Способ приготовления топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК F02M7/16 

фиг. 2

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам и устройствам приготовления топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - снижение энергопотребления для приготовления топливо- воздушной смеси при одновременном повышении производительности и качества распыла жидкого топлива.

Именно квадратопульный I поляризованный вибрэто0 Ъбеспечиваёт, согласно способу, угловые колебания распыливЗю- щей трубки в двух ортогональных плоскостях, что обуславливает подъем и эффективное распыление жидкого топлива.

Предлагаемый способ приготовления топливно-воздушной смеси реализуется следующим образом.

В простейшем случае вертикальной топливораспыливающей трубке 1 достаточно придать угловые колебания в плоскости XOZ с амплитудой у0, чтобы начался подъем жидкого топлива 2 под воздействием вибрационного центробежного ускорения ап:

an(fR .;; о)

Здесь R - радиус угловых колебаний слоя жидкости толщиной d.R e плотностью р. . Тогда интегрируя от нуля до максимальной длины трубки L, найдем избыточное давление Ри, которое обусловливает истечение жидкого топлива из открытого конца трубки 1. ; . 1( (2) При синусоидальном законе колебаний трубки 1 . ,

у y0s1no Q t , (3) с круговой частотой ftfe и амплитудой у0 это избыточное давление- Ри будет содержать, постоянную и переменную составляющие Рс и Pv:

1

2

PM PC+PV JpL2aЈy0 - - -Ј p L2 col $ cos 2 ftfe.t ,

(4)

Когда постоянная составляющая Рс станет больше давления жидкости под.воздей- ствием cVmbi тяжести начнется истечение топлива из открытого конца трубки, что соответствует выполнению следующего условия:.

р1 2у5№о pg(L-h)pgL (5) или в безразмерном виде-.-

уЈоД: g/L ..: -. ; Однако, из-за наличия переменной составляющей удвоенной частоты 2 истечение .топлива будет происходить

импульсивно лишь при крайних положениях ±у0 распылительной трубки 1 (фиг.1), что принципиально ограничивает производительность и скорость распыла жидкого топ5 лива 2,

Более эффективным является вариант реализации предложенного способа с возбуждением моночастотных угловых колебаний сразу в двух ортогональных плоскостях

40 XOZ и YOZ и фазовым сдвигом 90°, при которых открытый конец трубки 1 совершает круговое движение вокруг оси Z. В этом случае постоянные составляющие избыточного давления от колебаний трубки по каждой из .

45 координат РСх и РСу складываются, а пере-, менлые компоненты Pvx и Pvy взаимно компенсируются. Благодаря этому топливо из открытого конца трубки 1 вытекает непрерывно с удвоенной скоростью, но его отрыв

20

происходит только под воздействием постоянного тангенеальнопо ускорения di, которое не в состоянии раздробить непрерывную струю топлива на мелкие капли.- . - . .

25 в. общем случае полигармонического движения конца трубы 1 по достаточно сложной фигуре Лиссажу, например при со: отношении частот wx/wy 3/2 фйг.1, на вы- текагащую из конца трубки струю жидкости

30 кроме тангенсального действует еще и касательное ускорение d . Оба этих ускорения при ортогональных колебаниях быстро меняются как по величине, так и по направлению, поэтому вытекающее топливо

35 интенсивно рассеивается в окружающем

.пространстве и подхватывается потоком ,

воздуха, с которым образует однородную

топливовоздушную смесь..

Карбюратор для осуществления заяв40 ленного способа представлен на фиг.2 и кроме вышеуказанной трубки 1, частично погруженной в жидкое топливо 2, содержит улиткообразную смесительную камеру 3 со входным отверстием 4 и поплавковую каме-:

45 ры с поплавком 5, которые сообщаются

- между собой через воздушный 6 и топливные 7 жиклёры. Нижний конец топливорас- пыливающей трубки 1 закреплен в упругой сияьфонной оболочке 8, являющейся про- 50 должением топливного канала карбюратора, а ее верхний открытый конец снабжен легким ферромагнитным якорем 9 поляри- .- зеванного электромагнитного вибратора 10. Улиткообразная смесительная камера 3

55

плавно переходит в вертикальный канал с дроссельной заслонкой 11, состоящей из дв.ух полуокружностей (черной и белой), которые своими коаксиальными осями соединены с шестернями дифференциального

механизма 12с неподвижным сателлитом и рычагом привода топливоподачи 13, объединенным с одной из шестерен дифференциала 12, На оси этой же шестерни установлен датчик 14 углового положения дроссельной заслонки 11, подключенный к одному из управляющих входов генератора переменного тока 15, к которому подключены соответствующие обмотки электромагнитного вибратора 10. К другим управляющим входам генератора 15 могут быть подключены также различные датчики числа оборотов, температуры двигателя и т.п., определяющие частоту, фазу и амплитуду колебаний трубки 1 и тем самым влия- ющие на скорость топливоподачи карбюратора.

Карбюратор работает следующим образом.

При пуске двигателя на генератор 15 подается напряжение питания и поступают сигналы датчиков, в частности датчика 14 угла положения дроссельной здслонки 11, а через входное отверстие 4 смесительной камеры 3 начинает поступать атмосферный воздух, создающий в ней спиральный вихревой поток. Переменный ток управляемого генератора 15, проходя через обмотки вибратора 10, вызывает колебания ферромагнитного якоря 9 и соответствующие угловые колебания топливораспыливающей трубки 1 вокруг центра жесткости упругого сильфо- на 8. В результате топливо 2 из поплавковой камеры 5 начинает подниматься по трубке 1 и попадает в зазор между ферромагнитным якорем 9 и вибратором .10, где под воздействием вибраций образует топливовоздуш- ную эмульсию, которая краями якоря 9 разбрызгивается в вышеуказанном вихревом потоке воздуха, циркулирующего в сме- сительной камере 3.

При этом скорость топливоподачи определяется не только топливным жиклером 7, частотой и амплитудой угловых колебаний трубки 1, создающих избыточное давление Ри, но и скоростью расхода воздуха, вихревое движение которого в смесительной камере 3 создает дополнительный перепад давления между периферийным входом в поплавковую камеру через воздушный жик- лер 6 и открытым концом трубки 1, находящейся в центре вихря, где возникает существенное разряжение. Благодаря этому приготовлению топливовоздушной смеси нормального стеохимического состава способствует сама конструкция карбюратора, тогда как качественное распыление и необходимая коррекция топливоподачи на режиме холостого хода, частичных нагрузках и т.п., обеспечивается регулировкой параметров угловых колебаний трубки 1 в соответствии с сигналами обратной связи раз- личных датчиков ДВС и конечно положением дроссельной заслонки 11, полукруглые лопасти которой, поворачиваю- щиеся при движении рычага 13, в противоположные стороны, образуют вин- тообразный завихритель, поддерживающий осевое вращение воздуха и в задроссель- ном пространстве карбюратора, что удлиняет траекторию движения частиц топлива без дополнительных потерь во входном тракте

две.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа приготовления топливо- воздушной смеси подтвердила его высокую производительность по сравнению с прототипом. Так электромагнитный вибратор мощностью 10 Вт обеспечивал подъем бензина в трубке высотой 50 мм и ее эффективное распыление по скоростью 1 литр в минуту, что значительно превосходит потребности ДВС наземного транспорта.

По сравнению с дискретным регулирог ванием уровня топлива в устройстве карбюратора с электромагнитным клапаном дополнительной камеры в предлагаемом карбюраторе обеспечивается непрерывное управление дозированием и распылением топлива за счёт аналогового задания частоты и амплитуды колебаний топливораспыливающей трубки, что обеспечивает более высокое быстродействие обратных связей и гомогенизацию топливовоздушной смеси, приготовление которой, эффективно продолжается и в задроссельном пространстве карбюратора благодаря осевому завихрению воздушного потока полукруглыми лопа- стями дроссельной заслонки.

Типовое расположение входного и выходного отверстия предлагаемого карбюратора облегчает его использование вместо существующих карбюраторов с падающим воздушным потоком автомобилей ВАЗ, ЗАЗ и т.п., что позволит им успешно конкурировать с зарубежными моделями, снабженными бортовыми микропроцессами..

Формула изобретения

1, Способ приготовления топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в дозированной подаче и распыле топлива в струе воздуха, причем топливо подается через частично погруженную в него трубку при помощи колебаний вибратора, питаемого переменным электрическим током от управляемого генератора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода топлива путем повышения производительности и качества распыла и снижения энергопотребления,,

вибратором трубке сообщают ортогональные угловые колебания относительно его погруженного конца, а ее открытый распиливающий конец движется по фигурам Лис- сажу.

2. Устройство для приготовления топли- вовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее карбюратор с дроссельной заслонкой, приводом топливопода- чи с рычагом, поплавковой и смесительной камерами, сообщающимися через воздушный и топливный жиклеры, посредством распыливающей трубки, один конец которой погружен в топливо, а другой, открытый, расположен над дроссельной заслонкой.от- личающееся тем, что оно содержит дифференциал с шестернями, генератор переменного тока и электромагнитный вибратор, причем смесительная камера выполнена улиткообразной, а дроссельная заслонка - в виде осевого завихрителя, состоящего из двух полуокружностей с коаксиальными

осями, соединёнными с шестернями дифференциала и рычагом привода топливопода- чи, причем погруженный в топливо конец распыливающей трубки закреплен в упругой сильфонной оболочке, а ее открытый

конец снабжен ферромагнитным якорем.

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что по меньшей мере на одной из коаксиальных осей полуокружностей осевого завихрителя установлен датчик его углового положения, подключенный к одному из; управляющих входов генератора переменного тока, причем к последнему подключены обмотки электромагнитного вибратора.

Использование: машиностроение, и может быть использовано для приготовления топливовоздушной смеси двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Сущность изобретения: снижение удельного энергопотребления для приготовления топливо- воздушной смеси при одновременном повышении производительности и качества распыла жидкого топлива, Приготовление топливовоздушной смеси осуществляют путем дозированной подачи и распыла в потоке воздуха жидкого топлива, подаваемого через частично погруженную в него трубку 1 при помощи колебаний вибратора 10, питаемого переменным электрическим током от управляемого генератора 15. Топливо- распыливающей трубке передаются ортогональные угловые колебания относительно ее погруженного конца, при которых ее открытый распыливающий конец двигается по фигурам Лиссажу, Причем топливораспыли- вающая трубка 1 размещена в центре улиткообразной смесительной камеры 3 с осевым завихрителем в виде двух полукруглых лопастей дроссельной заслонки 11, которые своими коаксиальными осями соединены с шестернями дифференциала 12 и рычагом привода педали газа 13. 2 с. и 1 з.п. ф-лы. 2 ил. 1/ . ел С

фиг1