устройство для получения топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Устройство для получения топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания, содержащее бак, топливную, испарительную и воздушную камеры с патрубками подвода топлива, воздуха и отвода топливной смеси, регулятор уровня топлива, перфорированные цилиндрические трубы с адсорбирующим материалом, отличающееся тем, что топливная камера образована верхним и нижним днищами, в расточках которых герметично размещены перфорированные цилиндрические трубки с установленными в них со стороны воздушной камеры завихрителями, при этом упомянутые трубки покрыты снаружи по всей длине адсорбирующим материалом и соединяют полость воздушной камеры с полостью отвода топливной смеси.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулятор уровня топлива установлен выше уровня верхнего днища.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в воздушной камере установлен рассекатель.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полость отвода топливной смеси выполнена с объемом камеры, равным 1,3 - 1,5 объема рабочего цилиндра двигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам питания двигателей внутреннего сгорания и может найти применение в энергетических установках.

В настоящее время одной из актуальных задач является повышение экономичности и снижение токсичности выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания как одного из наиболее распространенных типов двигателей. В определенной мере данная проблема решается совершенствованием конструкции карбюратора, введением цикловой подачи топлива, непосредственным впрыском топлива в головку цилиндра и т.д. [1 и 2].

Однако данные конструктивные решения не позволяют качественно воздействовать на процесс смесеобразования ввиду малого промежутка времени, в течение которого топливо взаимодействует с потоком воздуха для приготовления топливной смеси. Вследствие этого значительная его часть в виде неполных продуктов сгорания выбрасывается в окружающую среду, не обеспечивая требуемые расходные характеристики по топливу, необходимые для совершения данной работы, и ухудшая экологию.

Принципиально новым и эффективным решением проблемы повышения экономичности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является приготовление топливной смеси с использованием адсорбции и испарения. При этом топливо смачивает адсорбционный материал, от которого пропитывается фитиль, а воздушный поток, обтекая последний, "захватывает" пары бензина, образуя топливную смесь на молекулярном уровне. Указанная проблема частично решена в устройстве, содержащем нижнюю камеру жидкого топлива, воздушную камеру, впускной воздушный клапан и верхнюю испарительную камеру, расположенную над нижней камерой. Имеется несколько открытых с двух сторон трубок, в нижней части которых помещен абсорбирующий материал, соприкасающийся с жидким топливом в нижней камере. Внутри трубок по всей их длине проходит фитиль, соприкасающийся с адсорбирующим материалом. Воздух, проходящий через воздушный канал, обдувает фитиль, и жидкое топливо испаряется. Пары топлива фильтруются через пористый материал в испарительной камере [3].

Недостатком данного устройства для образования топливной смеси при помощи испарения и осмоса является потребность в больших поверхностях фитиля, с которым взаимодействует воздух. Так как скорость воздуха во входном патрубке составляет десятки м/с, время контакта его с фитилем недостаточно для обеспечения "захвата" необходимого количества топлива. Проведенные натурные испытания модельного устройства рациональных размеров показали, что такая конструкция обеспечивает работу двигателя только на режиме холостого хода.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего работу на всех режимах при небольших размерах устройства для образования топливной смеси с использованием адсорбции и испарения.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем бак, топливную, испарительную и воздушную камеры с патрубками подвода топлива, воздуха и отвода топливной смеси, регулятор уровня топлива, перфорированные цилиндрические трубки с адсорбирующим материалом, согласно изобретению топливная камера образована верхним и нижним днищами, в расточках которых герметично размещены перфорированные цилиндрические трубки с установленными в них со стороны воздушной камеры завихрителями, при этом упомянутые трубки покрыты снаружи по всей длине адсорбирующим материалом и соединяют полость воздушной камеры с полостью отвода топливной смеси. При этом регулятор уровня топлива установлен выше уровня верхнего днища, в воздушной камере установлен рассекатель, а полость отвода топливной смеси выполнена с объемом камеры, равным 1,3 - 1,5 объема рабочего цилиндра двигателя.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно уменьшение габаритов и веса устройства при обеспечении работы двигателя на всех режимах, достигается за счет циркуляционного обтекания потоком воздуха адсорбирующего материала и размещения топлива в замкнутом пространстве, находящемся под давлением центробежных сил, обусловленных данной циркуляцией. Выполнение выходной полости с объемом 1,3 - 1,5 объема рабочего цилиндра двигателя гарантирует достаточный запас приготовленной топливной смеси для работы двигателя на переходных режимах.

На чертеже изображено устройство для образования топливной смеси с использованием адсорбции и испарения для двигателей внутреннего сгорания, где: 1 - бак; 2 - верхнее днище; 3 - нижнее днище; 4 - перфорированные цилиндрические трубки; 5 - адсорбирующий материал; 6 - уплотнительные элементы; 7 - завихрители; 8 - крышка; 9 - рассекатель; 10 - патрубок подвода воздуха; 1 - патрубок подвода топлива; 12 - регулятор уровня; 13 - дополнительное днище; 14 - патрубок отвода топливной смеси.

Устройство содержит бак 1, в котором размещены верхнее 2 и нижнее 3 днища. В расточках днищ установлены перфорированные цилиндрические трубки 4, на наружную поверхность которых надет адсорбирующий материал 5. Места установки трубок в днищах герметизируются уплотнительными элементами 6. Трубки со стороны подвода воздуха снабжены завихрителями 7. Крышка 8 совместно с верхним днищем образует полость подвода воздуха, в которой расположен рассекатель 9. Воздушный фильтр крепится к патрубку 10. Топливо подводится к патрубку 11 через регулятор уровня 12, расположенный выше уровня верхнего днища 2. Нижнее днище 3 с дополнительным днищем 13 образует выходную полость, в которую выведены цилиндрические трубки 4. Отвод подготовленной топливной смеси осуществляется через патрубок 14.

Устройство работает следующим образом. От топливного насоса бензин через регулятор уровня заполняет полость между днищами 2 и 3, при этом осуществляется пропитка адсорбирующего материала, размещенного на боковой поверхности перфорированных цилиндрических трубок 4.

Воздух, проходя через завихрители 7, получает закрутку (тангенциальную составляющую скорости) и движется вдоль трубок по логарифмической спирали, вследствие чего путь каждой частицы воздуха многократно увеличивается, что обеспечивает ее "насыщение" парами топлива при рациональной высоте трубок, уменьшая габариты и вес устройства. Так как места установки трубок в днищах загерметизированы уплотнительными элементами 6, а регулятор уровня расположен выше верхнего днища, топливо в баке 1 испытывает давление от действия центробежных сил проходящего вдоль трубок воздуха, что, вследствие несжимаемости жидкости, усиливает пропитку адсорбирующего материала и тем самым увеличивает насыщение потока воздуха топливом. Рассекатель 9 обеспечивает равномерный подвод воздуха к цилиндрическим трубкам. Концы цилиндрических трубок 4 выведены в выходную полость, образованную нижним 3 и дополнительным 13 днищами соответственно, объем которой выполнен равным 1,3 - 1,5 объема рабочего цилиндра двигателя, что обеспечивает необходимый запас топливной смеси для плавной работы двигателя на переходных режимах.

Таким образом, устройство для образования топливной смеси с использованием адсорбции и испарения обеспечивает высокую экономичность работы двигателя, экологическую чистоту выхлопных газов при малых габаритах и весе.