СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02M31/12 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания с подогревом топливовоздушной смеси.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускной трубопровод с входным участком, расположенным под топливоподающим устройством, и устройство для тепловой обработки топливовоздушной смеси с по меньшей мере, одним электронагревательным элементом, размещенное в нижней стенке входного участка трубопровода (патент США N 4628889, кл. F 02 B 31/00, опубл. 1986 г.).

Для использования известного технического решения требуется создание новой конструкции впускного трубопровода из стадии проектирования. Кроме того, размещение устройства для тепловой обработки топливовоздушной смеси в стенке впускного трубопровода приводит к ликвидации в этом месте трубопровода полости для жидкостного подогрева, в результате чего оказывается невозможным оптимизировать интенсивность тепловой обработки топливовоздушной смеси для всего диапазона режимов работы двигателя.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, наиболее близкая к предложенной содержащая впускной трубопровод с входным участком, расположенным под топливоподающим устройством, и устройство для тепловой обработки топливовоздушной смеси с размещенными во входном участке впускного трубопровода, по меньшей мере, одним электронагревательным элементом и съемным поддоном, полость внутри которого открыта со стороны топливоподающего устройства, а боковые стойки с одного конца сопряжены с его основанием, а с другого конца с фланцами крепления к впускному трубопроводу. Система снабжена дополнительным поддоном, имеющим перфорированную крышку, который размещен внутри упомянутого, выполненного из пластины, поддона и прикреплен к нему. Электронагревательный элемент контактирует с основанием дополнительного поддона (патент СССР N 1702876, МПК F 02 M 31/12, опубл. 1991 г.).

Поскольку дополнительный поддон, непосредственно контактирующий своим основанием с электронагревательным элементом, имеет относительно небольшие поверхности для теплопередачи, эффективность известной системы невелика. Недостаточная эффективность системы обусловливает невысокие пусковые качества и экономические показатели двигателя и повышенные затраты электрической энергии на питание устройства. Установлено также, что перфорированная крышка не является сколь-нибудь более эффективным средством воздействия на топливовоздушную смесь, чем обычная гладкая пластина. Вместо с тем, наличие дополнительного поддона с крышкой усложняет конструкцию системы, а также вызывает загромождение проходного сечения во входном участке впускного трубопровода и дросселирование потока, оказывая отрицательное влияние на наполнение двигателя и его выходные показатели.

Задачей заявляемого изобретения является создание системы питания для двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающей улучшение пусковых качеств и энергетических показателей двигателя за счет повышения эффективности тепловой обработки топливовоздушной смеси во входном участке впускного трубопровода и снижения дросселирования потока при одновременном упрощении конструкции устройства и уменьшении затраты электрической энергии на его питание.

Поставленная задача решается тем, что в системе питания двигателя внутреннего сгорания, содержащей впускной трубопровод с входным участком, расположенным под топливоподающим устройством, и съемное устройство для тепловой обработки топливовоздушной смеси, имеющее размещение во входном участке впускного трубопровода, по меньшей мере, один электронагревательный элемент и поддон, полость которого открыта со стороны топливоподающего устройства, а стойки поддона с одного конца сопряжены с его основанием, а с другого конца с фланцами крепления к впускному трубопроводу, электронагревательный элемент размещен с возможностью непосредственного контакта с основанием упомянутого поддона, при этом он установлен с наружной стороны относительно полости этого поддона. Основание упомянутого поддона в зоне его контакта с электронагревательным элементом выполнено с выемкой. Основанием упомянутого поддона по периферии между стойками выполнено с отбортовкой в направлении топливоподающего устройства.

При таком выполнении системы ускоряется прогрев воздуха во входном участке впускного трубопровода в период предпускового подогрева, интенсифицируется испарение жидкого топлива в период пуска и прогрева двигателя, уменьшается дросселирование протока и, следовательно, отрицательное влияние на его рабочий процесс размещения устройства для тепловой обработки во входном участке трубопровода. Следствием этого является сокращение времени пуска двигателя и улучшение его экономических показателей, достигаемое при одновременном уменьшении количества деталей в конструкции устройства и снижении затрат электрической энергии на его питание.

На фиг. 1 показана заявляемая система питания с упомянутым устройством (его продольное сечение) с одним электронагревательным элементом, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 разрез Б-Б фиг.1 в увеличенном масштабе); на фиг. 4 показано устройство, в котором основание поддона в зоне его контакта с электронагревательным элементом выполнено с выемкой; на фиг.5 вид В фиг.4; на фиг. 6 сечение Г-Г фиг;4 (в увеличенном масштабе); на фиг.7 показано устройство, в котором основание поддона выполнено с отбортовкой; на фиг.8 - вид Д фиг.7; на фиг.9 сечение Е-Е фиг.7; на фиг.10 продольное сечение устройства с двумя электронагревательными элементами; на фиг.11 вид Ж фиг.10; на фиг.12 сечение З-З фиг.10.

Система питания для двигателя внутреннего сгорания содержит топливоподающую аппаратуру 1 (карбюратор или форсунку для центрального впрыска топлива, в данном случае карбюратор с дроссельными заслонками), впускной трубопровод 2 с входным участком 3, расположенным под карбюратором, и рубашкой подогрева 4 в нижней стенке входного участка, и устройство для тепловой обработки топливовоздушной смеси 5, размещенное в полости входного участка 3. Устройство 5 содержит выполненный из пластины поддон 6 и размещенные в корпусе 7 один (фиг.1-9) или несколько (на фиг.10-12 два) электронагревательных элементов позисторов 8. Поддон 6 имеет дно основание 9, стойки 10, расположенные по контуру боковых стенок 11 впускного трубопровода под углом к плоскости основания 9 и сопряженные с одного конца с основанием 9, а с другого конца со стойками 12 фланца 13. Фланец 13 с герметизирующими прокладками 14 закреплен между фланцами карбюратора 1 и впускного трубопровода 2. Полость поддона открыта со стороны карбюратора. Стойки 112 фланца 13 могут быть выполнены за одно целое со стойками 10 путем штамповки из листового материала с последующим формированием объемной конструкции. В этом случае фланец будет иметь разрезные перемычки. Все упомянутые элементы поддона могут быть выполнены за одно целое из одной стальной пластины. Один или несколько позисторов 8 размещены в алюминиевом корпусе 7, соединенном отбортовками с основанием 9 поддона, при этом позистор непосредственно контактирует с торцевой плоскостью выступа 15 основания (фиг.1-3) и установлен с наружной стороны относительно полости поддона, а в месте соединения корпуса 7 с поддоном образовано корытообразное углубление выемка 16. Вместе с позистором 8 в корпусе 7 размещена обойма 17 из полимерного материала, контактные пластины 18 и изоляционные прокладки 19. Позистор соединен с токопроводом (не показан). В варианте системы питания, изображенной на фиг.4-6, основание поддона в зоне его контакта с позистором выполнено с дополнительной выемкой 20, а в варианте, изображенном на фиг.7-9, основание поддона по периферии между стойками 10 выполнено с отбортовкой 21 в направлении карбюратора 1.

Система питания работает следующим образом. При предпусковом подогреве двигателя (до осуществления его пуска) включают нагревательный элемент и осуществляют прогрев всех элементов поддона, а также прогрев воздуха в полости входного участка 3 впускного трубопровода 2. Упомянутый прогрев осуществляют в режиме свободной конвекции, который интенсифицируется направленным движением воздушного заряда, формируемым благодаря корытообразной форме углубления в основании поддона, и способствует сокращению времени прогрева. При пуске двигателя и последующей работе его на холостом ходу и под нагрузкой рабочая смесь поступает через приоткрывающуюся дроссельную заслонку карбюратора во входной участок 3 впускного трубопровода 2 и омывает стенки поддона 6. При этом осуществляется прогрев движущегося потока воздуха в режиме вынужденной конвекции, а капельки бензина, содержащиеся в рабочей смеси, попадая в тепловое поле, создаваемое основанием поддона, имеющим фасонную форму, и в тепловое поле, создаваемое боковыми стойками поддона и фланца, частично и испаряются, обеспечивая ускоренное качественное смесеобразование во впускном трубопроводе. Выполнение основания поддона в зоне его контакта с позистором с выемкой, а также выполнение этого основания по периферии между боковыми стойками с отбортовкой способствует дополнительной интенсификации испарения капелек бензина. Таким образом, повышение эффективности теплового воздействия на топливо-воздушную смесь обеспечивает улучшение пусковых качеств двигателя и уменьшение расхода топлива. Вместе с тем достигается упрощение конструкции устройства и системы питания в целом за счет устранения дополнительного поддона и его разделительной крышки и уменьшается отрицательное влияние на процесс наполнения в двигателе и, как следствие, на его энергетические показатели установки устройства во входном участке впускного трубопровода за счет уменьшения загромождения проходного сечения в этом участке и снижения дросселирования потока в нем. Этому же способствует и выполнение элементов съемного поддона за одно целое из одной пластины, что обеспечивает минимальное сопротивление потоку со стороны его стенок, а также максимальную теплопередачу через них. Выполнение поддона съемным, в отличие от размещения его в стенке трубопровода, делает возможным сохранение жидкостной рубашки подогрева во входном участке трубопровода и оптимизацию интенсивности комбинированного подогрева топливо-воздушной смеси во всем диапазоне рабочих режимов двигателя.

Использование: в машиностроении, в частности в системах питания двигателей внутреннего сгорания с подогревом топливно-воздушной смеси. Сущность изобретения: система содержит впускной трубопровод с входным участком, расположенным под карбюратором, и съемное устройство для тепловой обработки топливно-воздушной смеси, имеющее размещенные во входном участке впускного трубопровода электронагревательный элемент и выполненный на пластины поддон, полость которого открыта со стороны топливоподводящего устройства. Стойки поддона с одного конца сопряжены с его основанием, а с другого конца - с фланцем крепления к впускному трубопроводу. Электронагревательный элемент размещен с возможностью непосредственного контакта с основанием поддона, причем он установлен с наружной стороны относительно полости этого поддона. Основание последнего в зоне его контакта с электронагревательным элементом выполнено с выемкой, а по периферии между стойками - с отбортовкой. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускной трубопровод с входным участком, расположенным под топливоподающим устройством, и съемное устройство для тепловой обработки топливовоздушной смеси, имеющее размещенные во входном участке впускного трубопровода по меньшей мере один электронагревательный элемент и поддон, полость которого открыта со стороны топливоподающего устройства, а стойки поддона с одного конца сопряжены с его основанием, а с другого конца с фланцем крепления к впускному трубопроводу, отличающаяся тем, что электронагревательный элемент размещен с возможностью непосредственного контакта с основанием этого поддона и установлен с наружной стороны относительно полости поддона. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что основание поддона в зоне его контакта с электронагревательным элементом выполнено с выемкой. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что основание поддона по периферии между стойками выполнено с отбортовкой в направлении топливоподающего устройства.