СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02M27/02 F02B47/00 F02B51/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в двигателях транспортных средств.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известна, например, система питания двигателя внутреннего сгорания бензоводородовоздушной смесью, включающая бак с жидким водородом, карбюратор-смеситель, магнитные клапаны и органы управления [1]
Данное устройство конструктивно сложно, требует больших площадей теплообмена для испарения водорода, затрудняет запуск двигателя.

Во многих известных решениях делались попытки повышения эффективности работы систем питания двигателей внутреннего сгорания.

Так, в устройстве [2] предлагалось во впускном трубопроводе дополнительно перемешивать и завихрять воздух и кислород путем возбуждения автоколебаний упругих пластин.

Все указанные средства дают незначительное повышение эффективности работы двигателя, но существенно усложняют конструкцию их систем питания.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, включающая карбюратор для образования и дозировки топливовоздушной смеси, а также средства для ее поступления в цилиндры двигателя и отвода отработавших газов, включающие распределительный вал, трубопроводы и совокупность размещенных в них и связанных с распределительным валом клапанов [3]
В этой системе отработавшие газы увлажняются, затем смешиваются с горючими газами потоком очищенного воздуха, после чего в суммарную смесь эжектируются капли бензина и топливный заряд поступает в цилиндр двигателя.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, являются: сложность подготовки топливной смеси, конструктивная сложность системы, снижающая надежность работы двигателя, усложняющая его запуск.

Задачей изобретения является повышение экономичности работы двигателя внутреннего сгорания путем использования в его системе питания в качестве основного окислителя обогащенного кислородом воздуха.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению система питания двигателя внутреннего сгорания, включающая карбюратор для образования и дозировки топливо-воздушной смеси, а также средства для ее поступления в цилиндры двигателя и отвода отработавших газов, включающие распределительный вал, трубопроводы и совокупность размещенных в них и связанных с распределительным валом клапанов, снабжена наборной воздушной трубкой и установкой для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом, имеющей воздушный вход, а также продукционный и эжекторный регенерационный выходы, при этом выход заборной трубки сообщен с воздушным входом установки, продукционный выход которого соединен со входом карбюратора, а регенерационный выход с трубопроводом для отвода отработанных газов из цилиндра, причем вход и выходы установки для адсорбционного-десорбционного обогащения воздуха кислородом снабжены клапанами, управляемыми от распределительного вала.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:
система питания может быть снабжена газоаккумулятором, вход которого сообщен с продукционным выходом установки для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха, а выходы с ее воздушным входом.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявляемой совокупности признаков, заключается в том, что в образуемую топливную смесь подается больше окислителя кислорода, чем снижается либо объем бензина, либо появляется возможность использования бензина с более низкими требованиями к антидетонационным свойствам, т.е. бензин с более низким октановым числом. В конечном счете, это повышает экономичность двигателя.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена общая схема заявленного устройства.

Оно содержит заборную воздушную трубку 1, установку 2 для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом, которая имеет воздушный вход 3, продукционный выход 4, эжекторный регенерационный выход 5, карбюратор 6, трубопровод 7 подачи топливной смеси в цилиндр 8 двигателя, трубопровод 9 отвода отработавших газов, впускные клапаны 10, выпускные клапаны 11, распределительный вал 12, управляемые клапаны 13, 14, 15 установки 2, газоаккумулятор 16.

Система работает следующим образом.

От заборной трубки 1 воздух под напором подается через вход 3 на установку 2 для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом. Такие установки известны в технике газоочистки и газообогащения (см. например, авт. св. N 1095965). В таких установках осуществляется периодическое переключение адсорбционного аппарата, который и является основой установки в целом, с режима адсорбции на режим десорбции, на котором происходит процесс регенерации адсорбента. Известна компактная и высокопроизводительная установка для осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса, заявленная теми же авторами (см. заявку N 94024624/26 от 05.07.94 г).

Обогащенный кислородом воздух через выход 4 установки 2 попадает в карбюратор 6, где смешивается с топливом. Топливная смесь по трубопроводу 7 через впускной клапан 10 попадает в цилиндр 8, выполняет рабочую операцию, после чего отработавшие газы отводятся через выпускной клапан 11 по трубопроводу 9. С этим трубопроводом сообщен и выход 5 установки 2, в связи с чем поток отработавших газов создает в установке 2 эффект вакуумной эжекции, приводящей к регенерации наполняющего ее адсорбента, заканчивающей цикл ее работы.

Последовательность работы всех элементов системы питания, синхронность и согласованность их работы задаются клапанами 13, 14 и 15, которые также как и клапаны 10 и 11 управляются от распределительного вала 12.

Принципиально важной особенностью работы заявленной системы является то, что двигатель внутреннего сгорания одновременно выполняет две функции: традиционную и основную для себя функцию компрессора топливной смеси и новую дополнительную функцию вакуумного эжектора установки 2, так как эффект эжекции в ней создается за счет использования энергии выхлопа в цилиндре 8 двигателя газов. При этом выполнение этой дополнительной функции не снижает мощность, передаваемую двигателем главному валу, так как происходит полезная утилизация ранее безвозвратно теряемой энергии.

Система может быть оснащена газоаккумулятором 16, который может аккумулировать обогащенный кислородом воздух при большой скорости движения и отдавать его в установку 2 при начале движения.

Тепло отработанных газов может быть также полезно использовано для подогрева и осушки поступающего на вход установки 2 воздуха, а также для подсушивания адсорбента.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть осуществлено с использованием порознь известных в технике средств и эффектов, конструктивно достаточно простым образом.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает повышение экономичности работы за счет снижения расхода топлива и требований к его антидетонационным свойствам.

Использование: машиностроение, в частности карбюраторы двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система содержит запорную трубку 1, из которой воздух подается на установку 2 для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом. Обогащенный воздух поступает в карбюратор 6, а топливная смесь - в цилиндр 8. Поток отработавших газов, проходя по трубопроводу 9, создает в установке 2 эффект вакуумной эжекции. Клапана 10, 11, 13, 14 и 15 управляются от общего распределительного вала 12. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система питания двигателя внутреннего сгорания, включающая карбюратор для образования и дозировки топливовоздушной смеси, а также средства для ее поступления в цилиндры двигателя и отвода отработанных газов, включающие распределительный вал, трубопроводы и совокупность размещенных в них и связанных с распределительным валом клапанов, отличающаяся тем, что она снабжена заборной воздушной трубкой и установкой для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом, имеющей воздушный вход, а также продукционный и эжекторный регенерационный выходы, при этом выход заборной трубки сообщен с воздушным входом установки, продукционный выход которой соединен с входом карбюратора, а регенерационный выход с трубопроводом для отвода отработанных газов из цилиндра, причем вход и выход установки для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом снабжены клапанами, управляемыми от распределительного вала. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена газоаккумулятором, вход которого сообщен с продукционным выходом установки для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха, а выход с ее воздушным входом.