ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F02M31/135 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для повышения топливной экономичности, снижения токсичности, облегчения пуска и ускорения прогрева бензиновых двигателей с карбюраторной системой топливоподачи или с впрыскиванием топлива.

Известны устройства для улучшения смесеобразования в бензиновых двигателях, содержащие электронагревательные элементы, выполненные из позисторной керамики (электропроводящей керамики с положительным температурным коэффициентом сопротивления, обладающей особым свойством стабилизации температуры). Такие устройства устанавливаются во впускном трубопроводе и обеспечивают условия для дополнительного испарения жидкой фазы топлива в топливовоздушной смеси (см. патенты США 4672940, МПК⁴ F 02 М 29/00, 5078115, МПК⁴ F 02 М 31/00, 4390000, МПК³ F 02 М 31/00 и др.).

Общими недостатками подобных устройств являются их конструктивная и технологическая сложность, значительные габариты, повышенное газодинамическое сопротивление потоку, недостаточная надежность из-за хрупкости позисторной керамики (особенно при термоударах). Все это сужает возможности применения электронагревателей из позисторной керамики в автомобильной технике.

Известно устройство для улучшения смесеобразования в бензиновом двигателе, включающее один или несколько электронагревательных элементов из позисторной керамики в форме прямоугольных пластин, имеющих электрические контакты для подключения к бортовой сети автомобиля и размещенных в пластмассовой прокладке, устанавливаемой между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя (Свирин О.А., Русаковский М.А., Драгомиров С.Г. Подогреватели топливовоздушной смеси для автомобильных двигателей / Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС // Материалы VI Междунар. научно-практ. семинара 26-30 мая 1997. - Владимир: Влад. гос. ун-т, 1997, с. 192-194).

Такая конструкция технологически сложна и не обладает достаточной надежностью. Первый недостаток обусловлен тем, что электрические контакты позисторного элемента, имеющего форму прямоугольной пластины, должны соединяться с плоскостями пластины (это является особенностью подключения позисторной керамики). При этом операция пайки контактов нетехнологична и не обеспечивает их достаточной надежности. Второй недостаток определяется тем, что позисторная керамика обладает естественной хрупкостью и при термоударах или в результате каких-либо внешних воздействий может раскалываться. Следствием этого может быть выход двигателя из строя, т.к. частицы керамики могут попасть внутрь цилиндра, расколоться еще на более мелкие части и привести к повреждению цилиндропоршневой группы двигателя.

Цель предлагаемого изобретения - повышение технологичности и увеличение надежности конструкции позисторного подогревателя топливовоздушной смеси для автомобильного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что у подогревателя топливовоздушной смеси для автомобильного двигателя, включающего электронагревательный элемент из позисторной керамики в форме прямоугольной пластины, расположенный под дроссельной заслонкой смесительной камеры карбюратора на пластмассовой прокладке, устанавливаемой между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя, имеющего электрические контакты для подключения к бортовой электрической сети автомобиля, положительный и отрицательный электрические контакты выполнены из тонкого листового металла в виде прямоугольных пластин, имеющих длину, равную длине позисторного элемента, с отогнутым у каждой пластины под прямым углом краем по длинной стороне, кососимметрично наложенных на разные плоскости позисторного элемента, причем ширина каждой пластины контакта на 0,5. . .1,0 мм меньше ширины позисторного элемента, а ширина отогнутой части каждой контактной пластины на 0,3...0,5 мм меньше толщины элемента, при этом оба пластинчатых контакта соединены с соответствующими (положительным и отрицательным) пружинными контактами, расположенными в пластмассовой прокладке и подключенными к бортовой сети автомобиля.

На чертеже показана конструкция предлагаемого подогревателя, предназначенная для двухкамерного карбюратора автомобильного двигателя. Подогреватель включает корпус 1 в виде прокладки, устанавливаемой между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя. Корпус 1 выполнен из термостойкой пластмассы и имеет на нижней и верхней плоскости уплотняющие прокладки 2 из паронита. В отверстии корпуса 1 наклонно установлена прямоугольная пластина 3 подогревателя, выполненная из позисторной керамики. На плоскости пластины 3 асимметрично наложены два контакта 4, выполненные из тонкого листового металла. Каждый из этих контактов имеет отогнутый под прямым углом край по длинной стороне так, что поперечное сечение контактов имеет Г-образный профиль. При этом ширина пластин контактов меньше (на 0,5...1,0 мм) ширины позисторного элемента, а ширина отогнутой части каждой контактной пластины меньше (на 0,3. . . 0,5 мм) толщины элемента. Такое выполнение и расположение на позисторном элементе 3 контактных пластин 4 обеспечивает невозможность их электрического контакта между собой. Каждая из пластин 4 соединена с соответствующими (положительным и отрицательным) пружинными контактами 5 и 6, расположенными в пластмассовой прокладке и предназначенными для подключения подогревателя к бортовой электрической сети автомобиля.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Перед пуском двигателя позисторный нагревательный элемент 3 через контакты 4, 5, 6 и электромагнитное реле (не показано) подключается к бортовой электрической сети автомобиля. Через 15...20 секунд после включения позисторный элемент 3, а вместе с ним и контактные пластины 4 прогреваются до рабочей температуры 140...160^oС, которая в дальнейшем поддерживается на различных режимах работы двигателя неизменной за счет особых свойств позисторной керамики. При пуске двигателя частицы топлива из первичной камеры карбюратора (не показан) попадают на нагретую верхнюю контактную пластину 4, с которой интенсивно испаряются, образуя топливовоздушную смесь необходимой для воспламенения концентрации. Таким образом, пуск двигателя значительно облегчается, особенно при низких температурах окружающей среды.

После пуска двигателя на режимах его прогрева и холостого хода при прикрытой дроссельной заслонке первичной камеры карбюратора частицы топлива таким же образом попадают на нагретую поверхность контактных пластин 4, закрывающих позисторный элемент 3 с двух сторон. Такое расположение пластин 4 не только обеспечивает электрический контакт позисторного элемента с бортовой сетью, но и практически полностью закрывает этот элемент снаружи. Если даже и произойдет разрушение позисторной керамики по каким-либо причинам, то части разрушенного элемента 3 останутся между контактными пластинами 4 и не смогут попасть в цилиндры двигателя. При этом, несмотря на разрушение, позисторный элемент 3 сохранит работоспособность.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить надежный электрический контакт (без применения пайки) позисторного элемента с бортовой сетью автомобиля, защитить элемент от внешних воздействий, сохранить работоспособность подогревателя и предотвратить попадание частиц позисторной керамики при разрушении по каким-либо причинам нагревательного элемента.

Преимуществами предлагаемой конструкции подогревателя являются технологическая простота и повышенная надежность при его работе в различных условиях эксплуатации.

Заявляемый подогреватель был разработан, изготовлен и испытан на двигателе ЗМЗ-402 автомобиля ГАЗ-31029. Испытания показали высокую надежность и эффективность устройства. Его применение позволило снизить расход топлива на холостом ходу на 10...12% при одновременном уменьшении токсичности отработавших газов на этом режиме на 30...40%. В процессе изготовления подогревателя подтвердилась его высокая технологичность, обеспечиваемая за счет предлагаемой конструкции электрических контактов. Специальные испытания на разрушение позисторного элемента показали сохранение работоспособности подогревателя при раскалывании керамики на несколько частей.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания для повышения топливной экономичности, снижения токсичности, облегчения и ускорения пуска и прогрева автомобильных бензиновых двигателей. Подогреватель топливовоздушной смеси для автомобильного двигателя содержит электронагревательный элемент из позисторной керамики в форме прямоугольной пластины, расположенный под дроссельной заслонкой смесительной камеры карбюратора на пластмассовой прокладке, устанавливаемой между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя. Положительный и отрицательный электрические контакты выполнены из тонкого листового металла в виде прямоугольных пластин, имеющих длину, равную длине позисторного элемента, с отогнутым у каждой пластины под прямым углом краем по длинной стороне, кососимметрично наложенных на разные плоскости позисторного элемента. Ширина каждой пластины контакта на 0,5...1,0 мм меньше ширины позисторного элемента, а ширина отогнутой части каждой контактной пластины на 0,3...0,5 мм меньше толщины элемента. Оба пластинчатых контакта соединены с соответствующими (положительным и отрицательным) пружинными контактами, расположенными в пластмассовой прокладке и подключенными к бортовой сети автомобиля. Технический результат заключается в технологической простоте и повышенной надежности при работе в различных условиях эксплуатации. 1 ил.

Подогреватель топливовоздушной смеси для автомобильного двигателя, включающий электронагревательный элемент из позисторной керамики в форме прямоугольной пластины, расположенный под дроссельной заслонкой смесительной камеры карбюратора на пластмассовой прокладке, устанавливаемой между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя, имеющий электрические контакты для подключения к бортовой электрической сети автомобиля, отличающийся тем, что положительный и отрицательный электрические контакты выполнены из тонкого листового металла в виде прямоугольных пластин, имеющих длину, равную длине позисторного элемента, с отогнутым у каждой пластины под прямым углом краем по длинной стороне, кососимметрично наложенных на разные плоскости позисторного элемента, причем ширина каждой пластины контакта на 0,5. . . 1,0 мм меньше ширины позисторного элемента, а ширина отогнутой части каждой контактной пластины на 0,3. . . 0,5 мм меньше толщины элемента, при этом оба пластинчатых контакта соединены с соответствующими (положительным и отрицательным) пружинными контактами, расположенными в пласт массовой прокладке и подключенными к бортовой сети автомобиля.