система питания двигателя внутреннего сгорания
Классы МПК: | F02M1/16 прочие средства для обогащения горючей смеси при запуске; заливочные краники; применение различного топлива для запуска и нормальной работы F02N17/00 Прочие средства для запуска; вспомогательные средства, не отнесенные к другим рубрикам |
Автор(ы): | Гурьянов А.В. |
Патентообладатель(и): | Гурьянов Александр Владимирович, Резник Геннадий Яковлевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-02-23 публикация патента:
10.01.2002 |
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к средствам, обеспечивающим запуск двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Изобретение позволяет при его использовании снизить затраты электроэнергии и топлива при запуске ДВС в условиях низких температур окружающей среды. Система питания ДВС содержит карбюратор, впускной трубопровод, топливный бак, связанный линией подачи топлива с входом карбюратора. Линия подачи топлива в карбюратор включает подкачивающий насос, вход которого через соединительный трубопровод и топливный фильтр сообщен с топливным баком. Выход подкачивающего насоса через соединительный трубопровод соединен с карбюратором. Система включает также пусковое топливоподающее устройство, электромагнитный клапан, емкость, блок управления, генератор напряжения ультразвукового диапазона и источник постоянного напряжения. Пусковое топливоподающее устройство содержит сосуд, пьезоэлектрическую пластинку, регулятор верхнего допустимого уровня топлива в сосуде, например поплавковый, датчик нижнего допустимого уровня топлива в сосуде, патрубок для подачи топлива, трубопровод для подачи воздуха и соединенный с верхней частью сосуда выходной трубопровод. 21 з. п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая карбюратор, связанный с впускным трубопроводом посредством топливоподающего элемента и с топливным баком посредством линии подачи топлива, пусковое топливоподающее устройство, источник постоянного напряжения и блок управления, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит генератор напряжения ультразвукового диапазона, электромагнитный клапан и емкость, пусковое топливоподающее устройство выполнено в виде сосуда, снабженного, по крайней мере, одним ультразвуковым преобразователем, подключенным к выходу генератора напряжения ультразвукового диапазона, регулятором верхнего уровня топлива, датчиком нижнего допустимого уровня топлива, выход которого соединен с управляющим входом нормально разомкнутого ключа, патрубком для подачи топлива, трубопроводом для подачи воздуха, а также, по крайней мере, одним выходным трубопроводом, вход емкости связан с линией подачи топлива в карбюратор, выход емкости через электромагнитный клапан соединен с патрубком подачи топлива в сосуд пускового топливоподающего устройства, входное отверстие трубопровода для подачи воздуха и выходное отверстие выходного трубопровода расположены во впускном трубопроводе последовательно вдоль направления потока воздуха, при этом выходной конец выходного трубопровода расположен под углом 45-90o к оси топливоподающего элемента карбюратора, незаземленный вывод источника постоянного напряжения подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с незаземленным выводом электромагнитного клапана, а второй его вывод через нормально разомкнутый ключ соединен с незаземленным выводом цепи питания генератора напряжения ультразвукового диапазона. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления выполнен в виде спаренных между собой двух переключателей на три положения, при этом подвижные контакты переключателей электрически соединены между собой и являются входом блока управления, соединенные между собой второй и третий неподвижные контакты первого переключателя являются первым выходом блока управления, вторым выходом которого является третий неподвижный контакт второго переключателя. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что объем емкости не менее чем в пять раз больше части внутреннего объема сосуда пускового топливоподающего устройства, которая соответствует максимально допустимому уровню топлива в нем. 4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве емкости используется топливный фильтр. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что регулятор верхнего уровня топлива в сосуде пускового топливоподающего устройства выполнен в виде поплавкового регулятора уровня, а датчик нижнего допустимого уровня топлива выполнен в виде бесконтактного датчика положения поплавка регулятора уровня. 6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что в качестве бесконтактного датчика положения поплавка регулятора уровня используется оптоэлектронный датчик. 7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что в качестве бесконтактного датчика положения поплавка регулятора уровня используется датчик магнитного поля, а поплавок снабжен постоянным магнитом. 8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что ультразвуковой преобразователь выполнен в виде прямоугольной или круглой пьезоэлектрической пластинки. 9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что пьезоэлектрическая пластинка расположена на внешней поверхности дна сосуда пускового топливоподающего устройства и в акустическом контакте с ним. 10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что дно сосуда пускового топливоподающего устройства выполнено из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в топливе, находящемся в сосуде, при этом на внутренней стороне дна сосуда напротив пьезоэлектрической пластинки выполнена сферическая лунка, диаметр которой не меньше диаметра окружности, описанной вокруг пьезоэлектрической пластинки. 11. Система по п. 8, отличающаяся тем, что пьезоэлектрическая пластинка расположена на внутренней поверхности дна сосуда пускового топливоподающего устройства. 12. Система по п. 9, или 10, или 11, отличающаяся тем, что внутри сосуда выше максимально допустимого уровня топлива в нем установлена перегородка, разделяющая внутренний объем сосуда на две расположенные одна над другой полости, сообщающиеся между собой посредством патрубка, закрепленного в перегородке так, что его ось проходит через точку пересечения диагоналей или центр пьезоэлектрической пластинки, а также посредством сквозных отверстий, выполненных в перегородке. 13. Система по п. 8, отличающаяся тем, что пьезоэлектрическая пластинка установлена на внешней боковой поверхности сосуда пускового топливоподающего устройства, при этом участок боковой стенки сосуда, расположенный напротив пьезоэлектрической пластинки, выполнен с криволинейным профилем, обращенным выпуклостью наружу. 14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что криволинейный профиль соответствует профилю участка параболического цилиндра. 15. Система по п. 13, отличающаяся тем, что криволинейный профиль соответствует профилю участка кругового цилиндра. 16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что выходной трубопровод соединен с верхней частью сосуда пускового топливоподающего устройства. 17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что выходной трубопровод выполнен плавноизогнутым. 18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что выходной трубопровод выполнен в виде вертикально установленного патрубка с отражателем на конце и соединенного с ним под углом 30-70o бокового патрубка. 19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что нижняя часть вертикально установленного патрубка выполнена плавно расширяющейся сверху вниз. 20. Система по п. 1, отличающаяся тем, что генератор напряжения ультразвукового диапазона выполнен в виде генератора гармонических колебаний 2-10 МГц. 21. Система по п. 1, отличающаяся тем, что генератор напряжения ультразвукового диапазона выполнен в виде генератора радиоимпульсов со скважностью, регулируемой в диапазоне от 1,5 до 4,0. 22. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сосуд пускового топливоподающего устройства содержит n - 1 вертикальных перегородок, разделяющих внутренний объем сосуда на n полостей, сообщающихся с трубопроводом для подачи воздуха, и с полостью, в которой размещен регулятор верхнего уровня топлива, при этом на дне каждой полости установлен ультразвуковой преобразователь, а верхняя зона каждой полости через соответствующий выходной трубопровод связана с впускным трубопроводом, причем открытые концы выходных трубопроводов расположены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга относительно оси топливоподающего элемента карбюратора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к средствам, обеспечивающим запуск двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Разработка систем питания ДВС, обеспечивающих при низком расходе топлива и электроэнергии бортовой сети быстрый и надежный их запуск в условиях низких температур окружающей среды, является предметом повышенного коммерческого интереса. Из предшествующего уровня техники известны попытки решения проблемы запуска ДВС при низких температурах окружающей среды по некоторым перечисленным выше аспектам. Так, в авторском свидетельстве SU-А1-1605010, 1990 описана система впуска ДВС, в которой используется общая для всех цилиндров дополнительная смесительная камера с дополнительной топливной форсункой и подключенная к источнику сжатого воздуха. В результате высокой скорости воздуха, подаваемого в дополнительную смесительную камеру, происходит не только достаточно хорошее смешение его с топливом, но и частичное испарение последнего. Кроме того, дополнительное обогащение подаваемой в цилиндры топливовоздушной смеси обеспечивается тем, что топливо из основных топливных форсунок подается под углом к высокоскоростному потоку топливовоздушной смеси, поступающему из дополнительной смесительной камеры. В результате пересечения потоков происходит дополнительное диспергирование топлива, поступающего из основных топливных форсунок, иными словами, уменьшается расход дополнительного топлива при запуске. Однако данное техническое решение не обеспечивает ни высокой дисперсности жидкой фазы в топливовоздушной смеси, ни высокого содержания в ней паров топлива. В результате не обеспечивается быстрый запуск ДВС при низких температурах окружающей среды. Кроме того, необходимость использования источника сжатого воздуха (баллона, компрессора) существенно ограничивает область использования известной системы. Одним из основных направлений решения задачи по облегчению запуска ДВС при низких температурах окружающей среды является использование энергии бортовой электросети. Так, в патенте SU-303602, 1968 энергия бортовой электросети используется для нагрева подаваемого воздуха, а в патенте DЕ-С3-2057972 осуществляется нагрев топлива в самих форсунках. Из предшествующего уровня техники известна также система питания ДВС (SU-A1-1636584, 1991), взятая в качестве прототипа и содержащая установленный на впускном трубопроводе карбюратор, пусковое топливоподающее устройство, топливный насос, вход которого через фильтр связан с топливным баком, а выход топливного насоса соединен с входом карбюратора и входом распределителя подачи топлива, первый выход которого посредством возвратного трубопровода соединен с топливным баком, а второй выход посредством трубопровода соединен с входом пускового топливоподающего устройства, включающем испарительную камеру и элемент с выходными отверстиями. Недостаток известной системы питания ДВС заключается в том, что ее использование связано с большим расходом электрической энергии, поскольку топливо, подаваемое карбюратором, не вовлекается в процесс образования паровоздушной смеси. В результате для надежного запуска ДВС необходимо осуществлять нагрев достаточно большого количества избыточного топлива, поступающего на вход карбюратора. Кроме того, в системе не предусмотрено автоматического предпускового заполнения испарительной камеры топливом, что приводит к увеличению времени запуска ДВС. Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по снижению затрат электроэнергии при запуске ДВС в условиях низких температур окружающей среды при одновременном уменьшении времени запуска и более эффективном использовании топлива, поступающего из карбюратора. Поставленная задача решена тем, что система питания ДВС, содержащая карбюратор, связанный с впускным трубопроводом посредством топливоподающего элемента и с топливным баком посредством линии подачи топлива, пусковое топливоподающее устройство, источник постоянного напряжения и блок управления, согласно изобретению дополнительно содержит генератор напряжения ультразвукового диапазона, электромагнитный клапан и емкость, пусковое топливоподающее устройство выполнено в виде сосуда, снабженного, по крайней мере, одним ультразвуковым преобразователем, подключенным к выходу генератора напряжения ультразвукового диапазона, регулятором верхнего уровня топлива, датчиком нижнего допустимого уровня топлива, выход которого соединен с управляющим входом нормально разомкнутого ключа, патрубком для подачи топлива, трубопроводом для подачи воздуха, а также, по крайней мере, одним выходным трубопроводом, вход емкости связан с линией подачи топлива в карбюратор, выход емкости через электромагнитной клапан соединен с патрубком подачи топлива в сосуд пускового топливоподающего устройства, входное отверстие трубопровода для подачи воздуха и выходное отверстие выходного трубопровода расположены во впускном трубопроводе последовательно вдоль направления потока воздуха, при этом выходной конец выходного трубопровода расположен под углом 45-90o к оси топливоподающего элемента карбюратора, незаземленный вывод источника постоянного напряжения подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с незаземленным выводом электромагнитного клапана, а второй его вывод через нормально разомкнутый ключ соединен с незаземленным выводом цепи питания генератора напряжения ультразвукового диапазона. Кроме того- блок управления выполнен в виде спаренных между собой двух переключателей на три положения, при этом подвижные контакты переключателей электрически соединены между собой и являются входом блока управления, соединенные между собой второй и третий неподвижные контакты первого переключателя являются первым выходом блока управления, вторым выходом которого является третий неподвижный контакт второго переключателя;
- объем емкости не менее чем в пять раз больше части внутреннего объема сосуда пускового топливоподающего устройства, которая соответствует максимально допустимому уровню топлива в нем;
- в качестве емкости используется топливный фильтр;
- регулятор верхнего уровня топлива в сосуде пускового топливоподающего устройства выполнен в виде поплавкового регулятора уровня, а датчик нижнего допустимого уровня топлива выполнен в виде бесконтактного датчика положения поплавка регулятора уровня;
- в качестве бесконтактного датчика положения поплавка регулятора уровня используется оптоэлектронный датчик;
- в качестве бесконтактного датчика положения поплавка регулятора уровня используется датчик магнитного поля, а поплавок снабжен постоянным магнитом;
- ультразвуковой преобразователь выполнен в виде прямоугольной или круглой пьезоэлектрической пластинки;
- пьезоэлектрическая пластинка расположена на внешней поверхности дна сосуда пускового топливоподающего устройства и в акустическом контакте с ним;
- дно сосуда пускового топливоподающего устройства выполнено из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в топливе, находящемся в сосуде, при этом на внутренней стороне дна сосуда напротив пьезоэлектрической пластинки выполнена сферическая лунка, диаметр которой не меньше диаметра окружности, описанной вокруг пьезоэлектрической пластинки;
- пьезоэлектрическая пластинка расположена на внутренней поверхности дна сосуда пускового топливоподающего устройства;
- внутри сосуда выше максимально допустимого уровня топлива в нем установлена перегородка, разделяющая внутренний объем сосуда на две расположенные одна над другой полости, сообщающиеся между собой посредством патрубка, закрепленного в перегородке так, что его ось проходит через точку пересечения диагоналей или центр пьезоэлектрической пластинки, а также посредством сквозных отверстий, выполненных в перегородке;
- пьезоэлектрическая пластинка установлена на внешней боковой поверхности сосуда пускового топливоподающего устройства, при этом участок боковой стенки сосуда, расположенный напротив пьезоэлектрической пластинки, выполнен с криволинейным профилем, обращенным выпуклостью наружу;
- криволинейный профиль соответствует профилю участка параболического цилиндра;
- криволинейный профиль соответствует профилю участка кругового цилиндра;
- выходной трубопровод соединен с верхней частью сосуда пускового топливоподающего устройства;
- выходной трубопровод выполнен плавноизогнутым;
- выходной трубопровод выполнен в виде вертикально установленного патрубка с отражателем на конце и соединенного с ним под углом 30-70o бокового патрубка;
- нижняя часть вертикально установленного патрубка выполнена плавно расширяющейся сверху вниз;
- генератор напряжения ультразвукового диапазона выполнен в виде генератора гармонических колебаний 2-10 МГц;
- генератор напряжения ультразвукового диапазона выполнен в виде генератора радиоимпульсов со скважностью, регулируемой в диапазоне от 1,5 до 4,0;
- сосуд пускового топливоподающего устройства содержит n-1 вертикальные перегородки, разделяющие внутренний объем сосуда на n полостей, сообщающихся с трубопроводом для подачи воздуха и с полостью, в которой размещен регулятор верхнего уровня топлива, при этом на дне каждой полости установлен ультразвуковой преобразователь, а верхняя зона каждой полости через соответствующий выходной трубопровод связана с впускным трубопроводом, причем открытые концы выходных трубопроводов расположены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга относительно оси топливоподающего элемента карбюратора. Такое выполнение системы питания ДВС исключает необходимость расхода электроэнергии при приведении ее в исходное состояние для запуска, обеспечивает при экономичном расходе электроэнергии высокую дисперсность, однородность и устойчивость (в виде тумана) топливовоздушной смеси при запуске с возможностью регулирования содержания в ней паровой фазы в широких пределах, а также обеспечивает при запуске частичное вовлечение топлива, поступающего из карбюратора, в процесс формирования топливовоздушной смеси. Последнее обстоятельство обеспечивает снижение расхода топлива через пусковое топливоподающее устройство, а следовательно, снижает расход электроэнергии при запуске ДВС в условиях низких температур окружающей среды. Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной выше совокупностью существенных признаков требуемого технического результата. На фиг. 1 изображена схематично предлагаемая система питания ДВС; на фиг. 2 - вариант выполнения пускового топливоподающего устройства; на фиг. 3 - вариант выполнения емкости пускового топливоподающего устройства; на фиг. 4 - вариант выполнения емкости пускового топливоподающего устройства с двумя выходными патрубками (вид сверху, частичный разрез). Система питания ДВС содержит карбюратор 1, впускной трубопровод 2, топливный бак 3, связанный линией подачи топлива с входом карбюратора 1. Линия подачи топлива в карбюратор 1 включает подкачивающий насос 4, вход которого через соединительный трубопровод 5 и топливный фильтр 6 сообщен с топливным баком 3. Выход подкачивающего насоса 4 через соединительный трубопровод 7 соединен с карбюратором 1. Система включает также пусковое топливоподающее устройство 8, электромагнитный клапан 9, емкость 10, блок 11 управления, генератор 12 напряжения ультразвукового (УЗ) диапазона и источник 13 постоянного напряжения, например аккумулятор бортовой сети транспортного средства. Пусковое топливоподающее устройство 8 содержит сосуд 14, УЗ преобразователь, в предпочтительном варианте он выполнен в виде круглой или прямоугольной пьезоэлектрической пластинки 15, регулятор 16 верхнего допустимого уровня топлива 17 в сосуде 14, например поплавковый, датчик 18 нижнего допустимого уровня топлива 17 в сосуде 14, например оптоэлектронный датчик положения поплавка регулятора 16, патрубок 19 для подачи топлива, трубопровод 20 для подачи воздуха и соединенный с верхней частью сосуда 14 выходной трубопровод 21. Выходной трубопровод 21 включает вертикально расположенный патрубок 22 с отражателем 23, расположенным под углом 30-60o к оси патрубка 22, и с боковым патрубком 24, расположенным под углом
![система питания двигателя внутреннего сгорания, патент № 2178094](/images/patents/291/2178010/934.gif)
![система питания двигателя внутреннего сгорания, патент № 2178094](/images/patents/291/2178023/968.gif)
![система питания двигателя внутреннего сгорания, патент № 2178094](/images/patents/291/2178010/934.gif)
Класс F02M1/16 прочие средства для обогащения горючей смеси при запуске; заливочные краники; применение различного топлива для запуска и нормальной работы
Класс F02N17/00 Прочие средства для запуска; вспомогательные средства, не отнесенные к другим рубрикам