Способ подготовки топливо-воздушной смеси и устройство для его осуществления

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: подготовка топливо-воздушной смеси для двигателя внутренего сгорания осуществляется путем предварительного испарения жидкого топлива в потоке воздуха, удаления из полученного горючего газа тяжелых неиспарившихся капель и последующего смешения осушенного газа с дополнительным потоком воздуха. Испаритель содержит пропитанный топливом гигроскопический элемент слоистой структуры, между слоями которого проходит поток воздуха, насыщаясь парами топлива. Уловитель тяжелых неиспарившихся капель топлива представляет собой инерционный прибор типа "циклон". Смеситель осушенного газа с воздухом выполнен в виде блока диффузоров регулируемого проходного сечения. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в двигателях транспортных средств и стационарных установок.

Известны системы питания ДВС карбюраторного типа, получившие наибольшее распространение на автомобильном транспорте в которых подготовка топливо-воздушной смеси (ТВС) осуществляется последовательно в двух диффузорах малом и большом (Рубец Д.А. и Шухов О.К. Системы питания автомобильных карбюраторных двигателей. М. Транспорт, 1074, с. 42-45). При этом топливо впрыскивается в поток воздуха в малом диффузоре, образуя так называемый испаритель жидкого топлива, а в большом диффузоре (смесителе) происходит смешение предварительно подготовленной ТВС (горючего газа) с дополнительным потоком воздуха.

Недостатком подобных систем является некачественное распыливание жидкого топлива, что приводит к необходимости их дальнейшего усложнения, например, за счет использования диффузоров саморегулируемого проходного сечения (см. там же).

Наиболее близким к заявленному изобретению (прототип) является система подготовки ТВС по заявке ЕР N 0204874 кл. F 02 М 33/02, 1986, в которой для улучшения распыливания топлива использовано устройство, улавливающее тяжелые неиспарившиеся капли и затем подвергающее их повторному распыливанию. Уловитель капель в этом устройстве размещен после смесителя горючего газа с дополнительным потоком воздуха, т.е. после большого (второго) диффузора, что снижает эффективность удаления капель из потока.

Целью изобретения, является дальнейшее повышение качества подготовки ТВС за счет выбора оптимального расположения элементов системы и их конструкции. Система преобразует жидкое топливо, например, бензин, в бензогаз - газообразную смесь топлива с воздухом на молекулярном уровне в оптимальном соотношении. Она предназначена для обеспечения экономичной работы двигателя, снижения выброса вредных веществ в атмосферу на всех режимах работы. Наиболее эффективна система в режиме городского цикла, дающем от 60 до 90% общего объема выбросов токсичных веществ, сопровождающих работу ДВС.

Это достигается в способе подготовки ТВС, осуществляемом путем испарения жидкого топлива в потоке воздуха с образованием горючего газа и смешения последнего с дополнительным потоком воздуха и включающем операцию удаления из потока тяжелых неиспарившихся капель жидкого топлива, последние удаляют не из готовой ТВС, а из потока горючего газа перед смешением его с дополнительным потоком воздуха, причем смешение горючего газа с дополнительным потоком воздуха осуществляют в нескольких параллельно размещенных воздушных каналах регулируемого проходного сечения.

Устройство для подготовки ТВС содержит испаритель жидкого топлива в потоке воздуха с камерой-накопителем образуемого при испарении горючего газа, смеситель горючего газа с дополнительным потоком воздуха и уловитель тяжелых капель неиспарившегося топлива, размещенный между камерой-накопителем горючего газа и смесителем горючего газа с дополнительным потоком воздуха. Испаритель жидкого топлива выполнен в виде патрубка, окруженного камерой-накопителем горючего газа и снабженного воздушным фильтром, внутри которого размещен гигроскопический элемент, формирующий многослойную щелевую структуру для потока воздуха, и устройство для пропитки его топливом. Смеситель горючего газа с дополнительным потоком воздуха выполнен в виде встроенного во впускную трубу блока диффузоров и газовых форсунок саморегулируемого проходного сечения по воздуху. Для этого блок диффузоров выполнен с возможностью их обратимого осевого перемещения под воздействием общей пружины и перепада давления, а газовые форсунки закреплены неподвижно вдоль осей диффузоров таким образом, что при отсутствии перепада давления выходные сечения форсунок располагаются вблизи критического сечения диффузоров.

На чертеже представлен общий вид устройства, в котором реализуется заявленный способ подготовки ТВС.

Оно содержит испаритель 1 жидкого топлива в потоке воздуха с камерой-накопителем 2 образуемого при испарении горючего газа, смеситель 3 горючего газа с дополнительным потоком воздуха и уловитель 4 тяжелых капель неиспарившегося топлива инерционного типа ("циклон"). Испаритель жидкого топлива выполнен в виде патрубка, окруженного камерой-накопителем горючего газа и снабженного воздушным фильтром 5 и топливной ванночкой 6, внутри которого размещен одно- или многозаходный спиральный гигроскопический элемент 7, формирующий многослойную щелевую структуру для потока воздуха, при этом внутренние витки спирального элемента частично погружены в топливную ванночку. В другом варианте исполнения устройства для пропитки топливом гигроскопического элемента произвольной формы (не показан) используется одна или несколько топливных форсунок, размещенных в воздушном потолке испарителя перед гигроскопическим элементом.

Смеситель горючего газа 3 с дополнительным потоком воздуха выполнен в виде встроенного во впускную трубу 8, 9 блока диффузоров 10 и газовых форсунок 11 саморегулируемого проходного сечения по воздуху. Последнее осуществляется благодаря тому, что блок диффузоров выполнен с возможностью их обратимого осевого перемещения под воздействием пружины 12 и перепада давления, а газовые форсунки закреплены неподвижно вдоль осей диффузоров таким образом, что при отсутствии перепада давления (этот случай показан на чертеже) выходные сечения форсунок располагаются вблизи критического сечения диффузоров.

При работе двигателя воздух засасывается в его цилиндры двумя потоками: через воздушный фильтр 5 во впускную полость испарителя жидкого топлива и через воздухоочиститель 13 во впускную трубу 8. Спиральный или другой формы гигроскопический элемент 7 испарителя 1 пропитан жидким топливом, поэтому воздух, проходя сквозь узкие щели этого элемента, перенасыщается парами топлива и собирается в виде переобогащенного горючего газа в камере-накопителе 2. Далее газ через газоотводную трубку 14 поступает в уловитель 4 тяжелых капель, где производится его осушка, и распределяется по газовым форсункам 11 смесителя 3. Здесь происходит окончательная подготовка ТВС путем смешения в диффузорах 10 переобогащенного газа с воздухом в оптимальных для каждого режима соотношениях.

В зависимости от загрузки ДВС, задаваемой положением дроссельной заслонки 15, осуществляется автоматическое регулирование состава ТВС. При малой загрузке дроссельная заслонка прикрыта, как это показано на чертеже, а диффузоры 10 находятся в положении, обеспечивающем минимальное проходное сечение для воздушного потока в смесителе. Этому случаю отвечает работа ДВС на обогащенной рабочей смеси. При росте загрузки (дроссельная заслонка открывается) возрастает разрежение во впускном коллекторе двигателя и перепад давления по обе стороны диффузоров 10; это приводит к перемещению диффузоров по потоку и сжатию пружины 12, при которых проходное сечение воздушного канала смесителя увеличивается, а рабочая смесь обедняется.

Формула изобретения

1. Способ подготовки топливовоздушной смеси путем испарения жидкого топлива в потоке воздуха с образованием горючего газа и смешения последнего с дополнительным потоком воздуха, включающий операцию удаления из потока тяжелых неиспарившихся капель жидкого топлива, отличающийся тем, что неиспарившиеся капли удаляют из потока горючего газа перед смешением его с дополнительным потоком воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение горючего газа с дополнительным потоком воздуха осуществляют в нескольких параллельно размещенных воздушных каналах регулируемого проходного сечения.

3. Устройство подготовки топливовоздушной смеси, содержащее испаритель жидкого топлива в потоке воздуха с камерой-накопителем, образуемого при испарении горючего газа, смеситель горючего газа с дополнительным потоком воздуха и уловитель тяжелых капель неиспарившегося топлива, отличающееся тем, что уловитель капель размещен между камерой-накопителем горючего газа и смесителем горючего газа с дополнительным потоком воздуха.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что испаритель жидкого топлива выполнен в виде патрубка, окруженного камерой-накопителем горючего газа и снабженного воздушным фильтром, внутри которого размещен гигроскопический элемент, формирующий многослойную щелевую структуру для потока воздуха, и устройство для пропитки его топливом.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что гигроскопический элемент выполнен в виде одно- или многозаходной спирали, внутренние витки которой погружены в топливную ванночку, размещенную под испарителем.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что устройство для пропитки гигроскопического элемента топливом выполнено в виде одной или нескольких топливных форсунок, размещенных в воздушном потоке испарителя перед гигроскопическим элементом.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что смеситель горючего газа дополнительным потоком воздуха выполнен в виде встроенного во впускную трубу блока диффузоров и газовых форсунок саморегулируемого проходного сечения по воздуху.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок диффузоров выполнен с возможностью их обратимого осевого перемещения под воздействием общей пружины и перепада давления, а газовые форсунки закреплены неподвижно вдоль осей диффузоров таким образом, что при отсутствии перепада давления выходные сечения форсунок располагаются вблизи критического сечения диффузоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1