power is supplied to the electromagnetic valve 8, “gas-gasoline”, in which power is supplied to the solenoid valves 3 and 8, “gasoline”, in which power is supplied to the valves 3 and 37, and a neutral position, in which power is not supplied to any of the solenoid valves.

Система питания работает следующим образом. При положении переключателя "газ" электромагнитный клапан 8 открыт, обеспечивая питание двигателя газовым топливом. Электромагнитный клапан 3 закрыт, и бензин к карбюратору 6 не подается. Отсутствие бензина в магистрали 4 и полости 24 дозатора газа 10 позволяет дозатору обеспечить двигатель газом в полном объеме, ибо пружина 21, разжимаясь, перемещает клапан 20, максимально открывая проходное сечение для газа. При этом по мере увеличения нагрузки двигателя увеличивается разрежение в диффузорах газового смесителя 17, разрежение в полости второй ступени редуктора также растет, что вызывает перемещение диафрагмы второй ступени и открытие клапана второй ступени на большую величину (не показаны), обеспечивая большой расход газа через выходной патрубок 14 редуктора. The power system operates as follows. When the switch is "gas", the electromagnetic valve 8 is open, providing power to the engine with gas fuel. The solenoid valve 3 is closed, and gasoline is not supplied to the carburetor 6. The absence of gasoline in the line 4 and the cavity 24 of the gas metering unit 10 allows the metering unit to provide the engine with gas in full, because the spring 21, expanding, moves the valve 20, maximally opening the gas passage. In this case, as the engine load increases, the vacuum in the diffusers of the gas mixer 17 increases, the vacuum in the cavity of the second stage of the gearbox also increases, which causes the diaphragm of the second stage to move and the valve of the second stage to open by a large amount (not shown), providing a large gas flow rate through the outlet pipe 14 gearboxes.

При установке рукоятки переключателя 31 в положение "Газ-Бензин" обмотка электромагнитного клапана 37 обесточена и в работу вступает ограничитель подачи жидкого топлива 30. Клапан 37 перекрывает канал 33, соединяющий воздушную полость поплавковой камеры 5 с зафильтровым пространством 36. Поскольку клапан 40 прикрыт, нарушается баланс давлений в поплавковой камере, что ограничивает расход бензина через главную дозирующую систему карбюратора. Одновременно электропитание подается на обмотку электромагнитного клапана 3, который обеспечивает подачу бензина в магистраль 4 и в полость 24 дозатора 10. Под действием давления бензина диафрагма 23 перемещается вместе с клапаном 20. Клапан 20 полностью перекрывает подачу газа в двигатель, в то время как клапан 22 вместе с диафрагмой 26 под действием разрежения в полости 27 переместится, обеспечивая подачу необходимого количества газа для компенсации недостающей доли бензина (величина расхода газа устанавливается винтом 29). При повышенной нагрузке двигателя, когда начинает открываться дроссельная заслонка вторичной камеры карбюраторов, величина управляющего разрежения, передаваемого в камеру 42 ограничителя расхода жидкого топлива и камеру 27 дозатора газа, становится недостаточной, чтобы удержать соответственно пружины 42 и 25 в сжатом состоянии. В результате диафрагма 43 со штоком 41 и диафрагма 26 с клапаном 22 перемещаются, в поплавковой камере обеспечивается баланс давлений, необходимый для полного расхода бензина, а поступление газа в смеситель прекращается. Таким образом, на режимах внешней скоростной характеристики двигатель работает на бензине, что обеспечивает получение необходимых мощностных показателей. При работе двигателя на бензине электромагнитный клапан 8 перекрывает поступление газа в систему питания двигателя. Обмотка электромагнитного клапана 37 находится под напряжением, клапан 37 открыт, а воздушная полость поплавковой камеры соединена с пространством за воздушным фильтром по направлению воздушного потока. В поплавковой камере устанавливается давление, близкое к атмосферному, и карбюратор работает в нормальном режиме, обеспечивая расход бензина в полном объеме. When the handle of the switch 31 is set to the "Gas-Gasoline" position, the coil of the electromagnetic valve 37 is de-energized and the liquid fuel supply restrictor 30 enters into operation. The valve 37 blocks the channel 33 connecting the air cavity of the float chamber 5 with the filter space 36. Since the valve 40 is closed, it is broken pressure balance in the float chamber, which limits the flow of gasoline through the main metering system of the carburetor. At the same time, power is supplied to the coil of the electromagnetic valve 3, which supplies gas to the line 4 and to the cavity 24 of the dispenser 10. Under the action of gas pressure, the diaphragm 23 moves together with valve 20. Valve 20 completely shuts off the gas supply to the engine, while valve 22 together with the diaphragm 26 under the influence of rarefaction in the cavity 27 will move, providing the necessary amount of gas to compensate for the missing share of gasoline (gas flow rate is set by screw 29). With increased engine load, when the throttle of the secondary carburetor chamber begins to open, the amount of control vacuum transmitted to the chamber 42 of the fuel oil flow limiter and the gas metering chamber 27 becomes insufficient to keep the springs 42 and 25 respectively in a compressed state. As a result, the diaphragm 43 with the stem 41 and the diaphragm 26 with the valve 22 are moved, the pressure balance necessary for the full consumption of gasoline is provided in the float chamber, and the gas flow to the mixer is stopped. Thus, at external speed characteristics, the engine runs on gasoline, which ensures the necessary power indicators. When the engine is running on gasoline, the solenoid valve 8 shuts off the gas supply to the engine power system. The coil of the electromagnetic valve 37 is energized, the valve 37 is open, and the air cavity of the float chamber is connected to the space behind the air filter in the direction of air flow. A pressure close to atmospheric is set in the float chamber, and the carburetor operates in normal mode, ensuring full consumption of gasoline.

Таким образом, предлагаемая система питания обеспечивает работу двигателя как на одном виде топлива на бензине или сжиженном нефтяном газе, так и одновременно на смеси двух указанных видов топлив. При этом за счет дозирования обеспечивается необходимое соотношение между жидким и газообразным топливом в топливо воздушной смеси и сохранение требуемых мощностных показателей двигателя. Thus, the proposed power system ensures the operation of the engine both on one type of fuel using gasoline or liquefied petroleum gas, and simultaneously on a mixture of these two types of fuel. In this case, due to dosing, the necessary ratio between liquid and gaseous fuels in the fuel of the air mixture is ensured and the required engine power indices are maintained.

Claims

LIQUID AND GAS COMBUSTION ENGINE POWER SUPPLY SYSTEM, comprising an air supply circuit through an air filter to an engine intake tract, a liquid fuel supply circuit including a liquid fuel tank and a pump for supplying it to a carburetor float chamber connected to the main metering inlet channel and a gas fuel supply circuit including a gas cylinder, a first electromagnetic valve connected to an electric current source through a fuel type switch, a gas reducer , a gas dispenser, made in the form of a housing with two cavities connected respectively to the gearbox and the engine intake tract, and an adjustment screw, characterized in that it is equipped with a second solenoid valve installed in the liquid fuel supply circuit and a liquid fuel flow limiter made in in the form of a housing having a first pneumatic chamber with a first spring-loaded valve and channels, through one of which the carburetor float chamber is connected to the filter space of the inlet tract through the third solenoid valve, and through another channel, the filter space of the inlet tract is connected to the float chamber through the first spring-loaded valve driven by a rod located in the first pneumatic chamber in communication with the throttle space of the inlet tract, and the above-mentioned cavities in the dispenser housing having a second and the third pneumatic chambers with diaphragms and an additional drive from the adjusting screw, are interconnected inside the housing through a second spring-loaded valve with the drive from the diaphragm of the second pneumatic chamber connected to the liquid fuel supply circuit, and through a third valve having a drive from the spring-loaded diaphragm of the third pneumatic chamber in communication with the throttle space of the inlet tract, and an additional drive from the adjustment screw, the second and third solenoid valves being connected to a source of electric current through a fuel type switch.