УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА Российский патент 1995 года по МПК F02M31/125 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах питания ДВС.

Известно устройство для образования топливно-воздушной смеси ДВС, содержащее впускной трубопровод с кольцевой выточкой и подогреватель, размещенный в кольцевой выточке [1]
Недостатками такого устройства являются неполное сгорание фракций топлива, в результате чего происходит загрязнение окружающей среды выхлопными газами, недостаточная надежность и безопасность в эксплуатации.

Прототипом является устройство для подготовки топлива, содержащее корпус, подогреватель в виде электромагнитной катушки, испарительную и смесительную камеры [2]
Этому устройству присущ тот же недостаток.

Кроме того, указанные устройства не могут изменять состав топливной смеси на переходных режимах работы двигателя, например, в режиме предельного отбора мощности, в режиме ускорения и т.д.

Цель изобретения сокращение времени приготовления обогащенной топливной смеси и расширение функциональных возможностей за счет изменения состава топливной смеси на переходных режимах работы двигателя внутреннего сгорания.

Цель достигается тем, что устройство снабжено дозатором в виде мембраны из пористого материала с токопроводящими включениями, размещенной в испарительной камере, в мембране выполнен по меньшей мере один продольный канал для сообщения полости жидкой фракции испарительной камеры со смесительной камерой.

На фиг. 1 изображен разрез устройства для подготовки топлива; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 вариант устройства для подготовки топлива.

Устройство для подготовки топлива содержит корпус 1, подогреватель, выполненный в виде катушки 2 с проводом 3, испарительную камеру 4, дозатор в виде мембраны 5, которая имеет продольный канал 6 и поперечные каналы 7, между которыми расположены токопроводящие включения 8 с количественным увеличением от полости 9 жидкой фракции к полости 10 парообразной фракции. Канал 6 заканчивается трубкой-распылителем (жиклером) 11. Катушка 2 с помощью штока 12 кинематически связана с управляющей педалью-акселератором (не показана). Жидкая фаза поступает в испарительную камеру через топливопровод 13. При смешивании очищенного воздуха 14 с парообразной фракцией 10 получается топливная смесь 15, которая поступает в камеру сгорания. Между катушкой 2 и испарительной камерой 4 имеется зазор 16 для прохода воздуха.

Катушка 2 размещена в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль испарительной камеры 4, которая размещена коаксиально в корпусе 1. В испарительной камере 4 размещена мембрана 5 с продольным каналом 6 и поперечными каналами-порами 7, между которыми расположены токопроводящие включения. Мембрана разделяет испарительную камеру на полость 9 с жидкой фазой топлива и полость 10 с его парообразной фазой. Канал 6 заканчивается трубкой-распылителем 11, конец которой размещен в смесительной камере, в которую через зазор 16 поступает очищенный воздух 14. Полость 9 соединена с топливопроводом 13.

Работает устройство для подготовки топлива следующим образом.

По топливопроводу 13 подают компонент топлива, например, бензин, в жидкой фазе. При прохождении этого компонента через поры 7 он нагревается от нагретых электромагнитной энергией катушки токопроводящих (например, металлических) включений. Нагретый компонент при выходе из мембраны переходит из жидкого состояния в пар и, смешиваясь с воздухом 14, поступает затем в виде топливной смеси 15 в камеру сгорания. При этом изменение границы жидкость пар при прочих равных условиях будет происходить в соответствии с величиной давления парообразной фазы в полости 10. Повышение давления будет способствовать вытеснению (падению) столба жидкой фазы компонента топлива, а уменьшение к увеличению уровня жидкости.

При резком открытии дроссельной заслонки (не показано), например, в режиме ускорения ДВС, происходит падение давления пара в полости 10, что способствует повышению уровня столба жидкой фазы в каналах 7 мембраны 5. При этом происходит заполнение всего продольного канала 6 жидким топливом и выброс его (за счет разности давлений в канале и смесительной камере) через трубку-распылитель 11 из полости 9 испарительной камеры 4 в смесительную камеру. Топливная смесь 15 обогащается, что способствует увеличению мощности двигателя. Одновременно с открытием дроссельной заслонки (нажатием на управляющую педаль-акселератор) происходит перемещение катушки 2 вдоль испарительной камеры 4. Количество токопроводящих включений 8, на которые воздействует электромагнитное поле катушки, увеличивается, что способствует увеличению производства пара и росту его давления. По мере повышения давления в полости 10 граница жидкость пар будет перемещаться вниз, и как только ее положение станет таким, что откроется входное отверстие трубки-распылителя 11, выброс жидкой фазы прекратится, и через трубку 11 пойдет пар. Меняя угол наклона продольного канала 6 (фиг. 3), количество продольных каналов, а также диаметр проходного сечения жиклера 11, можно добиться обогащения топливной смеси 15 жидкой фазой топлива на различных режимах работы двигателя.

Зазор 16 для прохода воздуха 14 может быть выбран таким образом, что при перемещении катушки 2 вдоль испарительной камеры 4 будет изменяться сопротивление движению воздушного потока, а следовательно, величина расхода воздуха и состав топливной смеси будут различными. Кроме того, резкое перемещение катушки 2 будет изменять скорость воздушного потока (подобно действию поршня), что также способствует быстрому изменению коэффициента избытка воздуха. Необходимый расход воздуха при данном положении катушки может быть получен за счет переменной величины диаметра отверстия катушки, за счет переменной величины диаметра испарительной камеры 4, или путем одновременного изменения диаметра катушки и камеры.

Предложенное устройство помимо своей основной функции приготовление топливной смеси, выполняет еще функции обогатителя топлива (в режиме предельного отбора мощности) и ускорительного насоса (в режиме ускорения), что расширяет функциональные возможности устройства и уменьшает весогабаритные характеристики топливной системы в целом. Кроме того, если предположить, что в предельном режиме двигатель будет работать на смеси воздуха с жидкой (распыленной из трубки) и парообразной фазами, то весогабаритные размеры испарительной камеры могут быть уменьшены.

Внедрение изобретения позволит создать малогабаритное устройство с расширенными функциональными возможностями и повышенными динамическими свойствами, определяемыми сокращением времени приготовления смеси. Это повысит приемистость двигателя, обеспечит снижение токсичности выхлопа, экономию горючего, уменьшение нагара на стенках камеры сгорания, а также быстрый запуск двигателя при низкой температуре окружающего воздуха.

Использование: в двигателестроении, в топливных системах двигателей. Сущность изобретения: устройство содержит испарительную камеру 4, сообщенную с топливопроводом 13 и снабженную подогревателем, выполненным в виде индуктивной электромагнитной катушки 2, и мембраной 5 из пористого материала с продольным 6 и поперечными каналами, между которыми расположены токопроводящие включения. Мембрана установлена в камере 4 с образованием в ней полостей 9 и 10 жидкой и парообразной фракции топлива. Катушка 2 установлена с возможностью перемещения вдоль камеры 4, которая коаксиально размещена в корпусе 1. Предусмотрены варианты выполнения устройства. Количество парообразного топлива регулируется площадью испарения и количеством тепловой энергии, переданной через включения жидкой фазе топлива. Регулировка производства путем перемещения катушки. 4 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА, содержащее корпус, подогреватель в виде электромагнитной катушки, испарительную и смесительную камеры, отличающееся тем, что оно снабжено дозатором в виде мембраны из пористого материала с токопроводящими включениями, размещенной в испарительной камере, в мембране выполнен по меньшей мере один продольный канал для сообщения полости жидкой фракции испарительной камеры со смесительной камерой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что продольный канал расположен наклонно к горизонтальной оси мембраны. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что испарительная камера и подограватель размещены каоксиально в корпусе. 4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что испарительная камера выполнена с переменным диаметром. 5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что отверстие катушки выполнено с переменным диаметром.