用于向内燃机供给甲烷或类似燃料的减压-调压器的制造方法
【专利摘要】本发明的对象是一种用于供料给内燃机的甲烷减压/调压器，其包括被分为三个气室的主体，该三个气室借助于高阻管道以及借助于与弹性隔膜一体的开启/关闭元件相互连通，该弹性隔膜的表面适当地大于该开启/关闭元件，以致在气室上游的来自该弹性隔膜的适度的压力足够弯曲该弹性隔膜，既克服存在于相邻的气室中的甲烷压力阻力，也克服存在于直接连接于气罐的气室中的甲烷压力阻力以及反向弹簧阻力。当弹性隔膜弯曲时，其推动末端与开启/关闭元件为一体的杆，以允许或阻止甲烷通过连接甲烷从其中被输送至发动机的气室与其中甲烷直接来自所述气罐的气室的孔。进一步地说，管道将其中到达了足以弯曲隔膜的压力的气室连接至低压甲烷从其中被输送至发动机的供给系统的气室；根据一种配置，所述管道设置有开-关阀和喉部，或者，可选择的，只有开-关阀。调压/减压器由压力传感器、压力控制阀、阀和连接至控制发动机的供给操作的电子设备的连接件完成。
【专利说明】用于向内燃机供给甲烷或类似燃料的减压-调压器
[0001]本发明的对象是一种用于供料给内燃机的甲烷减压/调压器。
[0002]本发明的减压/调压器包括被分为三个气室的主体，该三个气室借助于高阻管道以及借助于与弹性隔膜一体的开启和关闭元件相互连通，该弹性隔膜的表面适当地大于该开启/关闭元件，以致在气室上游内的来自该弹性隔膜的适度的压力足够克服存在于相邻的气室中的甲烷压力阻力和存在于直接连接于气罐的气室中的甲烷压力阻力以及反向弹簧阻力，从而弯曲该弹性隔膜。当弹性隔膜弯曲时，其推动末端与开启/关闭元件一体的杆，以允许或阻止甲烷通过连接甲烷从其中被输送至发动机的气室与其中甲烷直接来自气罐的气室的孔。进一步地说，管道将其中到达了足以弯曲隔膜的压力的气室连接至低压甲烷从其中被输送至发动机的供给系统的气室；根据一种配置，管道设置有开-关阀和喉部，或者，根据其他配置，只有开-关阀。本发明的调压/减压器由压力传感器、压力控制阀、阀和连接至控制发动机的供给操作的电子设备的连接件完成。
【背景技术】
[0003]目前用于供给内燃机的甲烷系统大略地包括如下:
[0004]-至少一个甲烷气罐(缸)，其能够将压缩的气态甲烷的压力维持在大约220巴；
[0005]-安全阀，其允许将甲烷气罐从系统隔开以用于维护；
[0006]-甲烷充气接头，其允许在具有单向阀的气罐中实施甲烷加注；
[0007]-减压/调压器，其配置为将存在于气罐中的压力减少至发动机的供给压力，例如
1.0/2.0 巴；
[0008]-电磁阀，其在发动机关闭时停止甲烷流；
[0009]-电子控制单元，其维持正确的供给参数；
[0010]-轨道，其将气体输送至喷嘴；
[0011]-压力计，其通告电子控制单元；
[0012]-换向器。
[0013]系统运行必不可少的是减压器，其必须将存在于气罐中的甲烷压力降低至发动机运行所需的值，如的1.0/2.0巴，并且其必须确保在正确的压力下的所需的燃料量一旦需要，则随时可得，使其快速适应运行条件的变化。
[0014]这种需求的一个例子是，在超越其他车辆时提供正确压力下的所需的甲烷量。
[0015]目前用于内燃机的减压/调压器包括两个或三个压力级，其通过弹簧和隔膜以及/或具有弹簧的活塞实现，压力级的最后一级是采用真空输出的类型，并且它们的运行通常由弹黃决定。
[0016]这种减压器的其中一个问题是它们的运行依赖于机械组件的运行，例如弹簧、弹簧限位器、隔膜、活塞以及输出压力的调节螺钉；这些机械组件会失去其功能性和设置，由此导致减压/调压器的故障。
[0017]进一步的问题由目前市场上的减压/调压器的事实产生，其基于机械设备的运行，不能根据功率的要求或突然的加速、或在要求小的压力的使用条件下持续地变化输送至发动机供给系统的甲烷压力，而它们仅仅提供恒定压力下的甲烷，这会导致:
[0018]a)在快速加速的情况下的功率损耗；
[0019]b)在行驶期间，例如，在恒定的速度下或十分有利的条件下，当需要适度的压力时的过度的燃料消耗。
[0020]Bathe John G的美国专利4534913中公开了减压器的一个例子,其描述了一种用于内燃机的减压-调压器，其没有解决机械简单化、调节器控制的速度和准确性的问题；
[0021]FR2859502描述了一种化油器总成，其包括化油器和加速器泵。
[0022]EP0248411描述了一种用于内燃机的调节器总成，其包括隔膜、压力调节室、该压力调节室中的阀座。
[0023]专利FR2859502、EP0248411的设备与权利要求1中所描述的不同，并且没有示出权利要求1的特征。
【发明内容】
[0024]本发明的对象是一种用于向内燃机供给甲烷或类似燃料的减压/调压器，其中大大减少了机械组件，并且主要包括流入气室的甲烷的开启/关闭元件的反向弹簧，甲烷从该气室被输送至发动机供给系统。
[0025]本发明的减压/调压器的主体被分为三个气室，它们借助于管道和/或允许用于甲烷通过的孔的开启/关闭的设备相互连通，以致即使在气罐中的甲烷压力达到其最大值或在消耗后减少，或在由于突然加速导致发动机供给系统需求的情况下，在甲烷从其中被输送至发动机的供给系统的气室中，正确的发动机运行所需的压力随时可得。
[0026]本发明的减压/调压器所提供的是，来自气罐的甲烷被送至第一气室，借助于由电子控制单元控制的压力控制阀，甲烷被从该第一气室引入较小的第二气室，该第二气室通过具有宽表面的弹性隔膜被与将甲烷分配至发动机的气室隔开；甲烷在能够弯曲弹性隔膜的压力下被引入较小的气室，该弹性隔膜经由杆，控制在输入甲烷的气室与将甲烷分配至发动机供给系统的气室之间的连通孔的开启。
[0027]如前所述，较小的第二气室通过弹性隔膜被与分配气室隔开，当将甲烷分配至发动机供给系统的气室中的甲烷压力由于发动机的功率需求的突然需要，例如突然加速而减少时，该弹性隔膜在存在于较小的第二气室中的甲烷压力下弯曲。
[0028]弹性隔膜将杆推入壁上的开口，该壁将被配置为将甲烷分配至供给系统的气室与容纳来自气罐的甲烷的气室隔开；随着杆的移动，其导致闭合装置的脱离并释放孔，甲烷直接并立即经由该孔流入将甲烷分配至供给系统的气室，直到请求结束，或者，直到第二气室中的压力等于将甲烷分配至供给系统的气室中的压力。
[0029]一旦请求结束，弹性隔膜恢复其位置，拉动杆，并且因此闭合装置阻塞连通孔并且通过弹簧的作用的协助以停止甲烷通过。
[0030]为了允许弹性隔膜的弯曲，并因此允许端部与活门一体以允许或防止该开启/关闭的杆的位移，弹性隔膜表面适当地大于活门表面。
[0031]为了重新平衡较小的气室与将甲烷分配至发动机供给系统的气室之间的压力，设置有管道，其可具有由电子控制单元控制的开-关/控制阀和合适尺寸的喉部，以允许较小的气室与将甲烷分配至发动机供给系统的气室之间的甲烷压力的缓慢下流；或者，管道可只具有由电子控制单元控制的开-关/控制阀。【专利附图】
【附图说明】
[0032]本发明的用于向内燃机供给甲烷的减压/调压器将参考附图进行描述，其中:
[0033]图1示出可能实现的简略的实施方式，其没有限制。
[0034]图2示出图1的实施方式的变体。
【具体实施方式】
[0035]参考附图，本发明的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器包括:
[0036]-主体(I)，其被分为三个气室:
[0037]-气室(2)，其接收来自气罐的甲烷；
[0038]-较小的气室(3)，其接收来自气室(2)的甲烷；
[0039]-较大的气室(4)，其接收来自气室(3)的甲烷，以及根据需求，接收来自气室(2)的甲烷，并且将其送至发动机供给系统。
[0040]除被分为三个气室(2、3、4)的主体(I)之外，调压/减压器还包括:
[0041 ]-从气室(2 )至气室(3 )的高压输送甲烷管道(2a)。
[0042]-在高压处的压力控制阀(5)，其用于进入气室(3)的甲烷输送。
[0043]-电子控制单元(6)，其用于进入气室(3)的输送控制。
[0044]-弹性隔膜(7)，其将气室(3)与气室(4)隔开；所述弹性隔膜具有比活门表面适当地大的表面，该活门被放置于气室(2)中并且借助于杆被移动远离弹性隔膜(7)，所述活门的功能是打开或关闭用于从气室(2)至气室(4)的甲烷通过的孔。
[0045]-杆(8)，其在一侧与弹性隔膜(7)为一体，并且在另一侧与活门(9)为一体；所述杆(8)具有如下长度:当弹性隔膜(7)在其静止位置上时，活门(9)完全抵到将气室(4)连接至气室(2)的开口( 10)的壁上，该开口(10)的所述壁上设置有垫圈或金属对金属的密封圈。
[0046]-弹性反向装置(11)，其用于将活门(9)返回至其闭合位置。
[0047]-管道(12)，其将气室(3)连接至气室(4)，并且其具有适于调节或阻止甲烷通过的设备。
[0048]-管道(12)上的喉部(13)和/或开-关/控制电磁阀(19)，它们作为甲烷通过的调节元件。
[0049]-开口(14)，其允许从气罐至气室(2)的甲烷输送。
[0050]-开口(15)，其允许至发动机供给系统的甲烷输送。
[0051]-来自于气罐的甲烷输送管道上的开-关阀。
[0052]-压力传感器(17)，其位于至发动机供给系统的甲烷输送管道与电子控制单元(6)之间，该电子控制单元(6)控制进入气室(3)的甲烷输送的压力控制阀(5)以及开-关/控制阀(19)。
[0053]-开口(18)，其用于从压力控制阀(5)进入气室(3)的甲烷输送。
[0054]以下将描述本发明的减压/调压器的运行。
[0055]减压/调压器的主体(I)的气室(2)经由开口(14)接收来自气罐的与该气罐负荷水平成比例的压力下的甲烷，满罐的情况下约220巴，几乎空罐的情况下约10巴。
[0056]输送管道(2a)和高压控制阀(5)由电子控制单元(6)控制，该电子控制单元(6)经由压力传感器(17)监测发动机的气体要求，借助于该输送管道(2a)和高压控制阀(5)，甲烷被从气室(2)送至尺寸较小的气室(3)。在气室(3)之内，因为其小的尺寸，所以能够快速并且容易地达到活门(9)开启所需的压力。
[0057]气室(3)和气室(4)借助于管道(12)连通，该管道(12)具有易于的阻塞或阻止甲烷通过的设备，所述设备，根据配置，包括开-关/控制阀(19)和最后的喉部(13)。
[0058]开-关/控制阀(19)通过处理来自压力传感器(17)的数据的电子控制单元(6)接收开启/关闭调节控制，由此阻塞压力，或在气室(4)中的压力超出发动机供给系统的预设运行压力时阻止甲烷通过，以致在使用过程中保持该压力恒定(图2)。
[0059]除开-关/控制阀(19)之外，管道(13)上的标准喉部(13)可能被设置，以此来将开-关/控制阀(19)的使用限制为关闭的需要(图1)。
[0060]当压力传感器(17)检测到的气室(4)内的压力突然减少时，例如，为了发动机的更高的需求，由电子设备(6)控制的压力控制阀(5)将甲烷注入气室(3)，快速地达到弯曲弹性隔膜(7)所需的压力，该弹性隔膜(7)的弯曲推动杆(8)，随后活门(9)离开孔(10)的壁，并且所需量的甲烷直接从气室(2)流通至气室(4)。
[0061]一旦满足需求并且气室(4)中的压力回到预设值，弹性隔膜(7)恢复至其静止位置，拉回封闭孔(10)的杆(8)和活门(9)，该杆(8)和活门(9)由气室(2)中的压力以及例如弹簧的弹性装置(11)推动。
[0062]在压力传感器(17)检测到高的使用需求时，开-关/控制阀(19)被电子控制单元(6)关闭，这样导致在如前所述的尺寸较小的气室(3)中，快速地达到弯曲弹性隔膜(7)所需的压力，伴随着杆(8)和活门(9)的位移以及随后的孔(10)的快速开启，甲烷从气室(2)流通到气室(4)。
[0063]连接气室(3)与(4)的管道(12)上的喉部(13)和/或开-关阀(19)的存在允许上述二者与其他所提供的设备合作，以在气室(4)内实现快速的压力增加，以此来满足来自于应力和发动机转数的突然增加的需求，并且将气室(4)之内的压力保持在最低水平，由此当发动机的需求由于行车环境有利而最小时，压力甚至低于I巴。
[0064]自动调节供给压力的增加以及调节输送至发动机的甲烷气体的最小输送压力的能力，不能由现在市场上的输出压力的设定由制造商完成的减压/调压器而获得。
【权利要求】
1.一种用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，所述调压/减压器包括: -主体(I )，其分为三个气室(2、3和4)，它们各自具有三种不同的内部容积，并且其中气室(3)具有比气室(2)小的容积，并且气室(2)具有比气室(4)小的容积； -输送甲烷管道，其经由气室(2)的壁上的孔(14)从气罐至该气室(2)； -从气罐输出甲烷的开-关阀(16); -气室(2)至气室(3)的连接管道(2a)； -连接管道(2a)上的压力控制阀(5)； -气室(3)至气室(4)的连接管道(12)； -连接管道(12)的调节和/或关闭设备； -气室(2)与气室(4)之间的甲烷通过的孔(10)； -活门(9 )，其开启 和关闭气室(2 )与气室(4)之间的甲烷通过的孔(10 )，该活门(9 )连接至杆(8)，该杆(8)的相对端与弹性隔膜为一体； -弹性隔膜(7)，其将气室(3)与气室(4)隔开，该弹性隔膜具有比开启和关闭气室(2)与气室(4)之间的甲烷通过的孔(10)的活门(9)的表面适当地大的表面； -弹性装置(11)，其与气室(2)中的甲烷压力协作，以此来保持活门(9)抵到孔(10)上； -气室(4)中的孔(15)，其用于将输送甲烷管道连接至发动机供给系统； -压力传感器(17)，其放置在到发动机供给系统的连接上； -电子控制单元(6)，其连接至压力传感器(17)以及连接管道(12)的调节和关闭设备以及压力控制阀(5); -密封垫圈； 其中在使用过程中: -气室(2)内的甲烷气体压力等于气罐中的压力； -气室(3)内的甲烷气体压力等于或小于气室(2)内的压力； -气室(3)内的甲烷气体压力等于或大于气室(4)内的压力； -气室(4)内的甲烷气体压力等于发动机供给所需的压力。
2.根据权利要求1所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，气室(4)中的甲烷压力借助于如下保持等于发动机供给所需的压力: -气室(3)内甲烷压力的持续调节，其应从压力传感器(17)接收使用所需的压力数据的电子控制单元(6)的要求，通过压力控制阀(5)持续地变化； -设置有调节和关闭设备的、气室(3)与气室(4)的连接管道(12)； -在以下情况下，甲烷从气室(2)流入至气室(4):当气室(3)中的甲烷压力大于气室(4)中的甲烷压力并具有弯曲弹性隔膜(7)的值时，借助于杆(8)，克服气室(2)中的甲烷压力阻力和弹性装置(11)的阻力将活门(9)从孔(10)移开，由此，允许甲烷从气室(2)直接流入至气室(4)。
3.根据权利要求1和2所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，压力控制阀的开启和关闭时间根据由压力传感器(17)所检测的发动机使用所需的压力值被电子控制单元(6)设定。
4.根据权利要求1所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，密封所需的垫圈是固定于它们的底座内的金属对金属的密封圈类型。
5.根据权利要求1所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，用于密封所需的所有垫圈是固定于它们的底座中的O形圈。
6.根据权利要求1所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其中所述杆(8)在一侧与弹性隔膜(7)为一体，并且在另一侧与活门(9)为一体；所述杆(8)具有如下长度:当弹性隔膜(7)在其静止位置上时，活门(9)完全抵到将气室(4)连接至气室(2)的开口( 10)的壁，该开口(10)的所述壁上设置有垫圈或金属对金属的密封圈。
7.根据权利要求1和2所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，将气室(3)连接至气室(4)的管道(12)中的甲烷压力的调节和关闭设备，包括放置于管道(12)上并且连接至电子控制单元(6)的开-关阀(19)。
8.根据权利要求1和2所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，将气室(3)连接至气室(4)的管道(12)中的甲烷压力的调节和关闭设备，包括放置于管道(12)上并且连接至电子控制单元(6)的开-关阀(19)，以及阻塞输送过程中的甲烷流的喉部(13)。
9.根据权利要求1、2、7和8所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，将气室(3)连接至气室(4)的管道(12)上的开-关阀(19)的关闭允许在气室(3)中达到快速的压力增加、弹性隔膜(7)的弯曲和杆(8)的位移以及随后的孔(10)的开启和气室(4)中的甲烷压力的增加，该开-关阀(19)与其他所提供的设备合作，以满足来自应力和发动机转数的突然增加的 需求。
10.根据权利要求1所述的用于向内燃机供给甲烷的调压/减压器，其特征在于，管道(12)的调节和/或关闭设备允许将气室(4)内的甲烷压力保持在最低水平，由此当发动机的需求由于行车环境有利而最小时，所述甲烷压力甚至低于I巴。
【文档编号】F02M69/00GK103620514SQ201280030710
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年4月18日 优先权日:2011年4月21日
【发明者】卢恰诺·奇皮塔尼 申请人:伊科米特股份公司