Способ приготовления топливо-воздушной смеси и система для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК F02M11/00 

сжатого газа уменьшают в ависимости от его абсолютного давления.

5.Способ поп,1, отличающийся тем, что на режиме принудительного холостого хода двигателя подачу сжатого газа прекращают, обеспечивая прекращение подачи топлива.

6,Способ поп., отличающийся тем, что на режиме холостого хода двигателя полученную топливо-воздушную смесь заданного состава направляют в задроссельное пространство впускного тракта через распылитель холостого хода.

7,Способ non.l, отличающийся тем, что в устройстве предварительного смешения богатую топливо-воздушную смесь дополнительно расспыливают отработавшими газами.

8.Система приготовления топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержащая размещенный на впускном трубопроводе корпус с проточным каналом и установленной в последнем дроссельной заслонкой, связанной с педалью акселератора, лопастной компрессор, привод11мьй двигателем и снабженньш центробежным регулятором и клапаном, управляемым пневмоприводом, подключенным к задроссельному пространству впускного трубопровода, топливную поплавковую камеру и размещенное в проточном канале устройство предварительного смешения, вьшолненное с размещенным по оси проточного канала корпусным элементом, имеющим сопло подачи сжатого газа, подключенное к выходу лопастного компрессора при помощи воздушной магистрали, центральную камеру и топливоподающие отверстия, подключенные при помощи питающего канала к поплавковой камере, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения расхода топлива и токсич,ности отработавших газов и улучшения технико-экономических показателей двигателя, устройство предварительного смешения установлено перед дроссельной заслонкой Ьтносительно потока, и его сопло подачи сжатого газа вьтолнено с центральным отверстием и несколькими выходными боковыми каналами, каждьй из которых соединен с соответствующим топливоподакяцим отверстием, а воздушная магистраль снабжена компенсационной емкостью, имекндей подвижную подпружиненную диафрагму, регулируюцим органом, установленным за емкостью относительно потока сжатого газа, кинематически связанным с педалью акселератора и имеюп1им сервопривод, подключенньй к задроссельному пространству, и обводным каналом, включенным параллельно регулирующему органу и снабженным клапаном, связанным с диафрагмой емкости, причем поплавковая камера подключена к воздушной магистрали между регулирукхцим органом и устройством предварительного смешения.

9.Система по п.8, отличающаяся тем, что корпус снабжен гнездами, а дроссельная заслонка образована двумя створками, шарнирно закрепленными на корпусе и вьшолненными с возможностью симметричного перемещения в гнездах корпуса.

10.Система по п.8, отличающаяся тем, что в корпусе установлен распьшитель холостого хода, вьшолненный в виде сопла Лаваля и расширительного окна, между которыми размещены концы створок, образукщие промежуточное отверстие в положении перекрытия проточного канала корпуса.

11.Система по п.8, отличающаяся тем, что устройство предварительного смешения снабжено дополнительным соплом подвода отработавших газов,

12.Система по пп.9 и 11, отл ичающаяся тем, что корпусной элемент снабжен центральным цилигздрическим стаканом, в дне которого вьтолнено центральное отверстие и несколько выходных боковых каналов, расположенных в дне по окружности вокруг центрального отверстия и направленных перпендикулярно, образукщей последнего, а между стаканом и корпусным элементом выполнены кольцевые полости, уплотненные прокладками, причем одна из полостей - воздушная

и сообщена с воздушной магистралью и выходными боковыми каналами, а вторая полость - топливная и сообщена с поплавковой камерой и топливоподающими отверстиями, соединенными с выходными боковыми каналами.

Приоритет по пунктам:

27.08.76 по ПП.1, 5 и 8

13.10.76по ПП.4, 6 и 10

11.02.77по п.9

06.05.77 по ПП.2, 3, 7 и 11 21.07.77 по п.12. Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам при готовления топливо-воздушной смеси и системам для их осуществления. Известны способы приготовления топливо-воздушной смеси, заключаюпще ся в том, что в устройстве предварительного смешения потоком сжатого газа, подаваемого от лопастного комп рессора с давлением., регулируемым в зависимости от частоты вращения двигателя и давления во впускном тракте последнего, засасывают топливо в отдозированном количестве из поплавковой камеры и смешивают с сжатым газом с образованием богатой топливовоздушной смеси, которую направляют по оси основного потока воздуха, засасываемого двигателем по впускному тракту, и смешивают с воздухом до получения топливо-воздушной смеси за данного состава, U 3« Однако при осу1чествлении известны способов лопастной компрессор забира ет газ из задроссельного пространства впускного трубопровода, а в уст-. ройстве предварительного смешения сжатый газ только однократно перемешивается с воздухом, имекщим сдроссе лированное давление, в связи с чем смесь, подаваемая в цилиндры, неодно родна, что приводит к ухудшению технико-экономических показателей двигателя и к увеличению расхода топлива и токсичности отработавших газов. Целью изобретения является уменьшение расхода топлива и токсичности отработавших газов и улучшение технико-экономических показателей двига теля . Поставленная цель достигается тем что согласно способу приготовления топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания заключающемуся в том, что в устройстве предваритель ного смешения потоком сжатого газа, подаваемого от лопастного компрессора с давлением, peгyлиpye взlм в зави сймости от частоты вращения двигателя и давления в впускном тракте nocледнего, засасывают топливо в отдози рованном количестве из поплавковой .канеры и смешивают со сжатым газом с образованием богатой топливо-воздушной смеси, которую направляют по оси основного потока воздуха,.засасывае, мого двигателе м по впускному тракту, и смешивают с воздухом до получения топливо-воздушной смеси заданного состава, газ на вход лопастного компрессора подают из атмосферы и сжимают его до давления выше атмосферного и давление потока сжатого газа регулируют перед устройством предварительного смешения, в котором поток сжатого газа разделяют на центральную струю и несколько боковых струй, каждую из которых смешивают со струями вытекакицего из поплавковой камеры топлива и сталкивают между собой, а в место столкновения боковых струй 1подают центральную струю, турбулизи,руя богатую топливо-воздушную смесь, причем к устройству, предварительного смешения основной поток воздуха подают недросселированным независимо от режима работы двигателя, а давление в поплавковой камере поддерживают равным давлению сжатого газа перед устройством предварительного смешения. В диапазоне от частичных нагрузок до номинальной нагрузки двигателя давление сжатого газа изменяют пропорционально разрежению во впускном трубопроводе, регулируемому дросселированием топливо-воздушной смеси заданного состава, а на номинальной нагрузке двигателя сжатый газ подают с выхода компрессора с недросселированным давлением. , На режиме холостого хода двигателя дросселирование сжатого газа уменьшают в зависимости от его абсолютного давление, а на режиме принудительного холос-того хода двигателя подачу сжатого газа прекращают, обеспечивая прекращение подачи топ лива. Кроме того,, на режиме холостого хода двигателя полученную топливовоздушную смесь заданного состава направляют в задроссельное пространство впускного тракта через распылитель холостого хода, а в устройстве предварительного смешения богатую топливо-воздушную смесь дополнительно распыпйвают отработавпшми газами. Поставленная цель достигается тем, что в системе для осуществления спо- соба подачи топливо-воздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержащей размещенный на впускном трубопроводе корпус с. проточным каналом Н-.устан-Еленной в последнем дроссельной заслонкой, связанной с педалью акселератора, лопастной комирессор, приводимый двигателем и снабжённьй центробежным р1&гулятором .и клапаном, управляемым-пневмоприводом, подключенным к задроссдельному пространству впускного трубопровода топливную поплавковую камеру и размещенное в проточном канапе устройство предварительного смешения, выполненное с размещенным по оси проточного канала корпусным элементом, имеющим сопло подачи сжатого газа, подключенное к выходу лопастного ком прессора при помощи воздушной магист рали, центральную камеру и топливоподающие отверстия, подключенные при помощи питающего канала к поплавково камере, устройство предварительного смешения установлено перед дроссельной заслонкой относительно потока и его центральная камера выполнена в виде диффузора, а сопло подачи сжато го газа выполнено с центральным отверстием и несколькими выходными боковыми каналами, каждый из которьк соединен с соответствующим тоштивоподающим отверстием, воздушная магис траль снабжена компенсационной емкостью, имеющей подвижную подпружиненную диафрагму, регулирующим органом, установленным за емкостью относительно потока сжатого газа, кинема тически связанным с педалью акселера тора и имеющим сервопривод, подключенньм к задроссельному пространству и обводным каналом, включенным парал лельно регулирующему органу и снабженным клапаном, связанным с диафраг мой емкости, причем поплавковая камера подключена к воздушной магистрали, между регулирующим органом и устройством предварительного смешения. Корпус .снабжен гнездами, а дроссельная заслонка образована двумя створками, шарнирно закрепленными на корпусе и вьшолненными с возможностью симметричного перемещения в гнез дах корпуса. В корпусе установлен распылитель холостого хода, вьшолненный в виде солла Лаваля и расширительного окна, между которыми размещены концы створок, образующие промежуточное отверс тие в положении перекрытия проточног канала корпуса. Кроме того, устройство предварительного смешения снабжено дополнительным соплом подвода отработавших газов, а корпусной элемент снабжен центральным цилиндрическим стаканом в дне которого вьшрлнено центральное отверстие и несколько выходных боковых каналов, расположенных в дне по окружности вокруг центрального oTBeiiстия и направ:пенных перпендикулярно образукяцей последнего, а между ста-i каном и корпусным элементом вьшолнены кольцевые полости, уплотненные прокладками, причем одна из полостейвоздушная и сообщена с воздушной магистралью и выходными боковыми каналами, -а вторая полость - топливная и сообщена с поплавковой камерой и топливоподающими отверстиями, соединенными с выходными боковыми каналами. На фиг.1 схематично изображена предлагаемая система приготовления топливо-воздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 корпус с проточным каналом, поплавковой камерой и устройством предварительного смещения, разрез-, на фиг.З - распылитель холостого хода, разрезу на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2, на фиг.5 - вариант вьтолнения корпуса с проточным каналом, поплавковой камерой и устройством предварительного . смешения, разрез; на фиг.6 - часть устройства предварительного смешения) на фиг.7 - то же, вариант выполнения. Система приготовления топливо-воздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания (фиг.1) содержит размещенный на впускном трубопроводе (не показан) корпус 1с проточным каналом 2 и установленной в последнем дроссельной заслонкой 3, связанной с педалью акселератора (не показана), приводимьй двигателем лопастной компрессор 4, имеющий вход, сообщенньй с атмосферой, и снабжённьй центробежным регулятором 5 и клапаном 6, управляемым пневмоприводом (не показан) , подключенным к задроссельному пространству впускного трубопровода, топливную поплавковую камеру 7 и размещенное в проточном канале 2 устройство предварительного смешения, выполненное с размещенным по оси проточного, канала 2 корпусным элементом 8, имеющим сопло 9 подачи сжатого газа, подключенное к выходу лопастного |сомпрессора 4 при помощи воздушной магистрали 10. Последняя снабжена компенсациойной емкостью 11, имеющей подвижную диафрагму 12 с пружиной 13, регулирующим органом 14, установленным за емкостью 11 относи:тельно потока сжатого газа, и обводным каналом 15, включенным параллелЬно регулирующему органу 14 и имеющий клапан 16, связанный с диафрагг й 12 Устройство предварительного смешения (фиг.2) установлено перед дроссельной заслонкой, а его корпусной элемент 8 снабжен цилиндрическим стаканом 17, имеющим крьпвку 18, закрепленную при помощи гайки 19, и дно 20, в котором выполнены образующие сопло подачи сжатого газа центральное отверстие 21 и несколько выходных боковых каналов 22, расположенных в дне 20 по окружности вокруг центрального отверстия 21, а между стаканом 17 и корпусным элементом 8 вьшолнены кольцевые полости 23 и 24, уплотненные прокладками 25 и 26, при чем кольцевая полость 23 - воздушная и сообщена с воздушной магистралью 10 и через отверстия 27 и центральную камеру 28 стакана 17 с центральным отверстием 21 и выходными боковыми каналами 22, а кольцевая полост . 24 - топливная и сообщена при помощи питаницего канзла 29 с топливной полостью 30 поплавковой камеры 7 и при помощи топливо-подающих отверстий 31 с выходными боковыми каналами 22. Топливная полость 30 поплавковой камеры 7 в верхней части подключена к воздушной магистрали 10 при помощи канала 32 между устройством предварительного смешения и регулирующим органом, образованным поворотным кра ном 33 с отверстием 34. В корпусе 1 вьшолнены два гнезда 35, а дроссельная заслонка образована двумя створками 36 и 37, шарнир но закрепленными на корпусе и выполненными с возможностью симметричного перемещения в гнездах 35 при помощи привода (не изображен), связанного с педалью акселератора. В корпусе 1 установлен распьлитель холостого хода, образованный (см.фиг.3) элементом 38 с соплом Лаваля 39 и элементом 40 с расширительным окном 41, а между элементами 38 и 40 расположены Концы 42 и 43 створок 36 и 37, образующие промежуточное отверстие 44 Поворотный кран 33 (фиг.4) снабжен приводным штоком 45, имеющим рычаг 46 для привода от педали акселератора и рычаг 47, связанным с сервоприводом 48, подключенным к задроссельному пространству впускного трубопровода. Способ приготовления топливо-воз-; душной смеси в двигателе внутреннего сгорания осуществляют следукмцим образомЛопастной компрессор 4 забирает воздух из атмосферы и сжимает его до давления вьш1е атмосферного, регуН лируемого в зависимости от частоты вращения и давления во впускном трубопроводе, причем это давление определяется положением ; дроссельной заслонки 3 или створок 36 и 37. Давление сжатого газа, подаваемого с выхода лопастного компрессора 4 в воздушную, магистраль 10, ; регулируется центробежным регулятором 5 и клапаном 6. Сжатьй газ по воздушной магистрали 10, пройдя поворотный кран 33 (фиг.2), направляется к устройству предварительного смешения и одновременно по каналу 32 устанавливает давление над зеркалом топлива в поплавковой камере 7, равное давлению перед устройством предварительного смешения. В последнем ежа- тьй газ, пройдя центральную камеру 28, выходит через центральное отвер- , стие 21 и вькодные боковые каналы 22, вьтолненные с переменным сечением, так 4sTO создается заданное умень-шение давления у топливо-подающих отверстий 31. В результате этого происходит подача топлива из поплавковой камеры 7 по питающему каналу 29, кольцевой полости 24 и топливоподающим отверстиям 31 в каждую струю сжатого газа, проходящую через соответствующий выходной боковой канал 22. Причем выходящие из последних струй газа, смешанного с топливом, сталкиваются между собой в общей точке, в которую также подается струя сжатого газа, истекающая через центральное отверстие 21. Таким образом, в устройстве предварительного смешения обеспечивается многократное перемешивание топлива и газа с турбулизацией образующейся богатой топливо-воздушной смеси, в связи с чем достигается высокая однородность последней. Богатая топливо-воздушная смесь из устройства предварительного гмешения направляется по оси проточного канала 2 в основной поток воздуха, засасываемого в двигатель, проходящий у устройства предварительного смешения с давлением равным (практически) атмосферному. Так как богатая топливо-воздушная смесь сильно турбулизирована, то при смешении ее с основным потоком воздуха образуется однородная топливо-воздушная смесь заданного состава, по|ступакяцая в цилиндры двигателя. ; На режимах частичных нагрузок до номинальной нагрузки двигателя поток сжатого газа перед устройством предварительного смешения дросселируют регулирующим органом 14 или поворотным краном 33 пропорционально разрежению во впускном трубопроводе, в связи с чем достигается заданная подача топлива из поплавковой камеры 7. Причем, как видно из фиг.4, поворот крана 33 обеспечивается сервопоршнем 48 и приводом от дроссельной заслонки. Возможно корректирование подачи топлива в зависимости от других ус:ловий работы двигателя, например, от температуры. На номинальной нагруз.ке двигателя, поток сжатого газа с выхода Компрессора 4 подается к устройству предварительного смешения недросселированным, так как когда дроссельная заслонка 3 или створки 36 и 37 полностью открывают проходное сечение проточного канала 2, регулирукяций орган 14 или кран 33 продолжают открываться до полного открытия воздушной магистрали 10, чем обеспечивается требуемое на этом режиме работы обогащение топливо-воздушной смеси, поступающей в двигатель. На режиме холостого хода двигателя, когда створки 36 и 37 полностью перекрывают проходное сечение проточ ного канала 2, топливо-воздушная смесь поступает во впускной трубопро вод через распьшитель холостого хода образованньш соплом Лаваля 39, проме жуточным отверстием 44 и расширитель ным окном 41. В связи с этим топливо воздушная смесь, приготовленная в устройстве пpeдвapитeлfьнoгo смешени и частично смешанная с воздухом из проточного канала 2, многократно сжимается и расширяется. Таким образом достигается высокая однорЬдность смеси, направляемой во впускной трубопровод, на режиме холостого хода двигателя. Так как на этом режиме регулиругаци З орган 14 или поворотный кран 33 полностью закрыты, то сжатьй газ проходит к устройству предварительного смешения по обводному каналу 15, причем компенсационная емкость 11 и диафрагма 12 обеспечивают регулирование расхода сжатого газа по обводному каналу 15 в зависимости от абсолютного давления в воздушной магистрали 10 путем воздействия на клапан 16. На режиме принудительного холостого хода двигателя (когда последним обеспечивают торможение транспортного средства) подачу сжатого газа от лопастного компрессора 4 к устройству предварительного смешения полностью прекращают, в связи с чем прекращается поступление топлива в двига- : тель. Таким образом, предлагаемой системой обеспечивается приготовление ; топливо-воздушной смеси высокой однородности всех нагрузочных режимах | и режиме холостого хода, а также прекращение подачи топлива на режиме принудительного холостого хода,что при ее простом конструктивном вьшолнении снижает расход топлива и токсичность отработавших газов, а также повьшгает технико-экономические показатели двигателя. Согласно варианту выполнения системы (см.фиг.5) в устройстве предварительного смешения выполнена дополнительная кольцевая полость 49, соединенная с каналом 50 подвода отработавших газов и с выходными боковыми каналами 51 (остальные элементы системы аналогичны элементам системы по фиг.2). Работа системы по фиг.5 аналогична работе системы по фиг.4, только подача топлива из топливоподающих отверстий 31 осуществляется в отработавшие газы, проходящее через выходные боковые каналы 51, а сжатый газ из компрессора 4 обеспечивает задан- .ную подачу обоих группкомпонентов смеси вследствие его прохс ения через центральное отверстие 21. ,1 , Согласно варианту выполнения дна 52 стакана (фиг.6) выходные боковые каналы 53 выполнены перпендикулярными к образующей центрального отверстия, имеющего конфузорную 54 и диф- фузорную 55 части, причем все выходные боковые каналы 53 расположены по окружности йокруг центрального от верстия. В дне 52 стакана вьвтолнены дополнительные цилиндрические отверстия 56, оси которых параллельны оси. центрального отверстия, причем с топливо-подводящими отверстиями 57 сообщены боковые выходные каналы 53 Такое выполнение устройства предварительного смешения обеспечивает более высокую турбулизацию приготавливаемой им богатой топливо-воздушной смеси. Согласно варианту вьтолнения дна 58 стакана (фиг.7) выходные боковые каналы 59 сообщены с кольцевой проточкой 60, отделенной от центрального отверстия 61. С этой же полостью 60 соединены дополнительные цилиндрические отверстия 62, выполненные наклонными относительно оси центрального отверстия 61. С последним соединены вторые дополнительные ци1110 линдрические отверстия 63, также выполненные наклонными относительно оси центрального отверстия 61. Топливоподающие отверстия 64 сообщены с выходными боковыми каналами 59. Такое выполнение устройства пред- варительного смешения еще в большей степени обеспечивает турбулизацию приготавливаемой им богатой топливовоздушной смесиk Таким образом, предлагаемые способ приготовления топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания и система для осуществления этого способа обеспечива рт уменьшение расхода топлива и токсичности отработавших газов и првьш1ение технико-экономических показателей двигателя.

1. Способ приготовления топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, 3аключакицийся в том, что в устройстве предварительного смешения потоком сжатого газа, подаваемого от лопастного компрессора с давлением, регулируемым в зависимости от частоты вращения двигателя и давления во впускном тракте последнего, засасьшают топливо в отдозированном количестве из поплавковой камеры и смешивают со сжатым газом с образованием богатой топливо-воздушной смеси, которую направляют по оси основного потока воздуха, засасываемого двигателем по впускному тракту, и смешивают с воздухом до получения топливо-воздушной смеси заданного состава, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода топлива и токсичности отработавших газов и улучшения технико экономических показателей двигателя, газ на .вход лопастного компрессора подают I из атмосферы и сжимают его до давле-ния вьш1е атмосферного и давление потока сжатого газа регулируют переД устройством предварительного смешения, в котором поток Сжатого газа разделяют на центральнуюструю и несколько боковых струй, каждую из которых смешивают со струями вытекаю- щего. из поплавковой камеры топлива и сталкивают между собой, а в место столкновения боковых струйподают центральную струю, турбулизируя богатую топливо-воздушную смесь, причём :К устройству предварительного смете. ния основной поток воздуха подают СО недросселированным независимо от режима работ.ы двигателя, а давление в поплавковой камере поддерживают равным давлению сжатого газа перед С устройством предварительного смешения .. 2.Сйособ по п,1,.отличающ и и с я тем, что в диапазоне от частичных нагрузок до номинальной нагрузки двигателя давление сжатого О газа изменяют пропорционально разре to жению во впускном трубопроводе, регулируемому дросселированием топливо-воздушной смеси заданного состава. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что на номинальной нагрузке двигателя сжатый газ подают с выхода компрессора с недросселированным давлением. 4.Способ по П.1, отличаю- Щ и и с я тем, что на режиме холостого хода двигателя дросселирование

10 33 3f3 a,j, «77

i 30 29 35 Фиг.2

Л

«2 36 J 33

fO 33

1140690 /i-A

дг ФигЛ