Устройство распределенного впрыска для двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет приготовить качественную однородную горючую смесь, повысить кпд двигателя. Устройство распределенного впрыска для двигателя внутреннего сгорания содержит датчик массового расхода воздуха, впускной коллектор с ресивером и дроссельной заслонкой, топливные форсунки, электронный блок управления. Впускной коллектор снабжен патрубком. Патрубок с одного конца имеет разветвления по числу цилиндров двигателя, с другого конца снабжен дополнительной заслонкой. Дополнительная и дроссельная заслонки имеют общую связь в виде оси вращения. Разветвления патрубка размещены на выпускном коллекторе двигателя с возможностью нагрева. Концы разветвлений патрубка установлены в штатные места топливных форсунок. На патрубке, в начальной части разветвлений, установлены топливные форсунки. Места установок форсунок снабжены термоизолирующими вставками. 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива или горючей смеси для двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобильной технике.

Уже известно устройство распределенного впрыска (R) - жетроник (Серия: Топливные системы иностранных автомобилей. Система впрыска бензина. Изд. "ПОНЧиК", 1999 г.).

Известное устройство позволяет приготовить качественную горючую смесь, однако полного испарения топлива не достигается.

Уже известно выбранное заявителем в качестве прототипа устройство распределенного впрыска для двигателей внутреннего сгорания, содержащее датчик массового расхода воздуха, впускной коллектор с ресивером и дроссельной заслонкой, топливные форсунки, электронный блок управления, (см. Волгин С.Н. , Игнатов А.П., Косарев С.Н. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию автомобилей. М.: Изд. "Третий Рим", стр. 147-150).

Данное устройство позволяет получать качественную смесь на всех режимах. Однако недостатком известного устройства является неполное испарение смеси.

Задача заявленного изобретения направлена на получение однородной горючей смеси, повышение кпд двигателя.

Задача достигается за счет того, что в известном устройстве распределенного впрыска для двигателя внутреннего сгорания, содержащем датчик массового расхода воздуха, впускной коллектор с ресивером и дроссельной заслонкой, топливные форсунки, электронный блок управления, согласно изобретению впускной коллектор снабжен патрубком, патрубок с одного конца имеет разветвления по числу цилиндров двигателя, с другого конца снабжен дополнительной заслонкой, дополнительная и дроссельная заслонки имеют общую связь в виде оси вращения, разветвления патрубка размещены на выпускном коллекторе двигателя с возможностью нагрева, концы разветвлений патрубка установлены в штатные места топливных форсунок, на патрубке, в начальной части разветвлений, установлены топливные форсунки, места установок форсунок снабжены термоизолирующими вставками.

На фиг.1 изображено устройство в разрезе, на фиг.2 - патрубок, вид сверху.

Устройство распределенного впрыска содержит впускной коллектор 1, датчик 2, заслонку 3, топливные форсунки 4, патрубок 5 с разветвлениями 7 и дополнительной заслонкой 6, разветвления 7 проложены по выпускному коллектору 8, концы разветвлений установлены в штатные места топливных форсунок 9, топливные форсунки 4 установлены на патрубке 5 в начальной части разветвлений 7, посадочные места топливных форсунок 10 снабжены термоизолирующими вставками 11.

Работа устройства Алгоритм работы устройства практически аналогичен существующим системам впрыска. Отличие в том, что топливо распыляется форсунками 4 в патрубок 5. Разветвления 7 патрубка 5 проложены по выпускному коллектору 8 или могут быть размещены внутри него. Это позволит производить быстрый и достаточный нагрев разветвлений 7 выхлопными газами двигателя 12. Требуемый нагрев разветвлений 7 находится в пределах 200-250^oС. Такой нагрев выхлопные газы обеспечат с учетом, что коэффициент теплообменника всегда меньше 1. Ведь в предлагаемом устройстве энергия будет затрачиваться в основном на испарение топлива и только малая часть на нагрев воздуха, идущего по дополнительному патрубку.

Распыленное форсунками 4 топливо, попадая на сильно горячую поверхность разветвлений 7, испаряется, для увеличения площади испарения внутри разветвлений 7 возможна установка перегородок с сохранением общей площади поперечного сечения разветвлений 7.

Испарившееся топливо потоком чистого воздуха, поступающего в патрубок 5 через дополнительную заслонку 6, или золотник добавочного воздуха 14, на режимах пуска и прогрева, уносится к цилиндрам двигателя 12.

Ближе к впускному клапану 13 воздух, насыщенный парами топлива, подвергается смешиванию с основным потоком воздуха, идущим по впускному коллектору 1.

Сильный нагрев смеси в дополнительном патрубке 5 необходим для быстрого и полного испарения всех фракций топлива. Такой нагрев не может привести к самовоспламенению смеси по причинам: 1. Температура самовоспламенения бензина находится в пределах 470-500^oС.

2. При сильном обогащении смеси, большем, чем 1 кг топлива на 4 кг воздуха, смесь не воспламеняется даже принудительно.

В предложенном варианте обогащение еще больше. Практически, воздух необходим для создания движения паров топлива.

Количественное соотношение потоков воздуха, идущего по впускному коллектору 1 и патрубку 5, определяется их проходным сечением. Примерное соотношение площадей сечений впускного коллектора 1 и патрубка 5 будет находиться в пределах 10 к 1 соответственно. Такое соотношение соблюдается и для площадей заслонок 3 и 6 соответственно.

Отмечаем, что небольшой перегрев паров топлива в патрубке 5 будет приносить положительный эффект. По законам "перегретого" пара он не сконденсируется до момента, когда его температура не понизится до температуры "насыщенного" пара. Поэтому желательно его немного перегревать перед процессом смешивания с основным потоком воздуха, идущего по коллектору 1. При смешивании с холодным воздухом за короткое время, отводимое для смесеприготовления, он не сможет понизить свою температуру конденсации из-за тяжелых фракций топлива.

Для исключения паровых пробок в топливных форсунках 4 их посадочные места снабжены термоизолирующими вставками 11.

Использование для нагрева разветвлений 7 выхлопных газов позволяет не только испарить топливо, но и ускорить выход двигателя на тепловой режим. Это связано с тем же принципом "перегретого" пара. Даже если стенки цилиндров будут холодные, а выхлопные газы создадут перегрев паров топлива, то конденсации не будет происходить по указанным выше причинам.

Важен вопрос инерции топливовоздушной смеси, идущей по патрубку 5. Как уже отмечалось, в патрубке 5 будет образовываться пар. Парообразное состояние топлива близко по своим свойствам к "реальным" газам. Следовательно, инерционность пара и воздуха будет одинаковой. На основании этого можно с высокой достоверностью утверждать, что запаздывание топлива для подачи в цилиндры не будет происходить. Отсутствию запаздывания будет способствовать и одинаковая разность давлений в начальной и конечной частях впускного коллектора 1 и патрубка 5, а также примерно одинаковая их протяженность.

Забор воздуха во впускной коллектор 1 и патрубок 5 осуществляется после датчика массового расхода воздуха 2. Следовательно, датчик 2 будет контролировать общий расход воздуха независимо от того, каким трактом 1 или 5 он будет поступать к двигателю 12.

Дроссельная заслонка 3 и дополнительная 6 жестко закреплены на общей оси вращения. Управляющее усилие им передается одновременно от педали акселератора.

Наличие обратной связи в виде датчика кислорода 15 позволяет применить данное устройство и получить экономию топлива без внесения каких-либо изменений в программу электронного блока управления.

Пример.

В результате улучшения смесеприготовления в цилиндрах двигателя будет более полное сгорание топлива. Датчик кислорода 15 выдает сигнал о недостатке кислорода. Этот сигнал воспринимается электронным блоком управления как сигнал об избытке топлива, подаваемого в цилиндры 12. Следовательно, необходимо произвести корректировку длительности импульса впрыска в сторону уменьшения. Чем короче будут импульсы впрыска, тем больше экономия топлива.

Приведенный пример рассмотрен как вариант применения устройства на существующих схемах впрыска. Но это не означает, что его нельзя применять на других модификациях инжекторных схем. Для применения достаточно перепрограммировать память блока управления на требуемое соотношение топливо - воздух. Лучше всего установить соотношение 1 к 15, но с учетом более качественного смесеприготовления.

При установке данной системы впрыска необходимость в нейтрализаторе отпадает. Содержание СО и углеводородов будет значительно ниже всех самых строгих стандартов.

Формула изобретения

Устройство распределенного впрыска для двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик массового расхода воздуха, впускной коллектор с ресивером и дроссельной заслонкой, топливные форсунки, электронный блок управления, отличающееся тем, что впускной коллектор снабжен патрубком, патрубок с одного конца имеет разветвления по числу цилиндров двигателя, с другого конца снабжен дополнительной заслонкой, дополнительная и дроссельная заслонки имеют общую связь в виде оси вращения, разветвления патрубка размещены на выпускном коллекторе двигателя с возможностью нагрева, концы разветвлений патрубка установлены в штатные места топливных форсунок, на патрубке в начальной части разветвлений установлены топливные форсунки, места установок форсунок снабжены термоизолирующими вставками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2