УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M69/04 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для улучшения смесеобразования в двигателях с моновпрыском бензина.

Известны системы моновпрыска бензина, в которых одна форсунка обеспечивает дозирование топлива для всех цилиндров двигателя. В этих системах для улучшения смесеобразования применяют подачу топлива на нагреваемые тела (поверхности) различной конфигурации (заявка ФРГ N 3247978, заявка ЕПВ N 0299132, а.с. СССР N 1337543 и др.).

Основными недостатками таких устройств является недостаточная турбулизация потока в зоне испарения топлива, повышенное аэродинамическое сопротивление потоку, невысокая технологичность конструкции.

Известно устройство для улучшения смесеобразования при впрыске бензина, содержащее нагревательный элемент, выполненный в виде конической спирали (заявка ФРГ N 3724092, кл. F 02 M 69/04). Конус нагревателя меньшим основанием обращен к распылителю форсунки. Струя топлива, выходящая из соплового канала распылителя, ударяется о витки нагретой спирали и дробится, одновременно частично испаряясь.

Такая конструкция устройства не может обеспечить достаточно интенсивной турбулизации потока и имеет небольшую поверхность нагрева, что не создает условий для значительного улучшения смесеобразования.

Цель изобретения - повышение эффективности путем улучшения турбулизации и интенсификации подогрева топливо-воздушной смеси.

Цель достигается тем, что в устройстве для смесеобразования при впрыске бензина, содержащем электронагревательный элемент в виде спирали, размещенной перед распылителем форсунки, электронагревательный элемент выполнен в виде спирали с двойной навивкой, причем внутренняя часть спирали может быть выполнена цилиндрической или конической формы с расположением большего основания конуса к распылителю. Кроме того, электронагревательный элемент включен в одно из плеч электрического моста, диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, а выход усилителя соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого связан с положительной точкой диагонали питания электрического моста.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что такое усовершенствование устройства для смесеобразования при впрыске бензина неизвестно. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить турбулизацию потока воздуха и струи топлива, интенсифицировать подогрев и испарение частиц распыливаемого топлива.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 - электронная схема управления нагревом.

В стенке смесительной камеры 1 системы моновпрыска бензина установлена электромагнитная форсунка 2. На противоположной стороне стенки камеры установлен электронагревательный элемент 3 в виде спирали с двойной навивкой, который имеет основание 4 и электрический контакт 5. Внутренняя часть двойной спирали может быть выполнена цилиндрической или конической формы, причем в последнем случае большое основание конуса направлено к распылителю форсунки.

Для поддержания заданной температуры электронагревательного элемента предлагается использовать электронную схему управления нагревом (фиг. 2), которая включает в себя электрический мост из четырех резисторов 7-10, операционный усилитель 11, вход которого включен в измерительную диагональ моста, а выход соединен с базой силового транзистора 12, эмиттер которого связан с положительной точкой питающей диагонали моста.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При впрыске бензина электромагнитной форсункой 2 в смесительную камеру 1 факел 6 распыливаемого топлива попадает на нагретый элемент 3, дробится о его витки, частично испаряется при нагреве и распыляется за счет динамического взаимодействия с потоком воздуха, турбулизация которого усиливается при прохождении элемента 3. Расположение элемента 3 и струи распыливаемого топлива перпендикулярно направлению потока воздуха увеличивает турбулизацию потока и усиливает эффект динамического взаимодействия струи топлива с потоком, способствуя тем самым улучшению перемешивания топлива и воздуха. Размещение большего основания конуса внутренней спирали к распылителю позволяет повысить вероятность попадания струи топлива на нагреваемый элемент при любых формах факела распыла на различных режимах работы системы впрыска.

Все эти факторы, действуя совместно, улучшают образование топливовоздушной смеси в камере 1, из которой смесь поступает во впускной трубопровод и далее - в цилиндры двигателя.

Электронная схема управления нагревом элемента, показанная на фиг. 2, позволяет стабилизировать температуру нагрева элемента на заданном уровне (170...180^оС) при изменяющихся условиях эксплуатации и таким образом обеспечить наилучшие условия подогрева и испарения распыливаемого топлива. Электронагревательный элемент 3, имеющий сопротивление R_н при температуре 170...180^оС, включен в одно из плеч электрического моста (фиг. 2). Операционный усилитель 11, включенный в диагональ моста, управляет транзистором 12, поддерживая равновесие мостовой схемы (нулевой потенциал на входе операционного усилителя) путем изменения тока, питающего мост. Таким образом, при любых изменениях температуры и расхода потока воздуха в смесительной камере величина сопротивления R_н нагреваемого элемента будет сохраняться на заданном уровне, соответствующем температуре спирали 170-180^оС. Установка заданного нагрева элемента 1 осуществляется подстроечным резистором 9.

Предлагаемая электронная схема управления нагревом отличается простотой, надежностью и стабильностью работы. Она не требует дополнительных датчиков температуры (сопротивление самого нагреваемого элемента является показателем температуры), не создает дополнительных электромагнитных помех, так как не имеет размыкаемых контактов и реле.

В целом предлагаемое устройство отличается эффективностью, простотой и стабильностью работы. Оно незначительно увеличивает сопротивление потоку воздуха, так как занимает только часть канала. Кроме того, благодаря горизонтальному расположению электронагревательного элемента и форсунки создается возможность значительно уменьшить общую высоту системы впрыска.

В настоящее время предлагаемое устройство для смесеобразования изготовлено и проходит испытания с системой моновпрыска бензина на двигателе МеМЗ-245.

Использование: машиностроение, а именно устройство для смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: в стенке смесительной камеры установлена электромагнитная форсунка. На противоположной стороне стенки камеры установлен электронагревательный элемент в виде спирали с двойной навивкой, имеющий основание и электрический контакт. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее электромагнитную форсунку с распылителем, установленную в смесительной камере, электронагревательный элемент, выполненный в виде спирали, размещенной перед распылителем форсунки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения турбулизации и интенсификации подогрева топливовоздушной смеси, спираль электронагревательного элемента выполнена с двумя рядами витков, расположенными один внутри другого. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний ряд спирали выполнен цилиндрической формы. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний ряд спирали выполнен в виде усеченного конуса, обращенного своим большим основанием к распылителю форсунки. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено электрическим мостом, операционным усилителем и силовым транзистором, причем электронагревательный элемент включен в одно из плеч электрического моста, диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, а выход последнего соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого соединен с положительной точкой диагонали питания моста.