Карбюратор двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливорегулирующим приборам двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить КПД двигателя и техническую культуру ДВС, снизить токсичность выхлопов ДВС. Карбюратор двигателя внутреннего сгорания содержит корпус, входное отверстие для подачи топлива и входное отверстие для подачи воздуха, выходное отверстие для подачи топливной смеси в камеры сгорания двигателя. Корпус карбюратора снабжен соединенным с его выходным сечением посредством сильфона устройством в виде камеры. В полости камеры по ее продольной оси установлен стержень. На стержне в трех взаимно перпендикулярных направлениях закреплены излучатели акустических волн, а на торце этого стержня со стороны выходного отверстия корпуса закреплены сетчатые конусы, ориентированные своими вершинами к указанному выходному отверстию. Основания этих сетчатых конусов соединены струнами с телами упомянутых излучателей акустических колебаний. Выходное сечение камеры посредством переходного сильфона соединено с патрубком раздачи обработанной таким образом топливной смеси в камеры сгорания цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Основания конусов и струны оснащены иглами, острия которых ориентированы свободно по ходу потока обрабатываемой топливной смеси. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к топливорегулирующим приборам двигателей внутреннего сгорания и касается конструкции карбюратора ДВС.

В настоящее время широко известны принципиальные направления развития и усовершенствования карбюраторов ДВС, наиболее представительным из которых можно считать карбюратор, содержащий корпус с патрубком входа топливной смеси (горючее + воздух), запорно-регулирующую арматуру и патрубок выхода топливной смеси (воздушно-бензиновой) для подачи смеси в камеры сгорания цилиндров ДВС /1/.

Существенными и очевидными недостатками этого карбюратора являются неэффективная схема регулирования подачи горючего и воздуха, диспергирования топлива при смешивании с воздухом и образование на выходе из карбюратора неустойчивой топливной смеси. Эти технические и технологические недостатки приводят к неполному сгоранию топливной смеси, повышению расхода топлива, токсичному выхлопу ДВС, не соответствующим современной культуре автомобиля.

Наиболее близким по конструктивной сущности и принципу работы является карбюратор ДВС, содержащий корпус, входное отверстие для подачи топлива (горючего) и входное отверстие для подачи окислителя (воздуха), выходное отверстие для подачи топливной смеси в камеры сгорания двигателя /2/.

Существенным недостатком данного карбюратора ДВС является низкая степень дробления горючего при его распылении и смешивании с воздухом, что приводит к образованию мелкокапельной, но не тонкоаэрозольной, смеси и приводит к неполному сгоранию топливной смеси, повышенному расходу горючего и токсичности выхлопных газов ДВС.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении КПД двигателя, снижении расхода горючего, существенном снижении токсичности выхлопов ДВС, повышении технической культуры ДВС.

Этот технический результат достигается за счет подготовки топливной смеси в виде тонкодисперсного аэрозольного потока, поддающегося полному сгоранию в цилиндрах ДВС.

Указанный технический результат достигается выполнением карбюратора ДВС, содержащего корпус, входное отверстие (патрубок) для подачи воздуха (окислителя), выходное отверстие для подачи топливной смеси в камеры сгорания двигателя, при этом корпус снабжен соединенным с его выходным сечением посредством сильфона устройством в виде камеры, в полости которой, по ее продольной оси, установлен стержень, на котором в трех взаимно перпендикулярных направлениях, закреплены излучатели акустических волн, а на торце этого стержня, со стороны выходного отверстия корпуса, закреплены сетчатые конусы, ориентированные своими вершинами к указанному выходному отверстию; основания этих сетчатых конусов соединены струнами с телами упомянутых излучателей акустических колебаний, а выходное сечение камеры посредством переходного сильфона соединено с патрубком раздачи обработанной таким образом смеси в камеры сгорания двигателя.

При этом основания конусов и струны оснащены иглами, острия которых ориентированы по ходу потока обрабатываемой топливной смеси.

Такое конструктивное техническое выполнение карбюратора и позволяет получить указанный эффект при его использовании в ДВС.

Описываемый карбюратор ДВС по своим существенным техническим признакам исследован на соответствие критериям изобретения, в т.ч. критерию уровня решенной технической задачи. При этом во внимание были приняты источники информации в данной области техники. Так, в источниках /3, 4, 5/ выявлено использование отдельных, порознь известных используемых признаков, как наличие дополнительной камеры для обработки топливной смеси; наличие конических отверстий входного и выходного патрубков. Однако формальное наименование известных признаков не порочит признаков изобретения. Действительно, в известных признаках нет указаний на выполнение дополнительной камеры в виде устройства, обеспечивающего за счет наличия соответствующих узлов и деталей, тонкое аэрозольное распыление топливной смеси и поддержание этого качественного состояния топливной смеси до подачи ее на расход в камеры двигателя.

Этот выполненный анализ позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение соответствует критерию его уровня, что позволяет заявителю взять патент на данное техническое решение.

Описываемый карбюратор поясняется на чертежах, где на фиг. 1 показана принципиальная схема карбюратора; на фиг. 2 показано устройство для обработки топливной смеси; на фиг. 3 показано распределение акустических воздействий при подготовке топливной смеси для подачи в камеры сгорания ДВС.

Карбюратор двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1, имеющий входное отверстие 2 для подачи в его полость горючего (топлива), и входное отверстие 3 для подачи в его полость воздуха (окислителя). В этом корпусе идет предварительная регулировка подачи горючего и воздуха в количественном их соотношении (на чертеже детали этого узла не раскрываются ввиду их широкой известности). Корпус 1 посредством переходного, гасящего колебания сильфона 4 соединен своим выходным отверстием (патрубком) 5, служащим для подачи топливной смеси из корпуса 1 в камеры сгорания ДВС, с устройством 6, предназначенным своими функциями и конструктивным выполнением для более полной обработки поступившей из патрубка 5 топливной смеси перед подачей этой топливной смеси в камеры сгорания ДВС.

Для этого устройство выполнено в виде камеры, в полости которой по ее продольной оси установлен стержень 7, конец которого свободен, а хвостовик 8 закреплен во втулке 9, соединенной с помощью пилонов 10 со стенками корпуса устройства 6. На свободном конце стержня 7 закреплен шар 11, с которым и с концом стержня своими вершинами соединены сетчатые конусы 12, ориентированные своими вершинами к отверстию 5, а в основании стержня, у втулки 8, также закреплены сетчатые конусы 13, но ориентированные своими вершинами в обратную сторону. Между этими сетчатыми конусами 12 и 13 протянуты струны 14, соединяющие их основания и боковые стороны, а на струнах и на стенках конусов закреплены иглы 15, ориентированные своими остриями по ходу потока сквозь полость устройства 6 к его выходному отверстию 16, выполненному так же, как и входное отверстие 4, из сильфона. Это сделано для локализации работы устройства 6 и гашения на сильфонах 4 и 16 колебаний от корпуса устройства 6. На стержне 7, у его основания, ближе к втулке 8, закреплены излучатели акустических колебаний, преимущественно в диапазоне ультразвукового диапазона волн, причем излучатель 17 ориентирован по оси X, излучатель 18 - по оси Y, а излучатель 19 - по оси Z. Такое ориентирование тел излучателей по трем осям позволяет излучать акустические колебания в трехмерном пространстве полости корпуса устройства 6, подвергая интенсивному дроблению и диспергированию до аэрозольных фаз обрабатываемую в полости устройства топливную смесь.

Более интенсивное диспергирование достигается при соединении тел излучателей 17, 18, 19 со струнами 14, на которых свободно по ходу потока, от сильфона 4 и выходному раздаточному сильфону 16 ориентированы иглы 15, предназначенные для передачи трехмерных колебаний на обрабатываемую смесь и для передачи аэрозольным фазам и их частицам заряда одного знака, совпадающего со знаком заряда корпуса устройства 6. Это позволяет одновременно задавать обрабатываемой топливной смеси три свойства и эффекта: трехмерными колебаниями возгонять смесь до аэрозольного состояния, введением заряда одного знака удерживать в устойчивом аэрозольном состоянии обрабатываемую смесь, а совместное указанное воздействие на топливную смесь предупреждает коагуляцию ее частиц и позволяет направить через патрубок 20 раздачи топливной смеси в камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания наиболее подготовленную к полному сгоранию смесь.

Работа карбюратора осуществляется следующим образом.

Через входное отверстие 5 подают топливную смесь (смесь горючего и окислителя, например, смесь бензина и воздуха) и далее эффективно обрабатывают поступившую (и непрерывно поступающую) топливную смесь за счет воздействия на нее, как описано выше, излучаемыми в трехмерном пространстве акустическими колебаниями, которые передают на весь объем смеси за счет передачи от излучателей акустических колебаний 17, 18, 19 возмущающего трехмерного акустического воздействия от тел самих излучателей, от стержня 7, его шара 11, от сетчатых конусов 12 и 13, от струн 14 и игл 15 (=!=), где со струн и игл стекают дополнительно к акустическим колебаниям еще и заряды, передаваемые частицам обрабатываемой топливной смеси, что приводит к тому, что такую акустико-электрическую атаку не выдерживает ни одна крупная частица топливной смеси, а превращается во взвешенную аэрозольную фазу (!), которая наиболее эффективно и полно сжигается (сгорает) в камерах сгорания ДВС. Таким же образом можно высокоэффективно обрабатывать и однокомпонентные топлива, например, для дизельных двигателей ДВС.

Испытания и экспериментальная проверка опытного модельного предлагаемого карбюратора ДВС показали (в условиях стенда "Экономайзер" НПО "Русский дизель") снижение расхода горючего при одной и той же установленной мощности с эталонным двигателем (ДВС-20 кВт) с его традиционным карбюратором на 8-14% и при отсутствии токсичного выхлопа. Эти показатели пробные, где не были выбраны оптимальные режимы обработки топливной смеси; по расчетам же экономия горючего должна составить не менее 18% (!), что показывает высокую эффективность предлагаемого карбюратора ДВС.

Источники информации, принятые во внимание 1. И. И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, М.: Машиностроение, 1985.

2. В. И. Борисов, Автомобиль ГАЗ-21 "Волга", М.: Трансп., 1964 - прототип.

3. Автомобиль "ЗАЗ", Киев: Трансиздат, 1974.

4. Двигатель на гибридных топливах "Уфимец", Уфа, 1976, рекл.-выставочн. проспект.

5. Техн. описание карбюратора М-62, Челябинск, 1966.

Формула изобретения

1. Карбюратор двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, входное отверстие для подачи топлива и входное отверстие для подачи воздуха, выходное отверстие для подачи топливной смеси в камеры сгорания двигателя, отличающийся тем, что корпус карбюратора снабжен соединенным с его выходным сечением посредством сильфона устройством в виде камеры, в полости которой по ее продольной оси установлен стержень, на котором в трех взаимно перпендикулярных направлениях закреплены излучатели акустических волн, а на торце этого стержня со стороны выходного отверстия корпуса закреплены сетчатые конусы, ориентированные своими вершинами к указанному выходному отверстию, основания этих сетчатых конусов соединены струнами с телами упомянутых излучателей акустических колебаний, а выходное сечение камеры посредством переходного сильфона соединено с патрубком обработанной таким образом топливной смеси в камеры сгорания цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

2. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что основания конусов и струны оснащены иглами, острия которых ориентированы свободно по ходу потока обрабатываемой топливной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3