СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M25/10 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, работающим с добавками газообразного топлива, и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, эксплуатирующих установки с двигателями внутреннего сгорания.

Известна выбранная в качестве прототипа система питания для двигателя внутреннего сгорания, в которой для улучшения качества смесеобразования и снижения токсичности выхлопных газов, уменьшения расхода топлива используются добавки обогащенной топливом водородо-кислородной газовой смеси и которая содержит топливный бак, карбюратор, акселератор, параллельно включенные между собой клапан ограничения подачи топлива и управляемый клапан подачи топлива и размещенные между топливным баком и карбюратором электролизер с электродами, датчиком уровня электролита и датчиком давления, связанными электрическими цепями с переключателем, ключ зажигания, связанный электрическими цепями с аккумулятором и переключателем, смеситель, имеющий канал подачи топлива с обратным клапаном, канал подачи газовой смеси через обратный клапан от электролизера, канал отвода топливной смеси и датчик уровня топлива, регулятор подачи топливной смеси, связанный с акселератором, и предохранительный клапан.

Недостатком устройства является то, что в нем не обеспечивается оптимальное соотношение между количеством жидкого топлива и добавками обогащенной жидким топливом водородо-кислородной газовой смеси в зависимости от режима работы двигателя и от рабочего давления газовой смеси в системе питания.

Так количество подаваемого жидкого топлива к поплавковой камере карбюратора не связано однозначно с рабочим давлением газовой смеси и поэтому требует точной ручной регулировки клапана ограничения топлива с тем, чтобы при работе двигателя внутреннего сгорания с добавками газовой смеси, с одной стороны, подать достаточное количество жидкого топлива в карбюратор для обеспечения максимального режима работы двигателя, а с другой стороны, минимизировать поступление жидкого топлива в поплавковую камеру с целью его экономии. Принятая в прототипе система подачи топлива в поплавковую камеру карбюратора параллельно через клапан ограничения топлива и управляемый давлением газовой смеси клапан подачи топлива, не позволяет оптимизировать расход жидкого топлива в зависимости от режима работы двигателя и от величины рабочего давления газовой смеси.

Кроме того положение иглы регулятора подачи газовой смеси в прототипе связано с положением дроссельной заслонки карбюратора не непосредственно, а через систему механических тяг, идущих от акселератора. Возникающее в процессе эксплуатации люфты, заедания механических узлов не позволяют обеспечить постоянное оптимальное соотношение между режимом работы двигателя и количеством добавляемой к топливу обогащенной газовой смеси.

Все это ведет к ухудшению качества смесеобразования и, следовательно, к увеличению расхода топлива и токсичности выхлопных газов.

Целью изобретения является улучшение качества смесеобразования путем автоматического регулирования уровня топлива в поплавковой камере карбюратора в зависимости от рабочего давления водородо-кислородной газовой смеси, а также путем автоматического регулирования подачи водородо-кислородной газовой смеси в зависимости от давления воздушного потока в зоне разрежения карбюратора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее топливный бак, карбюратор, электролизер с электродами, с датчиком рабочего давления и с датчиком уровня электролита, размещенные между электролизером и карбюратором обратный клапан, смеситель, регулятор подачи газовой смеси и предохранительный клапан, а также аккумулятор, ключ зажигания и переключатель, управляющий работой электролизера по сигналам датчиков уровня электролита и рабочего давления, дополнительно введены датчик воздушного потока, преобразующий величину давления зоне разрежения карбюратора в соответствующее положение иглы регулятора подачи газовой смеси, и регулятор уровня топлива, изменяющий уровень топлива в поплавковой камере карбюратора в зависимости от рабочего давления газовой смеси в электролизере.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: датчика воздушного потока и регулятора уровня топлива и их связями с остальными блоками устройства. Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемых блоков с другими техническими решениями показывает, что принцип их работы - преобразование измеряемого давления с помощью чувствительного элемента в механическое перемещение исполнительного органа - известен.

Однако использование этого принципа в вышеперечисленных блоках при их введении в указанной связи с остальными блоками в заявляемую систему питания для двигателя внутреннего сгорания ведет к тому, что позволяет улучшить качество смесеобразования и тем самым снизить расход топлива в двигателе и токсичность выхлопных газов.

Это достигается за счет того, что подача добавок водородо-кислородной газовой смеси непосредственно связывается с давлением воздушного потока в зоне разрежения карбюратора, а следовательно, с режимом работы двигателя, т. е. чем меньше давление в воздушном потоке, тем больше добавочной газовой смеси подается в карбюратор, а уровень топлива в поплавковой камере связывается обратной зависимостью с давлением газовой смеси, вырабатываемой в электролизной камере, т.е. чем больше давление газовой смеси, и следовательно, больше ее подача в карбюратор при одном и том же положении иглы регулятора подачи газовой смеси, тем ниже устанавливается уровень топлива в поплавковой камере.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1,2 представлены структурная схема предлагаемого устройства и его функциональная схема с примером конструктивного решения вводимых блоков, где приняты следующие обозначения: 1 - топливный бак, 2 - карбюратор, 3 - предохранительный клапан, 4 - регулятор подачи газовой смеси, 5 - смеситель, 6 - обратный клапан, 7 - электролизная камера, 8 - датчик уровня электролита, 9 - датчик рабочего давления, 10 - переключатель, 11 - ключ зажигания, 12 - аккумулятор, 13 - датчик воздушного потока, 14 - регулятор уровня топлива, 15- чувствительный элемент, 16 - коромысло, 17 - клиновидная пластина, 18 - пружина возвратная.

Система питания для двигателя внутреннего сгорания содержит топливный бак, карбюратор с главным воздушным каналом и с поплавковой камерой, имеющей поплавок и запорную иглу, соединенные с карбюратором датчик воздушного потока и регулятор уровня топлива, электролизную камеру с датчиком рабочего давления и датчиком уровня электролита, соединенную с регулятором уровня топлива, расположенные между электролизной камерой и карбюратором и последовательно соединенные обратный клапан, смеситель, регулятор подачи газовой смеси, соединенный с датчиком воздушного потока, и предохранительный клапан, а также аккумулятор, ключ зажигания и переключатель, электрически соединенный с датчиком рабочего давления, датчиком уровня электролита и электролизной камерой. Предлагаемое устройство, например, при установке его на автомашину, работает следующим образом.

Жидкое топливо, например бензин, из топливного бака 1 поступает в поплавковую камеру карбюратора 2. При включении зажигания двигателя ключом 11 электроэнергия от аккумулятора 12 поступает в систему зажигания автомашины и через переключатель 10 к электролизной камере 7. Вырабатываемая при электролизе водородо-кислородная газовая смесь через примерно 30 с достигает рабочего давления и через обратный клапан 6 подается в смеситель 5, где происходит обогащение газовой смеси парами жидкого топлива.

Обратный клапан 6 открывается при достижении в электролизной камере 7 определенного порогового значения давления, например 0,7 кгс/см². Рабочее давление газовой смеси в электролизной камере поддерживается в заданных пределах датчиком рабочего давления 9, например, мембранного типа. При достижении максимального давления датчик рабочего давления 9 отключает электроэнергию от электродов электролизной камеры переключателем 10. Процесс образования газовой смеси прекращается. В дальнейшем при расходовании системой питания газовой смеси и, следовательно, снижении давления до минимального рабочего давления датчик 9 вновь подключает контакты переключателя 10 к электродам электролизной камеры, процесс образования газовой смеси возобновляется.

При запуске двигателя и подаче "газа" в воздушном канале карбюратора создается разрежение. Пониженное давление воздействует на мембрану датчика воздушного потока 13, которая непосредственно связана с иглой регулятора подачи газовой смеси 4, перекрывающий жиклер выходного отверстия регулятора 4. Перемещаясь, игла открывает доступ обогащенной водородо-кислородной газовой смеси из смесителя 5 через предохранительный клапан 3 в карбюратор 2. Количество поступающей в карбюратор 2 газовой смеси зависит от давления воздушного потока в зоне разрежения карбюратора, т.е. от режима работы двигателя. Чем меньше это давление, тем больше прогибается мембрана и, значит, тем больше обогащенной газовой смеси поступает в качестве добавки в карбюратор 2.

При подаче в карбюратор обогащенной жидким топливом газовой смеси двигателю для развития одной и той же мощности требуется меньше жидкого топлива, чем в случае его работы на одном жидком топливе. Меньшая подача жидкого топлива в этом случае обеспечивается регулятором уровня топлива 14. Давление газовой смеси воздействует на мембрану 15 регулятора уровня топлива 14. Перемещение мембраны 15 регулятора через коромысло 16 вызывает перемещение клиновидной пластины 17 ("клина") между запорной иглой и язычком поплавка в поплавковой камере карбюратора. Возврат "клина" 17 в исходное положение, при котором устанавливается первоначальный уровень жидкого топлива в поплавковой камере, обеспечивается возвратной пружиной 18.

Размеры клиновидной пластины 17 зависит от типа карбюратора и определяются экспериментальным путем. При этом максимальная толщина клиновидной пластины пропорциональна величине понижения уровня жидкого топлива в поплавковой камере при максимальном рабочем давлении газовой смеси, а длина клина определяется размерами поплавковой камеры и ее конструктивных элементов. Таким образом, чем больше рабочее давление газовой смеси, тем больше входит клиновидная пластина в зазор между запорной иглой и язычком поплавка, тем ниже устанавливается уровень жидкого топлива в поплавковой камере, и, следовательно, тем меньше расход жидкого топлива двигателем автомашины.

В случае аварийного отключения переключателем 10 электролизной камеры 7 по команде датчика уровня электролита 8, например, поплавкового типа, образование газовой смеси прекращается, ее давление падает, мембрана 15 клапана 14 и клиновидная пластина 17 под действием пружины 18 возвращаются в первоначальные положения. В поплавковой камере восстанавливается обычный уровень жидкого топлива и движение автомашины может продолжаться на одном жидком топливе.

Чувствительность мембраны 15 клапана 14 регулируется изменением усилия сжатия пружины натяжной гайкой.

Использование: двигатели внутреннего сгорания, работающие с добавками газообразного топлива, автотранспорт. Сущность: положительный эффект достигается посредством автоматического регулирования подачи в карбюратор газообразного топлива в зависимости от режима работы двигателя, а также автоматического регулирования уровня топлива в поплавковой камере карбюратора в зависимости от давления, под которым подается в карбюратор газообразное топливо. Внедрение настоящего устройства в существующие двигатели внутреннего сгорания производится с относительно малыми его доработками и позволяет использовать двигатели внутреннего сгорания, при необходимости, по обычной схеме питания жидким топливом. 2 ил.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая топливный бак, карбюратор с главным воздушным каналом, поплавковой камерой с поплавком и запорной иглой, электролизер с электродами, датчиком рабочего давления и датчиком уровня электролита, соединенные последовательно и размещенные между электролизером и карбюратором обратный клапан, смеситель, регулятор подачи газовой смеси и предохранительный клапан, а также последовательно соединенные аккумулятор, ключ зажигания и переключатель, соединенный электрическими цепями с выходом датчика уровня электролита и с электродами электролизера, отличающаяся тем, что, с целью улучщения качества смесеобразования, система снабжена датчиком воздушного потока, размещенным между регулятором подачи газовой смеси и главным воздушным каналом, и регулятором уровня топлива, выполненным в виде клиновидной пластины с возвратной пружиной, размещенной в поплавковой камере, коромысла и чувствительного элемента, пневматически связанного с электролизером, а клиновидная пластина размещена между язычком поплавка и запорной иглой.