Система питания двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к карбюраторным системам питания. Система питания содержит карбюратор, впускной коллектор с установленным на нем корпусом дроссельной заслонки и диффузором. На входе диффузора установлен концентрично малый диффузор, к сужению которого подведен распылитель топлива. На выходе концентрично установлен конус, угол при вершине которого определен из условия требуемой турбулизации воздушного потока за конусом, имеющим зубцы в основании боковой поверхности. Корпус установлен на впускном коллекторе через проставку, диаметр которой превышает диаметр дроссельной заслонки, в верхней части которой имеется диафрагма с зубчатым отверстием. Параметры зубцов конуса и проставки определяются условиями минимальной толщины пленки стекающего по зубцам топлива. Технический результат - более эффективное дробление топлива на мельчайшие капли, что обеспечивает более полное его сгорание. 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к системам питания ДВС, в особенности к карбюраторным системам питания.

Для того чтобы топливо при сгорании выделяло возможно большее количество тепла, оно в известных устройствах раздробляется на мелкие капельки (распыливается), интенсивно перемешивается с воздухом и испаряется. Распыливание топлива в карбюраторах происходит в результате попадания тонкой струи топлива, вытекающего из распылителя, в быстродвижущийся поток воздуха, который разбивает струю топлива на мелкие капли, смешивается с ним и увлекает топливо по впускному трубопроводу в камеру сгорания двигателя [1].

Одним из основных недостатков известных устройств по [1] является недостаточно мелкое дробление и испарение капель топлива, движущегося вместе с воздушным потоком (с одинаковой скоростью), результатом чего является неполное сгорание топлива и, как следствие, повышенные расход последнего и загрязнение окружающей среды.

Известно также устройство, улучшающее качество рабочей смеси за счет использования тепла выхлопных газов [2].

Однако подобные [2] конструктивные усложнения систем питания ДВС не позволяют полностью исключить потери топлива из-за их следующих недостатков: возврат части выхлопных газов в приемный коллектор снижает температуру в цилиндре ДВС, увеличивает содержание окислов азота и продуктов неполного сгорания в выхлопных газах, отбирает часть энергии на дополнительный маршрут части выхлопных газов, снижая полезную мощность двигателя.

Более совершенным техническим решением, принятым в качестве прототипа, является устройство по [3], в котором на входе диффузора перед дроссельной заслонкой установлен малый диффузор, к сужению которого подведен распылитель топлива, а за дроссельной заслонкой выполнен вертикальный впускной канал в виде проставки, за счет чего улучшаются перемешивание и испарение топлива, что повышает экономичность работы двигателя.

Недостатком прототипа является отбрасывание неиспарившихся капель топлива на стенки канала, по которым они стекают в виде достаточно крупных капель.

Новый технический результат предлагаемого изобретения заключается в более эффективном дроблении топлива на мельчайшие капельки, что обеспечивает более полное сгорание топлива.

Это достигается тем, что в системе питания ДВС, содержащей карбюратор, впускной коллектор с установленным на нем корпусом дроссельной заслонки и диффузором, внутри которого концентрично установлен малый диффузор с подведенным к его сужению распылителем топлива и установленной за дроссельной заслонкой проставкой, образующей впускной канал, на выходе малого диффузора установлен концентрично конус, угол при вершине которого определен из условия требуемой турбулизации воздушного потока за конусом, имеющим зубцы в основании боковой поверхности, а между корпусом и проставкой установлена диафрагма с зубчатым отверстием, диаметр которого превышает диаметр отверстия дроссельной заслонки, причем параметры зубцов конуса и диафрагмы определяются условием минимальной толщины пленки стекающего по зубцам топлива.

На чертеже приведена схема построения системы питания ДВС, состоящей из корпуса 1, дроссельной заслонки 2, диффузора 3 и размещенного концентрично на его входе малого диффузора 4. Размеры сечений диффузоров по их оси определены из оптимальных аэродинамических условий засасывания и движения воздушного потока и топлива. В узкую часть диффузора 4 подведен от карбюратора (на чертеже не показан) распылитель топлива 5, а на выходе малого диффузора 4 установлен конус 6 с зубцами в нижней части его боковой поверхности. Угол при вершине конуса определен из условия максимальной турбулизации потока при смешивании его частей, проходящих снаружи и изнутри малого диффузора 4.

Ниже дроссельной заслонки 2 в корпусе 1 установлена диафрагма 7 с зубчатым отверстием, параметры зубьев которой так же, как и конуса 6, определены условиями минимальной толщины стекающей по их зубцам пленки топлива. Под диафрагмой 7 установлена образующая впускной канал проставка 8, диаметр и высота которой также определены условиями оптимального испарения топлива на входе во впускной коллектор 9 ДВС.

Работа системы питания заключается в следующем.

По мере открытия дроссельной заслонки 2 увеличивается разрежение в диффузорах 3 и 4, благодаря чему в малый диффузор 4 засасывается топливо через распылитель топлива 5 и воздух в диффузор 3, по которому воздушный поток проходит внутри и снаружи малого диффузора 4.

Вследствие разных скоростей частей потока, определяемых, в частности, дополнительным сопротивлением конуса 6, на выходе малого диффузора 4 происходит интенсивная турбулизация воздушного потока, из-за соударения его частей, имеющих разные векторы как по величине, так и по направлению. Распыленное топливо в виде относительно крупных капель попадает на конус 6, в нижней зубчатой части которого эта топливовоздушная смесь встречается с потоком воздуха, обтекающего малый диффузор 4 снаружи. При этом на зубцах конуса 6 происходит тонкое дробление капель топлива, после чего они попадают в эффективно турбулизируемый воздушный поток, снимающий паровую оболочку с их поверхности. При дальнейшем движении топливовоздушной смеси неиспарившиеся капли топлива попадают на наклонную поверхность дроссельной заслонки 2, образуя на ней пленку. Часть топлива движется в виде пленки по стенке канала корпуса 1. Распыление и испарение этих частей топлива происходит за счет стока его мельчайших капель по зубцам диафрагмы 7 и попадания в воздушный поток, интенсивно турбулизованный, благодаря большему диаметру проставки 8 (в частности, за счет эффекта вакуумирования в верхней части проставки), что обеспечивает достаточно полное испарение топлива к его входу во впускной коллектор 9.

Таким образом, в отличие от прототипа, где пленка стекающего по стенкам канала топлива образует достаточно крупные капли, в заявленном предложении с зубцов конуса и диафрагмы падают в вихревой поток мельчайшие капельки, интенсивно испаряясь при этом.

Благодаря изложенному, заявленное предложение позволяет при тех же параметрах мощности ДВС, что и у прототипа, перейти от бензина АИ-93 на бензин А-76 и одновременно уменьшить расход топлива на 10-15% и загрязнение окружающей среды продуктами неполного сгорания.

Источники информации 1. Грибанов В.И. и Орлов В.А. Карбюраторы двигателей внутреннего сгорания. 2-е изд., Л., 1967.

2. Патент РФ 2027055, М.кл.⁶ F 02 M 3/00, 1992.

3. Патент РФ 2073107, М.кл.⁶ F 02 M 29/00, 1992.

Формула изобретения

Система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая карбюратор, впускной коллектор с установленным на нем корпусом дроссельной заслонки и диффузором, внутри которого концентрично установлен малый диффузор с подведенным к его сужению распылителем топлива и установленной за дроссельной заслонкой проставкой, образующей впускной канал, отличающаяся тем, что на выходе малого диффузора установлен концентрично конус, угол при вершине которого определен из условия требуемой турбулизации воздушного потока за конусом, имеющим зубцы в основании боковой поверхности, а между корпусом и проставкой установлена диафрагма с зубчатым отверстием, диаметр которого превышает диаметр отверстия дроссельной заслонки, причем параметры зубцов конуса и диафрагмы определяются условием минимальной толщины пленки стекающего по зубцам топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1