СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02M21/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам подачи топлива, преимущественно газообразного, в двигатель внутреннего сгорания.

Аналогом предлагаемого изобретения является система внешнего смесеобразования четырехтактного двигателя, в которой газообразное или распыленное жидкое топливо подается через диффузор в общий для нескольких цилиндров впускной или надувочный коллектор [1].

Недостатком такой системы является снижение безопасности в работе двигателя, особенно большой размерности, так как его впускной или надувочный коллектор, имеющий большую протяженность и объем, заполняется газовоздушной смесью, которая в некоторые моменты переходных режимов работы имеет взрывоопасную концентрацию газа. Кроме того, продувка цилиндров двигателя в период одновременного открытия впускного и выпускного клапанов осуществляется не чистым воздухом, а топливо воздушной смесью. Следовательно, часть неиспользованного топлива через выхлопной коллектор выбрасывается в атмосферу, загрязняя ее, и снижая экономичность двигателя.

За прототип принимается система подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая топливный и воздушный коллекторы, сообщающиеся через индивидуальные топливные и воздушные патрубки с впускными клапанами каждого цилиндра, причем исполнительный орган регулятора скорости двигателя установлен в топливном коллекторе, а в топливных патрубках устанавливаются электроприводные или гидромеханические регулирующие устройства, изменяющие количество подаваемого в цилиндр топлива в зависимости от нагрузки на двигатель [2].

Недостатком прототипа является сложность конструкции, высокая стоимость и снижение надежности, вызванные наличием электроприводных или гидромеханических регулирующих устройств с присутствием изнашиваемых узлов и деталей.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение ее стоимости и повышение надежности системы топливоподачи двигателя при отсутствии загазованности его газовпускного тракта.

Указанная цель достигается тем, что индивидуальные воздушные патрубки сообщаются со своими впускными клапанами через установленные внутри них диффузоры, а индивидуальные топливные патрубки сообщаются с соответствующими впускными клапанами цилиндров через радиальные отверстия, выполненные в наиболее узкой части диффузоров. Исполнительный орган регулятора скорости двигателя установлен непосредственно на входе в его топливный коллектор.

На чертеже показана схема предлагаемой системы.

Она содержит топливный коллектор 1 с индивидуальными топливными патрубками 2 и воздушный коллектор 3 с индивидуальными патрубками 4 к каждому цилиндру. В воздушных патрубках установлены диффузоры 5 с радиальными отверстиями 6 в их наиболее узкой части. Диффузор с отверстиями представляет собой разновидность известной трубы "Вентури".

Через диффузор и отверстия в нем воздушный и топливный патрубки сообщаются с впускным клапаном 7 цилиндра двигателя. На входе в топливный коллектор установлен исполнительный орган 8, например, в виде поворотной заслонки, с приводом от регулятора скорости двигателя.

Работает система следующим образом.

Когда впускной клапан 7 цилиндра двигателя закрыт, то в воздушном патрубке 4 и диффузоре 5 нет потока воздуха и давление топлива в патрубке 2 и топливном коллекторе 1 равно давлению воздуха в воздушном патрубке 4 и воздушном коллекторе 3. В этот период работы двигателя из-за равенства давлений перетекания воздуха и топлива через отверстия 6 в диффузоре не происходит.

В начальный момент открытия впускного клапана 7 скорость потока воздуха через диффузор не высока и перепад давлений в его проточной части минимален. В цилиндр двигателя сначала поступает практически чистый воздух без подмешивания топлива. Этот воздух участвует в продувке цилиндра до момента закрытия его выпускного клапана.

При полном открытии впускного клапана 7 скорость воздуха в проточной части диффузора резко возрастает, а давление в его самой узкой части значительно снижается. Топливо, давление которого в установившемся режиме работы двигателя не изменилось, через отверстия 6 поступает в диффузор, смешивается с воздухом и, образовав топливовоздушную смесь, заполняет цилиндр двигателя.

Минимальное проходное сечение диффузора в сравнении с проходным сечением воздушного патрубка 4, то есть поджатие потока, суммарная площадь отверстий 6 и проходное сечение топливного патрубка 2 рассчитываются таким образом, чтобы за счет возникающей разницы давлений в проточной части диффузора на номинальной мощности двигателя в его цилиндр могла поступить требуемая цикловая подача топлива.

Изменение количества топлива, поступающего в цилиндр в зависимости от нагрузки на двигатель, производится исполнительным органом 8 регулятора скорости двигателя. Величина давления топлива, подводимого к исполнительному органу, устанавливается постоянной и незначительно превышающей максимально возможное давление в воздушном коллекторе 3.

В организованной по этому принципу схеме подачи топлива в двигатель исполнительный орган 8 регулятора скорости работает как регулятор давления топлива, поддерживая его после себя равным давлению воздуха в воздушном коллекторе 3, и обеспечивает через себя такой расход топлива, который необходим для развития двигателем требуемой мощности на любом режиме его работы. То есть регулятор скорости, изменяя положение исполнительного органа 9, изменяет и давление топлива в топливных патрубках 2 пропорционально изменению нагрузки на двигатель. Следовательно, на увеличение нагрузки регулятор скорости реагирует увеличением проходного сечения исполнительного органа 8, что приводит к увеличению давления топлива в патрубке 2 с наступлением нового равновесного состояния в диффузоре по давлению воздуха и топлива при увеличившейся цикловой подаче топлива. И, наоборот, снижение нагрузки сопровождается уменьшением проходного сечения исполнительного органа 8 и снижением цикловой подачи топлива.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает отсутствие топлива в воздушном коллекторе двигателя, продувку цилиндров чистым воздухом и отсутствие подвижных, а следовательно, изнашивающихся и требующих обслуживания и регулировки деталей в виде клапанов, форсунок с их электрическими или гидромеханическими приводами. Все это значительно упрощает конструкцию системы питания двигателя топливом, снижает ее стоимость и повышает надежность работы самой системы и двигателя в целом.

Источники информации:
[1] Дизели. Справочник. Под редакцией В.А. Ваншейдта. Ленинград. Машиностроение, 1977, с 459, рис.24.

[2] А.С. Орлин и др. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. Москва. Машиностроение, 1985, с. 230, рис.208.

Изобретение предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания, а именно в системах подачи топлива, преимущественно газообразного. Система подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит топливный и воздушный коллекторы, сообщающиеся через индивидуальные топливный и воздушные патрубки с впускными клапанами каждого цилиндра. Исполнительный орган регулятора скорости двигателя установлен в топливном коллекторе. Индивидуальные воздушные патрубки сообщаются со своими впускными клапанами через установленные внутри них диффузоры, а индивидуальные топливные патрубки сообщаются с соответствующими впускными клапанами цилиндров через отверстия, выполненные в наиболее узкой части диффузоров. Технический результат заключается в упрощении конструкции, снижении стоимости и повышении надежности. 1 ил.

Система подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая топливный и воздушный коллекторы, сообщающиеся через индивидуальные топливный и воздушные патрубки с впускными клапанами каждого цилиндра, причем исполнительный орган регулятора скорости двигателя установлен в топливном коллекторе, отличающаяся тем, что с целью упрощения конструкции, снижения стоимости и повышения надежности, индивидуальные воздушные патрубки сообщаются со своими впускными клапанами через установленные внутри них диффузоры, а индивидуальные топливные патрубки сообщаются с соответствующими впускными клапанами цилиндров через отверстия, выполненные в наиболее узкой части диффузоров.