СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02M27/00 

Изобретение относится к машиностроению и в частности, к двигателестроению, а именно к способам подготовки топливовоздушной смеси к сгоранию в автомобильных, тракторных и авиационных двигателях внутреннего сгорания и к устройствам для их осуществления.

Известен способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что воздух подвергают воздействию электрического поля между кольцевыми электродами под высоким напряжением, при этом при коронном разряде между электродами в воздухе образуется озон, затем смешивают озонированный воздух с топливом [1]
Однако известный способ недостаточно эффективен и не обеспечивает значительного улучшения работы двигателя внутреннего сгорания.

Известно и устройство для осуществления вышеуказанного способа, содержащее трубку из боросиликатного стекла с проточным каналом и расположенные в последнем два кольцевых электрода, первый из которых снабжен игольчатыми токопроводящими выступами и подключен к отрицательному полюсу источника тока, а второй электрод подключен к положительному полюсу источника тока и выполнен подвижным относительно продольной оси трубки [1]
Недостатком этого устройства является сложность его конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания путем подачи жидкого топлива в топливную поплавковую камеру и из последней в трубчатые распылители, а также путем воздействия на топливо ультразвуковыми колебаниями от вибратора, питаемого электрическим током от генератора импульсов, и смешения дозированного количества топлива с воздухом, всасываемым в двигатель [2] Этот способ также недостаточно эффективен и экономичен, т. к. при его осуществлении вибратор воздействует на значительный объем топлива, находящийся в камере, для чего требуется большой расход энергии, кроме того, при осуществлении способа не обеспечивается деструкция топлива.

Наиболее близким к предлагаемому устpойству подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания по технической сущности и достигаемому результату является устройство подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержащее топливную поплавковую камеру, генератор импульсов, вибратор, смесительную камеру, сообщенную с топливной камерой через трубчатые распылители, блок управления, связанный с генератором импульсов и с приводом рычага управления режимами работы двигателя [2]
Недостатком этого устройства является его низкая эффективность и экономичность.

Задачей изобретения является улучшение гомогенизации и топливовоздушной смеси.

Для решения задачи в способе подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания путем подачи жидкого топлива в топливную поплавковую камеру и из последней в трубчатые распылители, а также путем воздействия на топливо ультразвуковыми колебаниями от вибратора, питаемого электрическим током от генератора импульсов, и смешения дозированного количества топлива с воздухом, всасываемым в двигатель, в топливной камере топливо подвергают воздействию игольчатых поверхностей стенок камеры и поплавка, вибратор выполняют за одно целое с трубчатыми распылителями, создающими колебания с частотой, вызывающей деструкцию топлива с выделением его паров и водорода. По варианту осуществления способа на воздух воздействуют коронным разрядом между двумя электродами.

В устройстве для осуществления способа, содержащем топливную поплавковую камеру, генератор импульсов, вибратор, смесительную камеру, сообщенную с топливной камерой через трубчатые распылители, блок управления, связанный с генератором импульсов и с приводом рычага управления режимами работы двигателя, на внутренней стенке топливной камеры и на погружаемой в топливо поверхности поплавка расположены иглы, вибратор выполнен за одно целое с трубчатыми распылителями из пьезоэлектрического материала, а в стенках распылителей выполнены отверстия. По вариантам выполнения устройства смесительная камера снабжена тороидальной гомогенизирующей секцией, сообщенной с размещенной под ней дополнительной секцией, трубчатые распылители расположены в последней по окружности, внутри дополнительной секции соосно окружности установлен диффузор, а над тороидальной секцией расположена секция обработки воздуха, снабженная подключенными к источнику высокого напряжения двумя электродами, первый из которых выполнен в виде металлической конусообразной втулки, расположенной в корпусе из диэлектрического материала, а второй расположен внутри первого и выполнен в виде конусообразного шнека с острой винтовой образующей и связан с первым электродом через диэлектрические опоры. Каждый трубчатый распылитель может быть выполнен с увеличивающимся диаметром по ходу движения топлива.

На фиг. 1 представлена схема устройства подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 продольный разрез топливной поплавковой камеры, смесительной камеры и секции обработки воздуха предлагаемого устройства.

Устройство подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус топливной поплавковой камеры 1, на которой расположены секция 2 обработки воздуха и смесительная камера с тороидальной гомогенизирующей секцией 3 и дополнительной секцией 4. Cекция 4 соединена с генератором импульсов 5, связанным с блоком 6 управления работой двигателя. Блок 6 управления связан с приводом 7 рычага управления режимами работы двигателя.

Поплавковая камера 1 состоит из разъемного корпуса 8, в верхней части которого расположен клапан 9 подачи топлива с запорной иглой 10, взаимодействующей через опорный рычаг 11 с поплавком 12. Равномерное и свободное без перекосов перемещение поплавка 12 по вертикали обеспечивается за счет направляющих 13. Внутренняя поверхность полости корпуса 8 поплавковой камеры 1 и поверхность нижней части поплавка 12 снабжена плотным покровом многочисленных острых и тонких игл 14 небольшой длины. Поплавковая камера 1 через главный жиклер 15 сообщена с трубчатыми распылителями 16, выполненными за одно целое с вибратором, связанным с генератором импульсов 5. Секция 3 обработки воздуха состоит из корпуса 17, выполненного из диэлектрического материала (баросиликатное стекло), в конической части которого вмонтирована втулка 18, являющая одним электродом. Внутри этой втулки через диэлектрические опоры встроен второй электрод 19 в виде конусообразного шнека с острыми окончаниями шнековидной поверхности, благодаря чему между втулкой 18 и электродом 19 образуется при высоком напряжении коронный разряд. Коническая форма придана этой конструкции для того, чтобы охватить коронным разрядом наибольшее количество проходящего воздуха. Нижняя часть корпуса 17 выполнена сложной формы и представляет собой тороидальную гомогенизирующую секцию 3. В цилиндрической части корпуса 17 расположена воздушной заслонка 20, связанная с приводом 7 рычага управления. Дополнительная секция 4 через прокладку 21 крепится в центральную цилиндрическую часть корпуса 8 поплавковой камеры 1. В центральной части секции 4 вмонтирован диффузор 22, а за его пределами на большем диаметре в расположенных по окружности гнездах вмонтированы через уплотнения 23 и 24 конусообразные трубчатые распылители 16 с отверстиями 25 в их стенках. Трубки выполнены из пьезоэлектрического материала, внутренняя и наружная поверхности обложены электродами. Наружный электрод касается массы, а внутренний выведен на клеммный зажим в виде винта, шайбы и гайки. К нижней цилиндрической части секции 4 примыкает патрубок 26, в котором размещена дроссельная заслонка 27.

Способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания осуществляют следующим образом.

Устройство для осуществления способа устанавливают на двигатель. Секцию 2 обработки воздуха подключают к высоковольтному блоку системы зажигания, а генератор импульсов 5 к системе электропитания двигателя. При автоматическом режиме работы подсоединяют блок 6 управления. Топливо, попадая через клапан 9 в полость поплавковой камеры 1, подвергается и снизу и сверху поверхностному воздействию множества острых игл 14, что вызывает эффект внутренней возбужденной напряженности и разрыв молекулярных связей в его молекулярной структуре. Поступая в таком состоянии через главные жиклеры 15 в зону активного воздействия колеблющихся с большой частотой трубчатых распылителей 16 и соприкасаясь с их наружными и внутренними стенками, топливо частично разрушается в своей структуре с выделением водорода, а частично превращается в пары и возносится за счет эжектирующего эффекта при прохождении через диффузор 22 воздуха в гомогенизирующую секцию 3. При этом увеличивающееся поперечное сечение трубчатых распылителей 16 за счет их конической формы способствует ускоренному выходу паров топлива и водорода. Воздух, проходя через винтовой лабиринт конической части секции 2 и попадая в зону коронного разряда между электродом 19 в виде лезвийного окончания шнекообразующей поверхности и электродом 18 в виде конической втулки, ионизируется и озонируется и попадает в секцию 3 смесительной камеры, где перемешивается с парами топлива, при этом образуется гомогенная горючая топливовоздушная смесь, обладающая высокой теплотворной способностью. Эта смесь через дроссельную заслонку 27, установленную в патрубке 26, попадает во всасывающий распределительный коллектор двигателя, а затем в зависимости от рабочего цикла в тот или иной цилиндр двигателя. Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключаются в том, что при вибрации трубчатых распылителей 16 возбуждается только масса топлива, проходящая через отверстия в объеме внутреннего пространства распылителей и возбуждается не специальным вибратором, а стенками самого распылителя, для этих целей не требуется дополнительных источников электроэнергии.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления обеспечивают высокую степень гомогенизации горючей смеси путем возбуждения и деструкции молекул топлива с разрывом углеводородных связей и ионизации и озонирования воздуха.

Использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления обеспечит получение экологического эффекта за счет снижения токсичности выхлопных газов от улучшения процесса сгорания гомогенной топливовоздушной смеси, а также получение экономического эффекта от экономии топлива за счет повышения его теплотворной способности при распаде на более легкие фракции и водород и улучшения сгорания.

Использование: в двигателестроении, в частности в способах обработки воздуха, топлива и горючей смеси. Сущность изобретения: способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что жидкое топливо подают в поплавковую камеру, в которой топливо подвергают воздействию игольчатых поверхностей стенок камеры и поплавка, при этом происходит частичный разрыв молекулярных связей в его структуре, из поплавковой камеры топливо направляют в трубчатые распылители, выполненные за одно целое с вибратором, на топливо воздействуют ультразвуковыми колебаниями от вибратора, питаемого электрическим током от генератора импульсов, затем смешивают дозированное количество топлива с воздухом. По варианту осуществления способа на воздух воздействуют коронным разрядом между электродами. Устройство для осуществления способа содержит топливную поплавковую камеру с игольчатыми поверхностями стенок и поплавка, смесительную камеру, сообщенную с поплавковой камерой через трубчатые распылители, в стенках которых выполнены отверстия, блок управления, связанный с генератором импульсов и с приводом рычага управления режимами работы двигателя, вибратор, выполненный за одно целое с распылителями из пьезоэлектрического материала. Предусмотрены варианты выполнения устройства. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания путем подачи жидкого топлива в топливную поплавковую камеру и из последней в трубчатые распылители, воздействия на топливо ультразвуковыми колебаниями от вибратора, питаемого электрическим током от генератора импульсов, и смешения дозированного количества топлива с воздухом, всасываемым в двигатель, отличающийся тем, что в топливной камере топливо подвергают воздействию игольчатых поверхностей стенок камеры и поплавка, вибратор выполняют за одно целое с трубчатыми распылителями, создающими колебания с частотой, вызывающей деструкцию топлива с выделением его паров и водорода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на воздух воздействуют коронным разрядом между двумя электродами. 3. Устройство подготовки топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержащее топливную поплавковую камеру, генератор импульсов, вибратор, смесительную камеру, сообщенную с топливной камерой через трубчатые распылители, блок управления, связанный с генератором импульсов и с приводом рычага управления режимами работы двигателя, отличающееся тем, что на внутренней стенке топливной камеры и на погружаемой в топливо поверхности поплавка расположены иглы, вибратор выполнен за одно целое с трубчатыми распылителями из пьезоэлектрического материала, а в стенках распылителей выполнены отверстия. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что смесительная камера снабжена тороидальной гомогенизирующей секцией, сообщенной с размещенной под ней дополнительной секцией, трубчатые распылители расположены в последней по окружности, внутри дополнительной секции соосно с окружностью установлен диффузор, а над тороидальной секцией расположена секция обработки воздуха, снабженная подключенными к источнику высокого напряжения двумя электродами, первый из которых выполнен в виде металлической конусообразной втулки, расположенной в корпусе из диэлектрического материала, а второй расположен внутри первого и выполнен в виде конусообразного шнека с острой винтовой образующей и связан с первым электродом через диэлектрические опоры. 5. Устройство по пп.3 и 4, отличающееся тем, что каждый трубчатый распылитель выполнен с увеличивающимся диаметром по ходу движения топлива.