РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
PRESSURE REGULATOR OF GASEOUS FUEL

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам питания двигателя внутреннего сгорания, работающего по газодизельному циклу.
Известны различные конструкции регуляторов давления (см. SU 981656 А1, опубл. 15.12.1982 г., RU 2027215 С1, опубл. 20.01.1995 г., CN 201269148 Y, опубл. 08.07.2009 г.).
В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят регулятор давления газообразного топлива, раскрытый в европейском патенте (см. ЕР 0805384 А2, опубл. 05.11.1997 г.). Регулятор содержит корпус с крышкой, между которыми установлена диафрагма, разделяющая полость внутри крышки и полость в корпусе, сообщаемую с потребителем газообразного топлива. С диафрагмой соединена вилка, в которой установлен стержень, размещенный в рычаге, расположенном на оси, установленной в корпусе. По обе стороны диафрагмы установлены шайбы. В корпусе регулятора установлен запорный элемент клапана, открывающего и запирающего проход газообразного топлива. Однако в этом регуляторе значение давления газообразного топлива на выходе из него будет соответствовать установочному давлению на диафрагму со стороны крышки, которое задается вручную путем изменения силы воздействия пружины, поджимаемой установочным винтом, сверху на диафрагму. Отсутствие в описанном выше регуляторе возможности автоматического регулирования давления газообразного топлива, подаваемого к форсункам двигателя, не обеспечивает требуемой характеристики ДВС при различных режимах его работы, что отрицательно сказывается на эффективности и экономичности работы двигателя внутреннего сгорания.
При создании регулятора давления решалась задача обеспечения автоматического регулирования давления газообразного топлива, подаваемого к форсункам двигателя внутреннего сгорания, что позволит получить требуемую характеристику работы двигателя при различных режимах и повысит эффективность и экономичность его работы.
Решение задачи обеспечено тем, что регулятор давления газообразного топлива содержит корпус с крышкой, между которыми установлена диафрагма, разделяющая полость внутри крышки, сообщаемую с источником давления воздуха, и полость в корпусе, сообщаемую с потребителем газообразного топлива. С диафрагмой соединена вилка, в которой установлен стержень, размещенный в пазу рычага, расположенного на оси, установленной в корпусе. Напротив рычага установлен запорный элемент клапана, открывающего и запирающего проход газообразного топлива. В диафрагму вставлен шток, имеющий резьбовые концы, с одним из которых соединена упомянутая вилка, а на другой конец навинчена гайка, между вилкой и гайкой по обе стороны диафрагмы установлены шайбы. Регулятор снабжен электронным устройством регулирования давления воздуха в полости внутри крышки, с помощью которого в упомянутую полость по сигналу от электронного блока управления двигателем подается регулируемое давление воздуха, обеспечивающее требуемую величину давления газообразного топлива на выходе из регулятора в зависимости от режима работы двигателя.
Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности и экономичности работы двигателя внутреннего сгорания, поскольку при снабжении регулятора электронным устройством регулирования давления воздуха в полости внутри крышки, с помощью которого в упомянутую полость по сигналу от электронного блока управления двигателем подается регулируемое давление воздуха, обеспечивающее требуемую величину давления газообразного топлива на выходе из регулятора в зависимости от режима работы двигателя, достигается автоматическое регулирование давления газообразного топлива, подаваемого к форсункам двигателя внутреннего сгорания, что позволяет получить требуемую характеристику работы двигателя при различных режимах.
Запорный элемент клапана выполнен в виде пробки из полимерного материала с металлическим наконечником, пробка размещена в обойме, сделанной в виде воронки с отверстиями для прохода газообразного топлива, а седло пробки выполнено в виде шайбы с заостренным кольцевым выступом, сужающимся в сторону торца пробки.
На фигуре 1 показан продольный разрез регулятора.
На фигуре 2 показан вид справа регулятора, изображенного на фиг. 1.
Регулятор давления газообразного топлива, представленный на фигуре 1, содержит корпус 1 с крышкой 2, между которыми установлена диафрагма 3. Диафрагма 3 разделяет полость 4 внутри крышки 2, сообщаемую с источником давления воздуха (на фигурах не показан), и полость 5 в корпусе 1, сообщаемую с потребителем газообразного топлива (на фигурах не показан). С диафрагмой 3 соединена вилка 6, в которой установлен стержень 7, размещенный в пазу рычага 8, расположенного на оси 9, установленной в корпусе 1. Напротив рычага 8 установлен запорный элемент 10 клапана, открывающего и запирающего проход газообразного топлива. В диафрагму 3 вставлен шток 11, имеющий резьбовые концы, с одним из которых соединена упомянутая вилка 6, а на другой конец навинчена гайка 12. Между вилкой 6 и гайкой 12 по обе стороны диафрагмы 3 установлены шайбы 13, 14. На крышке 2 регулятора установлено электронное устройство 15 регулирования давления воздуха, подаваемого на вход 16 регулятора в полость 4 по сигналу от электронного блока управления двигателем (на фигурах не показан). Электронное устройство 15 регулирования давления воздуха соединено с электронным блоком управления двигателем через резьбовой электрический вывод 17.
Запорный элемент 10 клапана выполнен в виде пробки из полимерного материала с металлическим наконечником 18. Пробка размещена в обойме 19, сделанной в виде воронки с отверстиями для прохода газообразного топлива в кольцевую полость 20, расположенную между обоймой 19 и корпусом 1. Седло 21 пробки выполнено в виде шайбы с заостренным кольцевым выступом, сужающимся в сторону торца пробки.
В регуляторе давления газообразного топлива предусмотрены водяные патрубки 22, 23 (фигура 2) для подвода и отвода горячей жидкости, поступающей из системы охлаждения двигателя в полость 24 (фигура 1) для подогрева газообразного топлива.
Работа регулятора давления осуществляется следующим образом.
Газообразное топливо, находясь в баллонах под давлением 20,0 МПа, поступает на вход регулятора, проходя через отверстия, выполненные в обойме 19, в кольцевую полость 20 (фигура 1). В результате прохождения через отверстия в обойме 19 газ дросселируется, и температура его падает (эффект Джоуля-Томсона). Подогрев газа осуществляется с помощью горячей жидкости, поступающей из системы охлаждения двигателя. Горячая жидкость поступает через водяной патрубок 22 в полость 24 для подогрева газообразного топлива (фигура 1) и затем выходит через другой водяной патрубок 23 (фигура 2).
Из кольцевой полости 20 газообразное топливо, поступая в полость 5 в корпусе 1 регулятора, оказывает давление на диафрагму 3. Выгибаясь под давлением газа, диафрагма 3 перемещает соединенную с ней вилку 6, которая, в свою очередь, через стержень 7 воздействует на рычаг 8. Поворачиваясь на оси 9, рычаг 8 давит на металлический наконечник 18 запорного элемента 10 клапана, прижимая клапан к седлу 21.
При работе двигателя в различных режимах (режим холостого хода, режим частичных нагрузок, режим ускорения и др.) от электронного блока управления двигателем поступают соответствующие электрические сигналы на вход электронного устройства 15 регулирования давления воздуха в полости 4. В результате обработки полученного электрического сигнала на вход 16 регулятора поступает требуемое количество сжатого воздуха, подаваемого от источника давления воздуха, в качестве которого может использоваться, например, дополнительный компрессор. Давление воздуха в полости 4 над диафрагмой 3 поддерживается в диапазоне от 0,1 до 1,0 МПа, что обеспечивает требуемую величину давления газообразного топлива на выходе из регулятора в зависимости от нагрузки на двигатель, частоты вращения коленчатого вала, теплового состояния двигателя и т.д.
При достижении давления 0,01…0,015 МПа при неработающем электронном устройстве 15 регулирования давления воздуха запорный элемент 10 клапана перекрывает подачу газообразного топлива в кольцевую полость 20.
При снабжении регулятора электронным устройством регулирования давления воздуха, с помощью которого в полость над диафрагмой по сигналу от электронного блока управления двигателем подается регулируемое давление воздуха, обеспечивающее требуемую величину давления газообразного топлива на выходе из регулятора в зависимости от режима работы двигателя, достигается автоматическое регулирование давления газообразного топлива, подаваемого к форсункам двигателя внутреннего сгорания, что позволяет получить требуемую характеристику работы двигателя при различных режимах. В результате повышается эффективность и экономичность работы двигателя внутреннего сгорания.