УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02M27/08 F02M31/00 F02M43/00 F02M29/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам питания двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ приготовления топливовоздушной смеси (ТВС) для ДВС по авт.свид. СССР N 1353919, 1987, устройство для реализации которого, являющееся прототипом предлагаемого устройства для питания ДВС, содержит корпус с проточным каналом и дроссельной заслонкой, топливную камеру, топливораспыливающую трубку с капиллярным каналом,ультразвуковой (УЗВ) вибратор и УЗВ генератор, а также блок управления. Регулирование истечения дозированного количества топлива осуществляется изменением величины электрического тока, подаваемого от генератора импульсов к вибратору путем непрерывного анализа параметров работы двигателя в блоке управления.

Однако этот способ и устройство для его реализации имеют следующие недостатки. Способ предназначен для использования одного вида топлива и непригоден для применения одновременно газообразного и жидких видов топлива; способ не обеспечивает необходимой точности дозировки топлива вследствие отсутствия контроля за составом выхлопных газов, что приводит к избыточному расходу топлива и загрязнению среды обитания; капиллярный канал топливораспыливающей трубки должен иметь настолько малое поперечное сечение для обеспечения капиллярного эффекта (значительно меньше 1 мм ), что он не обеспечит подачу необходимого для современного ДВС количества топлива.

Целью изобретения является повышение точности дозирования топлива, улучшение его распыла, обеспечение одномоментного распыла и смешения двух и более видов топлива и контроль состава экологически чистого выхлопа.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство для питания ДВС снабжено циклонным гомогенизатором, теплообменником и по меньшей мере двумя дополнительными насосами и форсунками для подачи газового и дополнительного топлива, каждый топливный насос сообщен с соответствующей форсункой, входящей в полость гомогенизатора через соответствующий змеевик теплообменника и дозатор, в магистрали подачи газа установлен газовый редуктор, ультразвуковой вибратор установлен в полости гомогенизатора, на выходе в проточный канал из корпуса гомогенизатора установлена дозирующая игла, кинематически связанная с заслонкой и подключенная к блоку управления, при этом последний дополнительно связан с дозаторами.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1 на уровне заслонки; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1 на уровне полости циклонного гомогенизатора; на фиг. 4 функциональная схема электронной системы регулирования для предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, сообщенными с проточным каналом 4. В стенке корпуса 1 находится теплообменник 5, подогреваемый жидкостью из системы охлаждения 6 ДВС. В полости теплообменника 5 находятся по меньшей мере два трубчатых змеевика 7, выполненных либо в виде горизонтально восходящих спиралей с параллельным расположением трубок, либо в виде вертикально расположенных змеевиков в двух и более секторах внутренней полости теплообменника 5. К одному из змеевиков 7 подключен основной топливный насос для жидких топлив (на фиг. 1 не показан). К другому змеевику 7 подключен баллон со сжиженным нефтяным газом (СНГ). На выходе змеевиков находятся дозаторы 8, соединенные с форсунками 9, входящими во внутреннюю полость 10 гомогенизатора 11. Выход одного из змеевиков 7 соединен через фильтр 12 с газовым редуктором 13, который через дозатор 8 соединен с одной из форсунок 9, также входящей во внутреннюю полость гомогенизатора 11. Гомогенизатор 11 выполнен в виде плоского цилиндрического корпуса, на дне которого находится пьезокерамический УЗВ вибратор 14, расположенный на эластичной прокладке 15, и имеющий центральное отверстие 16, в котором размещается острие дозирующей иглы 17, а в дне гомогенизатора 11 имеется дозирующе-запирающее отверстие 18 для острия иглы 17. Дозирующая игла 17 для вращательного и поступательного перемещений располагается в уплотняющих фторопластовых втулках 19 и через муфту полужесткой связи 20 соединена кинематически с заслонкой 21.

К электронному блоку управления (ЭБУ) подключены дозаторы 8, через сервопривод (на фиг. 3 не показан) заслонка 21, терморезистор 23 теплообменника 5, электронный регулятор опережения зажигания 24, УЗВ генератор 25, соединенный с УЗВ вибратором 14, датчик положения дозирующей иглы 26 (на фиг. 3 не показан), соединенный с педалью газа 27, датчик 28 (на фиг. 3 не показан) положения заслонки 21, λ-зонд 29 (на фиг. 3 не показан), датчик детонации 30 (на фиг. 3 не показан), а также указатели наличия топлив 31. Система автоматической подстройки частоты генератора 25 соединяет УЗВ вибратор 14 с УЗВ генератором 25.

Устройство работает следующим образом: перед запуском ДВС указателями наличия топлив 31 в ЭБУ 22 вводится информация в виде сигналов электрического тока переменной величины об имеющихся в баках автомобиля и газовым баллоне одном и других видах топлив (запуск возможен при наличии, как минимум, бензина либо газа или их сочетаний с дополнительным топливом). При этом количество форсунок и змеевиков увеличивается в зависимости от количества топливных компонентов, например СНГ + бензин низкооктановый+ керосин.

ЭБУ 22 регулирует необходимое процентное соотношение топливных компонентов для получения оптимального октанового числа необходимой для запуска ТВС и ее количество по программе, заложенной в ЭБУ 22, а также устанавливает дозирующую иглу и кинематически связанную с ней заслонку 21 в положение, необходимое для прохождения оптимального количества ТВС.

В начальный момент при запуске холодного ДВС соответствующими насосами и через редуктор 13 для газа через холодный теплообменник 5 одно или несколько видов топлива в количествах, определяемых программой, находящейся в ЭБУ 22 и с учетом электрических сигналов от датчика детонации 30 подаются в циклонный гомогенизатор 11 для испарения и гомогенизации под действием УЗВ вибратора 14, работающего при близкой к максимальной мощности УЗВ генератора 25 и регулируемой электрическим сигналом от терморезистора 23 через ЭБУ 22. В таких условиях то небольшое количество топлива или их смеси, необходимое для холостого хода ДВС, испаряется на поверхности вибратора 14 вследствие УЗВ кавитации и гомогенизируется вследствие вихревого движения паро-жидкостной смеси в полости 10 гомогенизатора 11. Испаренное и гомогенизированное топливо или смесь топлив через игольчатый дозатор 17+18 распыляется в выходном патрубке 3 проточного канала 4, где и происходит при смешении с воздухом образование гомогенной ТВС с плотностью, необходимой для оптимального и равномерного наполнения всех цилиндров ДВС.

По мере прогрева жидкости в системе охлаждения ДВС и в теплообменнике 5 сигналом электрического тока от терморезистора 23 через ЭБУ 22 снижается мощность электрического тока, выдаваемого УЗВ генератором 25. При максимальной температуре охлаждающей жидкости мощность УЗВ генератора 25 на режимах переменных нагрузок в каждый данный момент определяется количеством ТВС, потребляемой ДВС и регулируемой с помощью педали газа 27, перемещающей дозирующую иглу 17 и кинематически связанную с ней заслонку 21 с одновременной подачей электрического сигнала от датчиков их положения 26 и 28 в ЭБУ 22, где автоматически подбирается необходимое процентное соотношение количества топлива или смеси топлив для оптимизации состава топливной смеси с использованием в ЭБУ 22 электрических сигналов от датчика детонации 30 и l -зонда 29. Так как УЗВ генератор 25 и УЗВ вибратор 14 работают в широком диапазоне отбираемых мощностей и с различным количеством топлива в гомогеназаторе 11, что изменяет резонансную частоту его корпуса, предусмотрена система электронной обратной связи 32 УЗВ вибратора 14 с УЗВ генератором 25 для синхронизации их частот и подстройки УЗВ генератора 25. Наличие в устройстве теплообменника 5 с температурой его внутренней поверхности в режимах рабочих нагрузок в пределах 80-85^o С обеспечивает отсутствие вторичной конденсации топлив и образования топливной пленки на стенках проточного канала 4.

Предусмотрен электронный регулятор опережения зажигания 24, необходимость в котором обусловлена изменяющимся октановым числом приготовляемой в гомогенизаторе 11 горючей смеси. Информация для этого процесса в виде сигналов электрического тока переменной величины получается от датчика детонации 30.

В предлагаемом устройстве могут одномоментно смешиваться и гомогенизироваться следующим отдельные топлива или их комбинации: бензин высокооктановый; СНГ; СНГ+бензин низкооктановый; СНГ+керосин; СНГ+бензин низкооктановый+керосин.

Могут быть использованы и другие комбинации топлив, например: СНГ+альтернативные топлива (метанол или эфиры растительных масел, в том числе эфиры рапсового масла), СНГ+дизельное топливо, СНГ+дизельное топливо+бензин низкооктановый, а также смеси сжатого природного газа с теми же топливами.

Полезный эффект устройства заключается в возможности сжигания различных видов жидкого топлива и СНГ, а также их комбинаций в стандартном ДВС, предназначенном для работы на бензине. Это дает возможность использовать более дешевые виды топлив, а применение электронной системы управления позволяет получить экономический эффект от уменьшения количества расходуемого бензина и более дешевых топлив,что обусловлено точностью их дозировки и оптимальной гомогенизацией топливовоздушной смеси, что обеспечивает экологически чистый выхлоп. ЫЫЫ2

Использование: в двигателестроении, в многотопливных системах питания двигателей внутреннего сгорания с устройствами для ультразвуковой обработки горючей смеси. Сущность изобретения: устройство для питания двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с проточным каналом, расположенную в канале заслонку, основной топливный насос, дозатор, форсунку, ультразвуковой вибратор, генератор импульсов и связанный с заслонкой и генератором импульсов блок управления. Устройство снабжено циклонным гомогенизатором, теплообменником и по меньшей мере двумя дополнительными насосами и форсунками для подачи газового и дополнительного топлива. Каждый топливный насос сообщен с соответствующей форсункой, входящей в полость гомогенизатора через соответствующий змеевик теплообменника и дозатор. В магистрали подачи газа установлен газовый редуктор. Ультразвуковой вибратор установлен в корпусе гомогенизатора, на выходе в проточный канал из корпуса гомогенизатора расположена дозирующая игла, кинематически связанная с заслонкой и подключенная к блоку управления. Блок управления дополнительно связан с дозатором. 4 ил.

Устройство для питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с проточным каналом, расположенную в канале заслонку, основной топливный насос, дозатор, форсунку, ультразвуковой вибратор, генератор импульсов и связанный с заслонкой и генератором импульсов блок управления, отличающееся тем, что оно снабжено циклонным гомогенизатором, теплообменником и по меньшей мере двумя дополнительными насосами и форсунками для подачи газового и дополнительного топлива, каждый топливный насос сообщен с соответствующей форсункой, входящей в полость гомогенизатора через соответствующий змеевик теплообменника и дозатор, в магистрали подачи газового топлива установлен газовый редуктор, ультразвуковой вибратор установлен в корпусе гомогенизатора, на выходе в проточный канал из корпуса гомогенизатора установлена дозирующая игла, кинематически связанная с заслонкой и подключенная к блоку управления, при этом последний дополнительно связан с дозаторами.