УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОДЯНОГО ПАРА В СИСТЕМУ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК F02M25/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к подаче водяного пара в двигатель внутреннего сгорания.

Известно устройство, которое по своей сущности является наиболее близким техническим решением и принято в качестве прототипа. Устройство для подачи водяного пара в двигатель внутреннего сгорания, содержит резервуар с водой, снабженный газовой и водяной полостями, парообразователь, установленный на выпускной трубе, снабженный входным и выходным патрубками, первый из которых сообщен с резервуаром, а второй - с воздуховпускной трубой. Выходной патрубок парообразователя подключен к воздуховпускной трубе через газовую полость резервуара, а последняя сообщена при помощи трубопровода с полостью воздушного фильтра. Устройство снабжено вентилями для регулирования подачи воды и водяного пара.

В известном устройстве есть три основных недостатка. В начальный период работы двигателя, когда в газовой полости резервуара пара еще нет, воздух поступает через трубопровод, сообщающий газовую полость резервуара с воздушным фильтром, по паропроводу в задроссельное пространство карбюратора, в результате чего двигатель работает на обедненной смеси, т.е. детонирует, не развивает полную мощность. При поступлении первых порций пара в непрогретый паропровод происходят конденсация пара и попадание воды в цилиндры двигателя, что снижает эффективность использования водяного пара в рабочем цикле двигателя. После остановки двигателя пар из газовой полости резервуара заполнит впускной трубопровод и объем цилиндра с тактом впуск и будет конденсироваться на его стенках и электродах свечи, что затрудняет повторный запуск двигателя, а при отрицательных температурах воздуха двигатель с обледеневшими контактами свечи вообще не запускается.

Цель изобретения - исключение неустойчивой работы двигателя на обедненной смеси после запуска до появления в паропроводе пара, исключение попадания конденсата из паропровода в двигатель при поступлении в него первых порций пара и исключение выпадания конденсата на электродах свечи и стенках цилиндра в цилиндре с тактом впуск после остановки двигателя.

Указанная цель достигается тем, что устройство для подачи водяного пара в двигатель внутреннего сгорания, содержащее резервуар с водой, парообразователь с теплообменником, установленный в выпускном коллекторе и сообщенный выходным патрубком с запорным клапаном и установленным в его начале водяным фильтром, демпфером давления пара, установленным на выпускном коллекторе и сообщенным одним концом с парообразователем, а другим - с основным и дополнительным патрубками, имеющими на выходных концах запорные пневматические клапаны и проходящими через электрообогреватели, питающиеся от выключателя зажигания, сообщаются с впускным коллектором и полостью воздушного фильтра. Установленный в демпфере давления, выполненном в виде полого цилиндра, датчик температуры с нормально закрытыми контактами управляет электромагнитным реле, через контакты которого и последовательно включенный диод питается запорный клапан питающего трубопровода, выполненный в виде электромагнитного клапана с регулируемым проходным сечением. Включенная параллельно катушке запорного клапана цепочка из последовательно соединенных регулируемого сопротивления и конденсатора обеспечивает замедление закрытия запорного клапана после выключения выключателя зажигания, от которого питается и электромагнитное реле. Установленная в салоне автомобиля лампочка включена параллельно катушке запорного клапана и включается при его открытом положении. Диаметр питающего трубопровода обеспечивает прекращение поступления воды из резервуара с водой после закрытия запорного клапана.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна". В других технических решениях признаков аналогичных предложенному не выявлено. Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Контрольная лампа 1 размещается в салоне автомобиля (при небольшой переделке для этой цели можно использовать лампочку выключателя аварийной сигнализации, которая будет контролировать работу устройства при выключенном положении выключателя). Электромагнитное реле 2 имеет один нормально закрытый контакт. Запорные пневматические клапаны 3 обеспечивают прекращение поступления пара в ДВС после остановки двигателя. Имеются карбюратор 4, впускной трубопровод 5, двигатель 6, выпускной коллектор 7, на стенке которого крепится демпфер давления пара 11 с встроенным в него датчиком температуры 10. Парообразователь с теплообменником 8, выполненный в виде змеевика, помещен в выпускной коллектор 7. Входной патрубок 9 служит для подачи воды в парообразователь 8. При открытом положении запорного клапана 18 через закрытые контакты 12 датчика температуры 10 обеспечивается питание электромагнитного реле 2. Выходной основной и дополнительный патрубки 13 снабжены электрообогревателем 14, постоянно включенным при включенном положении выключателя зажигания. Последовательно включенные конденсатор 15 и регулируемое сопротивление 16, включенные параллельно катушке запорного клапана 18 обеспечивают замедление закрытия клапана после остановки двигателя, что позволяет избыточному давлению пара, появляющемуся в демпфере давления 11, вытеснить поступившую в парообразователь 8 воду через входной патрубок 9 в резервуар с водой 21. Диод 17 служит для ограничения цепи разряда конденсатора 15 после выключения выключателя зажигания только катушкой запорного клапана 18. Регулировочный винт 19 ограничивает поступление воды в парообразователь 8, что обеспечивает получение пара в нужном объеме и в непрерывном режиме. Водяной фильтр 20 служит для очистки от механических примесей поступающей в испаритель воды. В качестве резервуара с водой 21 могут служить дополнительно устанавливаемая канистра или бачок омывателя.

Устройство работает следующим образом.

После включения выключателя зажигания напряжение подается на электронагреватели 14, которые остаются постоянно включенными на весь период работы двигателя, прогревая основной и дополнительный патрубок 13, исключая попадание конденсата в цилиндры двигателя. Через нормально закрытые контакты 12 датчика температуры 10 электромагнитное реле 2, питающееся через выключатель зажигания, срабатывает и размыкает свои нормально закрытые контакты. Напряжение на запорный клапан 18 не подается. Вода из резервуара 21 в парообразователь 8 не поступает. Доступ воздуха в задроссельное пространство карбюратора через паропровод исключают установленные на концах основного и дополнительного выходных патрубков запорные пневматические клапаны 3. Двигатель работает в режиме прогрева. Одновременно с прогревом двигателя прогревается и датчик температуры 10, установленный в демпфере давления пара 11, укрепленном на выпускном коллекторе 7, и по достижении окружающей температуры 105-110^о С, на которую он настраивается, его контакты 12 размыкаются и электромагнитное реле 2, обесточиваясь, подает через свои нормально закрытые контакты напряжение на обмотку запорного клапана 18. Включается контрольная лампа 1, сигнализирующая, что вода из резервуара 21 поступает во входной патрубок 9, заряжается конденсатор 15. Поступающая в прогретый парообразователь 8, выполненный в виде змеевика и установленный в выпускном коллекторе 7, вода испаряется, и пар поступает в демпфер давления 11 и через выходной патрубок 13 - во впускной коллектор 5, где и насыщает поступающую в него обедненную смесь парами воды. Обеднение бензиновоздушной смеси происходит из-за того, что часть объема воздуха в виде пара поступает в задроссельное пространство карбюратора, а объем проходящего через воздушный фильтр карбюратора воздуха уменьшается, т.е. и количество увлекаемого им топлива снижается. Однако последующее смешение обедненной смеси с парами воды способствует полному ее сгоранию в цилиндрах двигателя, что позволяет экономить топливо и снижает токсичность отработанных газов. Расход пара регулируется глубиной вакуума, создаваемого работающим двигателем, т.к. вода в парообразователь 8 поступает только в том случае, когда весь ранее выработанный пар из демпфера давления 11 по выходному патрубку 13 поступит во впускной коллектор. При полностью открытой дроссельной заслонке пар через дополнительный патрубок поступает в наддросельное пространство и насыщает парами воды поступающий в карбюратор воздух. При резком переходе с больших оборотов двигателя на малые, избыточное давление пара, создаваемое в демпфере давления 11, выбросит поступившую в парообразователь 8 воду во входной патрубок 9 и далее через запорный клапан 18 - в резервуар 21 с водой. Так происходит автоматическое регулирование насыщения бензиновоздушной смеси парами воды в задроссельном пространстве карбюратора.

Чтобы исключить попадание пара после остановки двигателя 7 в цилиндр с тактом впуск, предусмотрены запорные пневматические клапаны 3, установленные на основном и дополнительном выходном патрубке, открывающиеся при избыточном давлении 0,02-0,04 МПа, и электрическая схема задержки закрытия запорного клапана 18 после включения выключателя зажигания и остановки двигателя в виде последовательной цепочки конденсатора 15 и регулируемого сопротивления 16, включенных параллельно катушке запорного клапана 18. Для исключения разряда конденсатора 15 в общую схему предусмотрен диод 17. Создаваемая таким образом задержка клапана 18 в открытом положении после остановки двигателя позволяет избыточному давлению пара, содержащегося в демпфере давления 11, вытеснить воду из парообразователя в резервуар 21 с водой, а последующее закрытие запорного клапана 18 обеспечивает прекращение перемещения воды по входному патрубку в сторону парообразователя 8, т.к. внутренний диаметр входного патрубка обеспечивает эффект капиллярности. Конденсация пара, оставшегося в парообразователе, демпфере давления пара, основном и дополнительном выходных патрубках, будет происходить на их стенках и стенках датчика температуры 10. Датчик температуры 10 в процессе работы контролирует температуру поступающего из парообразователя 8 пара, и, если в демпфер давления поступит неиспарившаяся в парообразователе 8 вода, датчик температуры 10 сработает и через свои контакты 12 замкнет цепь питания электромагнитного реле 2, которое обеспечит запорный клапан 18, и подача воды в парообразователь 8 прекратится до полного испарения ранее поступившей в него воды. Чтобы устройство работало не в импульсном режиме, регулировочным винтом 19 подбирают такую подачу воды в парообразователь, которая обеспечивает в режиме максимального расхода испарение всей поступающей в парообразователь воды. Контроль режима работы испарителя осуществляется контрольной лампой 1. В качестве резервуаpа с водой можно использовать дополнительно устанавливаемую канистру в багажнике или салоне автомобиля. Учитывая, что все узлы: демпфер давления 11, основной и дополнительный выходные патрубки 13 с электрообогревателями 14, запорный клапан 18, - после запуска двигателя прогреваются, то устройство надежно работает и при отрицательных температурах воздуха. Надобность очистки устройства от накипи определяют по снижению расхода воды.

Использование: для повышения эффективности работы двигателя, экономии энергоресурсов и снижения токсичности отработанных газов. Сущность изобретения: устройство для подачи водяного пара в двигатель внутреннего сгорания содержит резервуар с водой, демпфер давления пара, парообразователь с теплообменником, сообщенный входным патрубком с резервуаром, а выходным - с впускным коллектором и через дополнительный патрубок - с полостью воздушного фильтра, а также запорный клапан, установленный во входном патрубке. Выходной и дополнительный патрубки, на выходных концах которых установлены запорные пневматические клапаны, проходят через электронагреватели. Демпфер давления выполнен в виде ресивера, размещенного с возможностью теплового контакта с выпускным коллектором и подключенного между теплообменником и выходным патрубком. Дополнительный патрубок сообщен с выходным патрубком между демпфером давления пара и полостью воздушного фильтра. Змеевик установлен в выпускном коллекторе. Автоматический режим работы устройства обеспечивается блоком управления, состоящим из электромагнитного реле, диода, регулируемого резистора и конденсатора, и датчиком температуры, установленным в демпфере давления пара. Вход блока управления связан с датчиком температуры, а выход - с электромагнитным приводом клапана, работа которого контролируется лампочкой, установленной в салоне автомобиля. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОДЯНОГО ПАРА В СИСТЕМУ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ внутреннего сгорания, содержащее резервуар с водой, демпфер давления пара, парообразователь с теплообменником, сообщенный входным патрубком с резервуаром, а выходным - с впускным коллектором и через дополнительный патрубок с полостью воздушного фильтра, а также запорный клапан, установленный во входном патрубке, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения поступления конденсата в двигатель, устройство снабжено электронагревателями и запорными пневматическими клапанами, установленными на выходном и на дополнительном патрубках, демпфер давления выполнен в виде ресивера, размещенного с возможностью теплового контакта с выпускным коллектором и подключенного между теплообменником и выходным патрубком, а дополнительный патрубок сообщен с выходным патрубком между демпфером давления пара и полостью воздушного фильтра, при этом теплообменник установлен в выпускном коллекторе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления и датчиком температуры, клапан выполнен с электромагнитным приводом, а датчик температуры установлен в демпфере давления пара, при этом вход блока управления связан с датчиком температуры, а выход - с электромагнитным приводом клапана.