УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02M31/18 

Изобретение относится к устройствам для приготовления паровоздушной рабочей смеси из жидкого топлива для питания двигателя внутреннего сгорания.

Известно устройство питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с нагревательной поверхностью и каналами для прохода воздуха и отработавших газов и форсунку с сопловым отверстием, причем каналы в корпусе выполнены параллельно один другому, а корпус снабжен вкладышем, имеющим отверстие с замкнутой боковой стенкой и проточку с незамкнутой боковой стенкой, где форсунка установлена в зоне незамкнутой части проточки и ее сопловое отверстие расположено по касательной к нагревательной боковой поверхности.

Недостатком приведенного устройства является инерционность в момент запуска двигателя, особенно при минусовых температурах, малая эффективность на рабочих режимах из-за охлаждения нагревательной поверхности большим количеством всасываемого воздуха, а также сложность обеспечения дозировки жидкого топлива на постоянно изменяющихся режимах работы двигателя во время движения.

Технической задачей изобретения является снижение расхода топлива, токсичности отработавших газов и улучшение динамической характеристики двигателя.

Технический результат достигается за счет того, что устройство питания двигателя внутреннего сгорания паровоздушной смесью снабжено отдельным испарителем жидкого топлива, установленным в выхлопном коллекторе, эжекторной проставкой и дозирующим устройством жидкого топлива. Испаритель выполнен из материала высокой теплопроводности.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 испаритель, продольный разрез; на фиг.3 эжекторная проставка с видом на каналы прохождения газообразного топлива, поперечный разрез.

Устройство для питания двигателя внутреннего сгорания содержит испаритель 1 жидкого топлива, выполненный в виде четырехступенчатого теплообменника "труба в трубе", который установлен в выхлопном коллекторе 2, дозирующее устройство и эжекторная проставка соединены между собой трубопроводами 6, 7, и 8, причем дозирующее устройство 3 соединено с поплавковой камерой 9 каналами 10 и 11 по принципу сообщающихся сосудов и выполнено в виде вертикального сосуда, снизу которого установлен отводящий штуцер 12, снабженный в верхней части колодцем 13 с одним отверстием 14 определенного сечения по дну и двумя отверстиями 15 на боковой стенке с определенным шагом по высоте от верхней кромки колодца, а в верхней части крышка с подпружиненной диафрагмой 16 с иглой 17 и штуцером 18, соединенным трубопроводом 19 со штуцером 20, установленным в зоне сужения 21 воздушного тракта первичной дроссельной заслонки системы подвода всасываемого воздуха, эжекторная проставка выполнена из двух пластин 3 и 4 по толщине снабжена двумя отверстиями с кольцевыми канавками 22 вокруг них, соосными с отверстиями корпуса дроссельных заслонок 5, распределительным коллектором 23 с подводящими штуцерами 24 и 25 и подпружиненной диафрагмой 26 с клапаном 27, крышкой 28 и штуцером 29, соединенным трубопроводом 30 со штуцером 31, установленным на всасывающем коллекторе 32 в зоне за первичной дроссельной заслонкой, каналами 33, соединяющими кольцевые канавки 22 с подводящими штуцерами 24 и 25, каналом 34, соединяющими систему холостого хода 35 корпуса дроссельных заслонок с каналом подводящего штуцера 24 к первичной дроссельной заслонке, испаритель 1 (теплообменник) снабжен двумя диаметрально расположенными выходными штуцерами 36 и 37 и одним центральным подводящим штуцером 38, причем подводящий штуцер 38 снабжен двумя концентрично расположенными трубчатыми вставками 39 и 40, а корпус испарителя одной вставкой 41 со стороны донышка вставки 39, 40 и 41 взаимно расположены таким образом, что образуют между собой кольцевые проходные каналы 42, 43, 44 и 45, ступенчатого увеличивающиеся к выходным штуцерам 36 и 37, наружная поверхность корпуса испарителя 1 в зоне выхлопного коллектора 2, снабжена ребрами, образованными кольцевыми проточками 46, причем кольцевой канал 45 разделен диаметрально расположенными ребрами на две части по отношению к выходным штуцерам 36, 37.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При запуске и работе двигателя на холостом ходу до прогрева испарителя 1 (теплообменника) воздушная заслонка 49 ставится в положение "прикрыто", воздух через неплотности вокруг воздушной заслонки 49 и дроссельной заслонки 5 первичной камеры поступает во всасывающий коллектор 32. Одновременно жидкое топливо из кольцевого пространства 50 дозирующего устройства через нижнее отверстие 15, а воздух через канал 10 и верхнее отверстие 15 поступает в колодец 13 и далее вокруг иглы 17 через отверстие 14 в виде эмульсии по трубопроводу 6 в испаритель 1, где по каналам 39, 42, 43, 44 и 45, трубопроводу 8 через штуцер 24, канал 34, систему холостого хода во всасывающий коллектор 32, в котором смешивается с воздухом, образует рабочую смесь и далее в цилиндры двигателя.

После первых вспышек в цилиндрах через 15 20 с испаритель 1 быстро прогревается отработавшими газами, где жидкое топливо преобразуется в газообразное, происходит переобогащение рабочей смеси и возникает необходимость ее корректировки, для чего воздушную заслонку 49 полностью открывают. Через 30 40 с работы двигателя на холостом ходу испаритель 1 полностью прогревается до рабочей температуры 300 -350^oC и двигатель готов к работе на рабочих режимах.

При работе двигателя в режиме набора оборотов до средних первичная дроссельная заслонка приоткрывается на требуемый угол, очищенный воздух по всему тракту мимо воздушной заслонки 49 через сужение 21 мимо дроссельной заслонки 5 более интенсивно поступает во всасывающий коллектор 32. Вследствие этого уменьшается разрежение во всасывающем коллекторе 32 и падает давление до разряжения в зоне сужения 21 и таким образом появляется разрежение над подпружиненной мембраной 16 через посредство штуцера 18, трубопровода 19, штуцера 20 и уменьшается разрежение на подпружиненной мембраной 26 через посредство штуцера 29, трубопровода 30, штуцера 31. При уменьшении разрежения над диафрагмой 26 последняя опускается вниз вместе с клапаном 27, открывается кольцевой канал 48 и газообразное топливо от испарителя 1 по трубопроводу 8 через штуцер 24, кольцевой канал 48, каналы 47, 33, кольцевой канал 22 и щель между верхней 4 и нижней 5 пластинами эжекторной проставки поступает в пространство с более низким давлением (разрежение) перед дроссельной заслонкой, где смешивается с воздухом до рабочей смеси.

С увеличением оборотов двигателя, вследствие инерционности происходит отставание подачи газообразного топлива по отношению к свежему воздуху и требуется корректировка подачи жидкого топлива в испаритель. Это достигается за счет увеличения разрежения над диафрагмой 16, которая поднимается вверх вместе с иглой 17, приоткрывая сечение отверстия 14, и количество жидкого топлива, поступающего в испаритель, увеличивается автоматически в зависимости от оборотов двигателя.

При неработающем двигателем уровень топлива в поплавковой камере 9 и в кольцевом зазоре 50 дозирующего устройства совпадает и находится на 6 -8 мм ниже нижнего отверстия 15, при работающем двигателе уровень топлива в кольцевом зазоре 50 поднимается до уровне нижнего отверстия 15 и при максимальных оборотах достигает уровня верхнего отверстия 15, при обратном переходе на режим холостого хода уровень топлива резко падает до уровня нижнего отверстия из-за разгрузочного канала 10 по давлению над уровнем топлива в поплавковой камере 9. Компенсация подачи топлива в кольцевой зазор 50 из поплавковой камеры 9 производится по каналу 11.

При максимальных оборотах двигателя обе дроссельные заслонки 5 открыты и газообразное топливо параллельно от испарителя 1 через штуцер 37, трубопровод 7, штуцер 25, канал 33 поступает к кольцевому каналу 22 вторичной дроссельной заслонки 5 и затем, смешиваясь с воздухом, во всасывающий коллектор.

Таким образом, постоянство приготовления оптимальной воздушной смеси обеспечивается испарителем 1, установленным в выхлопном коллекторе 2, снабженным эжекторной проставкой и дозирующим устройством жидкого топлива. Размещение испарителя в выхлопном коллекторе и изготовление его из материала с высокой теплопроводностью (например, меди) обеспечивает выведение двигателя на рабочий режим за минимальное время практически мгновенно, что очень важно при минусовых температурах.

Применение предлагаемого технического решения позволит снизить расход топлива на 40 50% токсичность отработавших газов, улучшит динамическую характеристику двигателя, особенно за счет снижения детонации при использовании низкооктановых топлив и полного исчезновения калильного зажигания при остановке горячего двигателя.

Использование: двигателестроение, в частности устройства приготовления паравоздушной рабочей смеси из жидкого топлива для питания двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство питания двигателя внутреннего сгорания паровоздушной топливной смесью представляет собой испаритель 1, выполненный в виде четырехступенчатого теплообменника "труба в трубе", который установлен в выхлопном коллекторе 2 и снабжен дозирующим устройством жидкого топлива и эжекторной проставкой 3, 4 газообразного топлива, установленной перед дроссельными заслонками 5. Испаритель 1 соединен с дозирующим устройством и эжекторной проставкой трубопроводами 6, 7, 8, причем дозирующее устройство соединено камерой 9 каналами 1, 11 по принципу сообщающихся сосудов и выполнено в виде вертикального сосуда, снизу которого расположен удлиненный отводящий штуцер 12, снабженный в верхней части колодцем 13 с отверстием 14 определенного сечения в донышке колодца и двумя отверстиями 15 определенного сечения на боковой стенке с равномерным шагом от верхней кромки колодца. В колодец 13 через отверстие 14 пропущена игла 17 и соединена с подпружиненной диафрагмой 16, полость которой со стороны пружины через штуцер 18, трубопровод 19, штуцер 2 соединена по вакууму с зоной сужения 21 воздушного тракта первичной дроссельной заслонки 5. Эжекторная проставка выполнена из двух пластин 3, 4, по толщине снабжена двумя отверстиями с кольцевыми канавками 22 вокруг них, распределительным коллектором 23 с подводящими штуцерами 24 и 25 и штуцером 29, соединенным трубопроводом 3 со штуцером 31, установленным на всасывающем коллекторе 32 в зоне за первичной дроссельной заслонкой 5, каналами 33, соединяющими кольцевые канавки 22 с подводящими штуцерами 24 и 25, каналом 34, соединяющим систему холостого хода 35 корпуса дроссельных заслонок с каналом подводящего штуцера 24 к первичной дроссельной заслонке. Испаритель 1 снабжен двумя диаметрально расположенными выходными штуцерами 36 и 37 и одним центральным подводящим штуцером 38, причем подводящий штуцер 38 имеет две концентрично расположенные трубчатые вставки 39 и 40, а корпус испарителя одну вставку 41 со стороны донышка, взаимно расположенные таким образом, что образуют между собой кольцевые проходные каналы 42, 43, 44 и 45, ступенчато увеличивающиеся к выходным штуцерам 36 и 37. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее испаритель в виде корпуса с нагревательной поверхностью, образованной вкладышем, имеющим отверстие с замкнутой боковой стенкой и проточку с незамкнутой боковой стенкой, где установлена форсунка с основным отверстием, расположенным по касательной к нагревательной поверхности, каналы для прохода воздуха и горячих отработавших газов, поплавковую камеру, корпус с дроссельными заслонками и системой холостого хода, отличающееся тем, что испаритель выполнен в виде четырехступенчатого теплообменника труба в трубе, установлен в выхлопном коллекторе, снабжен дозирующим устройством жидкого топлива, эжекторной проставкой газообразного топлива, установленной перед корпусом дроссельных заслонок, и соединен с дозирующим устройством и эжекторной проставкой трубопроводами, причем дозирующее устройство соединено с поплавковой камерой каналами по принципу сообщающихся сосудов и выполнено в виде вертикального сосуда, внизу которого расположен отводящий удлиненный штуцер, снабженный в верхней части колодцем с отверстием определенного сечения на боковой стенке с равномерным шагом от верхней кромки колодца, в колодец опущена игла, соединенная с подпружиненной диафрагмой, полость которой со стороны пружины соединена по вакууму с зоной сужения по воздушному тракту первичной дроссельной заслонки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эжекторная проставка выполнена из двух пластин по толщине, снабжена двумя отверстиями с кольцевыми канавками вокруг них, распределительным коллектором с подводящими штуцерами, каналами, соединяющими подводящие штуцера с кольцевыми канавками, причем подводящий штуцер к первичной дроссельной заслонке снабжен подпружиненной диафрагмой с клапаном, кольцевым каналом вокруг штока клапана и обводным каналом определенного сечения, причем полость диафрагмы со стороны пружины соединена по вакууму с пространством за дроссельной заслонкой в сторону двигателя. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что испаритель имеет одну наружную и одну внутреннюю горячую стенку, причем наружная стенка дополнительно снабжена кольцевыми ребрами.