СПОСОБ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ - СПОСОБ VIMT-2 Российский патент 2008 года по МПК F02M31/08 

Изобретение относится к тепловым двигателям и может быть использовано в системах подачи топлива для получения гомогенной, монодисперсной горючей смеси, например, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Проблемы повышения экологической безопасности транспорта с тепловыми двигателями и экономии топлива становятся особо актуальными в связи с ежедневным ростом транспортного потока.

Известен способ повышения экологической безопасности выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания путем впрыска топлива в испаритель, его выпаривания и формирования горючей смеси, как это описано в [1].

Однако все тепловые процессы относятся к инерционным и обладают большой постоянной времени, и в нестационарных режимах работы снижается степень точности их регулировки, когда меняется скважность процесса впрыска топлива.

Этого недостатка лишен способ работы системы получения горючей смеси, заключающийся в формировании сплошной равномерной микропленки топлива на внутренней цилиндрической поверхности канала испарителя под воздействием сформированного скоростного вихревого потока воздуха, его постепенном подогреве при движении по спиральной траектории навстречу нарастающим температурам, соответствующим пределам температур фракционных возгонок топлива, и дальнейшем формировании горючей смеси, как это описано в [2].

Недостатками этого способа получения горючей смеси являются пригорание тяжелых смолянистых компонентов топлива к внутренней поверхности канала испарителя с образованием трудноудалимых пленок органического и неорганического составов, ухудшающих тем самым теплообменные процессы и тормозящих дальнейшее продвижение пленки по каналу, а пленка, образующаяся на поверхности скоростным потоком воздуха, имеет волнообразную структуру и, следовательно, переменную толщину в сечении, кроме того, скоростной поток воздуха срывает частицы топлива с ее поверхности, нарушая тем самым требование монодисперсности частиц топлива.

Поэтому описанный способ используется в сочетании с другими системами карбюрирования топлива.

Указанных недостатков лишен предлагаемый способ работы системы образования горючей смеси, заключающийся в использовании системы наддува, выпаривании жидкого топлива за счет использования теплоты выхлопных газов и смешивании его паров с очищенным потоком окислителя, воздуха или кислорода, с образованием горючей смеси с последующей подачей ее во всасывающий коллектор. Согласно изобретению расход входящего потока воздуха регулируют системой наддува и разделяют с помощью регулирующего устройства на две части, одну часть потока подают в первую нагревательную камеру и нагревают за счет теплоты выхлопных газов и далее вводят в испарительную камеру, соединенную с устройством подачи жидкого топлива, полученную смесь подают в камеру обеднения смеси - камеру смешения со второй частью входящего потока воздуха, проходящего через вторую нагревательную камеру, а образовавшуюся обедненную смесь через камеру с регулирующей заслонкой подают во всасывающий коллектор двигателя. Температуры входящих потоков регулируют путем изменения расхода выхлопных газов через нагревательные камеры. Вторую часть входящего потока воздуха нагревают за счет теплоты выхлопных газов при низких температурах окружающей среды. При необходимости степень форсирования режима работы двигателя повышают за счет изменения давления входящего потока воздуха путем использования системы наддува.

Изобретение поясняется чертежом.

Расход входящего потока воздуха регулируют устройством наддува 1. Далее поток проходит через воздухоочиститель 2 и попадает в разделительную камеру 3, в которой входящий поток с помощью регулирующего устройства 4 разделяют на две части. Одну часть подают в первую нагревательную камеру 5 и далее в испарительную камеру 6, соединенную с устройством подачи топлива или поплавковой камерой. Полученную обогащенную смесь подают в камеру смешения 7 со второй частью потока, проходящего через вторую нагревательную камеру 8. Выходящий из устройства поток далее подается во всасывающий коллектор двигателя. Расход обедненной смеси на входе всасывающего 2 коллектора регулируется заслонкой 9.

Входящий поток воздуха проходит через устройство наддува 1, служащее для регулировки степени форсирования режима работы двигателя или для увеличения давления на входе при низких давлениях воздуха, например в горных условиях. Далее воздух или кислород проходит через фильтр очистки 2 и поступает в разделительную камеру 3, где с помощью регулирующего устройства 4 разделяется на две части. Причем соотношение разделения потока определяется техническими характеристиками топлива и режимом работы двигателя. При необходимости резкого повышения степени форсирования или повышения мощности двигателя часть потока воздуха, проходящего через первую нагревательную камеру 5, испарительную камеру 6, увеличивают, а вторую часть потока уменьшают. Соотношение частей разделенных потоков строго определяется режимом работы двигателя. В случае запуска холодного двигателя весь поток входящего воздуха, не разделяясь, проходит через первую нагревательную камеру 5 и испарительную камеру 6, так как регулирующее устройство 4, находящееся в разделительной камере 3, полностью перекрывает поток воздуха через вторую нагревательную камеру 8. Соответствующее этому режиму положение регулирующего устройства 4 на чертеже изображено пунктиром. Первая часть входящего потока воздуха нагревается в первой нагревательной камере и далее, поступая в испарительную камеру, обеспечивает тем самым условие интенсивного выпаривания жидкого топлива. Образующиеся при этом пары топлива полностью уносятся с поверхности топлива уходящим потоком воздуха, обеспечивая при этом одновременный нагрев жидкого топлива и высокую степень его испарения в среду с нулевой концентрацией паров топлива, так как все образующиеся пары уносятся потоком воздуха. При этом температура входящего потока должна быть ниже температуры самовоспламенения используемого топлива. Равномерный нагрев топлива и его испарение только с неподвижной поверхности обеспечивается специальной конструкцией испарительной камеры 6. Поверхность жидкого топлива, с которой происходит испарение, практически неподвижна, так как устройство подачи топлива непрерывно компенсирует испаряющуюся часть. Заявленный способ 3 разделения входящего потока воздуха позволяет оптимально регулировать температуру и скорость воздуха в сечении испарительной камеры и этим полностью исключает срыв капелек жидкого топлива с поверхности испарения проходящим потоком воздуха. Оба потока, поступая в камеру смешения, обеспечивают необходимую степень обеднения горючей смеси, степень обеднения при этом строго определяется соотношением расходов раздельных потоков и температурой потока воздуха, проходящего через испарительную камеру. Изменение марки топлива требует регулировки температуры потока так, чтобы это не влияло на эксплуатационные характеристики двигателя. Режим работы двигателя задается регулирующим устройством 9, которое регулирует расход горючей смеси на входе в двигатель. Регулирующее устройство 9 служит только для управления расходом горючей смеси и оно не выполняет функцию дроссельной заслонки, так как в предлагаемом способе нет необходимости в создании зоны пониженного давления, как в известных системах. Поэтому регулирующее устройство в предлагаемом способе выполняет функцию управления расходом горючей смеси.

Таким образом, в предложенном способе получения горючей смеси исключается протекание каких-либо нестационарных тепловых процессов, обусловленных процессами циклической подачи топлива (впрыскивание топлива) с различными промежутками времени скважности, также исключается образование нагарных пленок на поверхности теплопровода путем обеспечения испарения топлива с неподвижной поверхности зеркала жидкого состояния и тем самым обеспечивается монодисперсность и гомогенность состава горючей смеси. Точность регулировки состава топлива в предлагаемом способе повышается за счет непрерывной подачи топлива в испарительную камеру, высокой степени точности разделения входящего потока воздуха и точности регулировки температуры потока воздуха, проходящего через испарительную камеру. Всем этим достигается поставленная цель в предлагаемом способе получения горючей смеси.

Результаты натурных испытаний предлагаемого способа на двигателе легкового автомобиля марки УАЗ 31512 показали, что при этом повышается приемистость двигателя при переменных его режимах работы, снижается интенсивность шумовых эффектов, снижается степень загрязнения окружающей среды, повышается мощность двигателя и уменьшается расход топлива.

Последние пункты характеристик двигателя улучшаются за счет обеспечения монодисперсности частиц топлива с минимальными размерами частиц. Это в конечном итоге приводит к полному окислению всего топлива за время минимального хода поршня. Эксплуатационные параметры двигателя при этом изменяются следующим образом: степень экологической безопасности повышается на 30%, расход топлива снижается на 20%, мощность двигателя повышается на 20%.

Источники информации

1. Свиридов Ю.Б. и др. Система молекулярного смесеобразования для совместной работы со штатной топливной аппаратурой без изменения конструкции двигателя. Патент РФ №2200867, МПК F02М 31/18. 20.03.2003 г.

2. Свиридов Ю.Б. Способ приготовления гомогенной газовой горючей смеси (бензогаза). Патент РФ №24008404, F02М 31/00. 11.20.1995 г.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности способам получения гомогенных монодисперсных смесей различных жидкостей и газов. Изобретение позволяет обеспечить монодисперсность и гомогенность состава горючей смеси. Способ работы системы образования горючей смеси тепловых двигателей заключается в использовании системы наддува, выпаривании жидкого топлива за счет использования теплоты выхлопных газов и смешивании его паров с очищенным потоком окислителя, воздуха или кислорода, с образованием горючей смеси с последующей подачей ее во всасывающий коллектор. Расход входящего потока воздуха регулируют системой наддува и разделяют с помощью регулирующего устройства на две части. Одну часть потока подают в первую нагревательную камеру и нагревают за счет теплоты выхлопных газов и далее вводят в испарительную камеру, соединенную с устройством подачи жидкого топлива. Полученную смесь подают в камеру обеднения смеси - камеру смешения со второй частью входящего потока воздуха, проходящего через вторую нагревательную камеру. Образовавшуюся обедненную смесь через камеру с регулирующей заслонкой подают во всасывающий коллектор двигателя. Температуры входящих потоков регулируют путем изменения расхода выхлопных газов через нагревательные камеры. Вторую часть входящего потока воздуха нагревают за счет теплоты выхлопных газов при низких температурах окружающей среды. При необходимости степень форсирования режима работы двигателя повышают за счет изменения давления входящего потока воздуха путем использования системы наддува. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы системы образования горючей смеси тепловых двигателей, заключающийся в использовании системы наддува, выпаривании жидкого топлива за счет использования теплоты выхлопных газов и смешивании его паров с очищенным потоком окислителя, воздуха или кислорода, с образованием горючей смеси с последующей подачей ее во всасывающий коллектор, отличающийся тем, что расход входящего потока воздуха регулируют системой наддува и разделяют с помощью регулирующего устройства на две части, одну часть потока подают в первую нагревательную камеру и нагревают за счет теплоты выхлопных газов и далее вводят в испарительную камеру, соединенную с устройством подачи жидкого топлива, полученную смесь подают в камеру обеднения смеси - камеру смешения со второй частью входящего потока воздуха, проходящего через вторую нагревательную камеру, а образовавшуюся обедненную смесь через камеру с регулирующей заслонкой подают во всасывающий коллектор двигателя.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуры входящих потоков регулируют путем изменения расхода выхлопных газов через нагревательные камеры.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вторую часть входящего потока воздуха нагревают за счет теплоты выхлопных газов при низких температурах окружающей среды.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при необходимости степень форсирования режима работы двигателя повышают за счет изменения давления входящего потока воздуха путем использования системы наддува.