ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F01N5/02 F02M31/87 F02M25/07 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с подогревом топлива отработавшими газами.

Известна выпускная система ДВС, содержащая выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, емкость для жидкости с входным и выходным штуцерами, примыкающую к наружным поверхностям коллектора. Через емкость циркулирует вода, которая нагревается теплотой отработавших газов. Такая конструкция позволяет положительно влиять на протекание рабочего процесса, так как при охлаждении отработавших газов в коллекторе снижается их скорость, что приводит к снижению аэродинамического сопротивления в выпускной системе двигателя. Кроме того, циркулирующая вода может быть использована для нужд обогрева, что позволяет утилизировать часть тепла отработавших газов.

Однако известная система не дает возможности существенно улучшить топливную экономичность, так как снижение сопротивления в выпускной системе оказывает существенно меньшее влияние на протекание рабочего процесса по сравнению с факторами, воздействующими на своевременность и полноту выгорания топлива, поданного в цилиндры двигателя.

Цель изобретения улучшение экономичности и снижение токсичности.

Это достигается тем, что в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, включающего топливную систему, содержащем емкость с жидкостью со свободной от последней частью объема с входным и выходным штуцерами, примыкающую к наружной поверхности коллектора, входной и выходной штуцера подключены к топливной системе двигателя, а свободный от жидкости надтопливный объем емкости сообщен трубопроводом с впускной системой двигателя.

На фиг.1 изображен выпускной коллектор системы с топливной емкостью; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг.3 вариант конструкции коллектора со съемной емкостью; на фиг. 4 вариант расположения емкости на коллекторе; на фиг.5 другой вариант расположения емкости на коллекторе; на фиг.6 вариант выполнения системы, в которой паровое пространство емкости сообщено с выпускным газопроводом двигателя; на фиг. 7 вариант выполнения системы, в которой жидкостное пространство емкости сообщено с выпускным газопроводом.

Выпускная система содержит выпускной газопровод с коллектором 1, снабженным выпускными патрубками 2-5, топливную емкость 6 с жидкостным 7 и паровым 8 пространствами и патрубки (штуцера) 9 и 10 соответственно подвода и отвода жидкого топлива, паропровод 11, сообщенный с впускным трактом двигателя и трубопроводы 12 и 13 для сообщения коллектора 1 соответственно с паровым 8 и жидкостным 7 пространствами. Емкость 6 жестко связана с коллектором 1 и примыкает к его наружной поверхности.

При работе двигателя основная часть топлива подается в цилиндры через штатную топливную систему. Отработавшие газы по патрубкам 2-5 поступают в коллектор 1 и нагревают его стенки, тепло от которых передается в емкость 6. При этом в емкость 6 из топливной системы двигателя через штуцер 9 поступает часть топлива, которое через штуцер 10 из емкости 6 возвращается в топливную систему двигателя. Топливо в емкости 6 нагревается и частично испаряется. Испаренные пары топлива собираются в паровом пространстве 8 емкости 6 и по паропроводу 11 подаются во впускной тракт двигателя, где смешиваются со свежим зарядом, затем попадают в цилиндры двигателя, где сгорают вместе с основной частью топлива.

Если объем емкости 6 сообщен с потоком отработавших газов в выпускном газопроводе, то происходит дополнительный нагрев поверхности топлива, что способствует интенсивному испарения и подогреву его паров. При подаче отработавших газов в слой жидкого топлива в емкости 6 испарение интенсифицируется из-за барботирования и дополнительного нагрева топлива.

Подача в цилиндры двигателя части цикловой подачи топлива в виде пара интенсифицирует процесс горения из-за увеличения площади поверхности топлива, контактирующего с окислителем. Кроме того, предварительное испарение части топлива и подача его во впускной тракт двигателя позволяет провести предварительное окисление углеводородных молекул на тактах впуска и сжатия, продукты которого интенсифицируют горение основной дозы топлива.

При нагреве топлива в емкости 6 в первую очередь испаряются низкокипящие фракции. В связи с тем, что через емкость 6 происходит циркуляция топлива, не происходит по мере испарения накопления в массе топлива, находящегося в емкости 6, тяжелых фракций. Поэтому испаренная часть топлива, подаваемая в цилиндры двигателя, состоит преимущественно из легких фракций. Обогащение легкими углеводородами поступающего в двигатель свежего заряда позволяет улучшить его топливную экономичность.

Интенсификация выгорания топлива в цилиндрах двигателя приводит к улучшению топливной экономичности и снижению токсичности. Подача отработавших газов в паровое пространство 8 емкости 6 или в слои топлива создает условия для начала осуществления предварительного окисления топлива непосредственно в емкости 6. Поскольку при этом осуществляется рециркуляция отработавших газов, обеспечивается дополнительное снижение токсичности.

Таким образом, предлагаемая выпускная система с емкостью, частично заполненной жидким топливом, подключенной к топливной системе двигателя, и с паровым пространством емкости 6, подключенным к впускному тракту, позволяет улучшить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов.

Использование: в двигателестроении, в выпускных системах двигателей с подогревом топлива отработавшими газами. Сущность изобретения: система содержит выпускной газопровод с коллектором 1, топливную емкость 6 с жидкостным 7 и паровым 8 пространствами, примыкающую к газопроводу и размещенную на коллекторе 1, патрубки /штуцеры/ 9 и 10 соответственно подвода жидкого топлива в емкость и отвода в топливную систему двигателя. Паровое пространство емкости может быть сообщена трубопроводом 12 с выпускным газопроводом, а жидкостное пространство может быть сообщено с выпускным газопроводом. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая выпускной газопровод с коллектором, топливную емкость с жидкостным и паровым пространствами, примыкающую к наружной поверхности газопровода, патрубок подвода жидкого топлива в емкость и паропровод, сообщенный с паровым пространством емкости и с впускным трактом двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности, она снабжена патрубком отвода жидкого топлива из емкости в топливную систему двигателя, а емкость размещена на коллекторе. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что паровое пространство топливной емкости сообщено трубопроводом с выпускным газопроводом. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что жидкостное пространство топливной емкости сообщено с выпускным газопроводом.