способ и устройство для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии, подаваемой в карбюраторные двс

Формула изобретения

1. Способ дозирования, приготовления и подачи топливно-водной эмульсии в карбюраторные ДВС, заключающийся в смешивании топлива и воды, отличающийся тем, что топливо и вода поступают в дозатор в режиме всасывания штатным топливным насосом, смешивание топлива и воды осуществляется взаимным пересечением потоков в правой и левой винтовых канавках с последующим эмульгированием в смесителе, удаление неиспользованной эмульсии из штатной топливной системы осуществляется в режиме всасывания штатным топливным насосом и управляется посредством электрогидравлических клапанов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление подачей воды в дозатор и смеситель в зависимости от режимов работы ДВС осуществляют электрогидравлическим клапаном, срабатывающим на сигнал датчика давления, встроенного в обратный топливопровод с входом в дозатор и смеситель.

3. Устройство для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии, подаваемой в карбюраторные ДВС, содержащее корпус, дозатор и смеситель, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде цилиндра, имеющего правую и левую винтовые канавки, причем отношение площадей поперечного сечения указанных канавок соответствует процентному отношению подачи смешиваемых компонентов.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что винтовая канавка для подачи топлива и винтовая канавка для подачи воды имеют навивку взаимно противоположного направления и таким образом формируют пересечение потоков.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что смеситель имеет два боковых продольно расположенных канала и один центральный канал, который проходит вдоль оси смесителя, и указанные боковые и центральный каналы сообщаются посредством полости, имеющей конфигурацию, вызывающую процесс кавитации.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в продольно расположенных каналах установлены винтовые направляющие потоков.

7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что в местах пересечения винтовых канавок выполнены короткие каналы, имеющие сечение, не превышающее наименьшую площадь поперечного сечения винтовых канавок и соединяющие винтовые канавки с боковыми продольными каналами.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что смеситель размещен в центральном канале.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), но главным образом к способам и устройствам для дозирования, приготовления и подачи топливно-водной эмульсии в штатную топливную систему карбюраторных ДВС.

Особенностью заявленного способа и устройства является использование штатного насоса низкого давления с механическим приводом, подающего топливо в карбюратор. В связи с этим устройство для приготовления топливно-водной смеси должно относиться к статическому типу преимущественно лабиринтного вида и быть малообъемным. В этом случае на процесс смешивания затрачивается минимальная энергия.

Достоинства топливно-водной смеси, используемой в качестве топлива для ДВС, хорошо известны: экономия природного горючего, улучшение экологических показателей, повышение термического КПД, использование низкооктановых топлив при высоких степенях сжатия без детонации.

Также известны следующие способы увлажнения топливовоздушной смеси.

Способ увлажнения топливовоздушной смеси распылением воды (например, патент RU 2092709 С1; 10.10.97).

Способ насыщения топливовоздушной смеси парами воды, получаемыми за счет тепла выхлопных газов (например, патент RU 2136942 С1; 10.09.99).

Способ, использующий прямое впрыскивание воды в цилиндры ДВС во время рабочего хода поршня (например, патент RU 2069274 С1; 28.11.96).

Способ насыщения топливной смеси парами воды за счет предварительного образования воздушно-водной смеси и перевода ее в перегретый пар (например, патент RU 2094642 С1; 27.10.97).

Способ увлажнения воздуха, подаваемого компрессором, посредством встречных потоков паров воды и воздуха (например, патент RU 2136041 С1; 25.02.94).

В качестве прототипа заявленного способа принят способ по патенту RU 2099575 С1; 20.12.97, который позволяет получать топливно-водную смесь применительно к дизельным ДВС.

Основным и наиболее существенным недостатком перечисленных способов является их заниженная по сравнению с чистым топливом энергетическая способность.

В соответствии с этим поставлена техническая задача - получение топливно-водной эмульсии без снижения энергетических показателей на всех режимах ДВС.

Получаемый технический результат заключается в том, что наряду с реализацией всех перечисленных выше положительных показателей топливно-водной смеси не происходит снижение мощностных параметров ДВС.

Технический результат достигается способом и устройством для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии, подаваемой в карбюраторные ДВС.

Способ дозирования, приготовления и подачи топливно-водной эмульсии в карбюраторные ДВС заключается в смешивании топлива и воды. Согласно изобретению топливо и вода поступают в дозатор в режиме всасывания штатным топливным насосом, смешивание топлива и воды осуществляется взаимным пересечением потоков в правой и левой винтовых канавках с последующим эмульгированием в смесителе, удаление неиспользованной эмульсии из штатной топливной системы осуществляется в режиме всасывания штатным топливным насосом и управляется посредством электрогидравлических клапанов. Управление подачей воды в дозатор и смеситель в зависимости от режимов работы ДВС можно осуществлять" электрогидравлическим клапаном, срабатывающим на сигнал датчика давления, встроенного в обратный топливопровод с входом в дозатор и смеситель.

Устройство для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии, подаваемой в карбюраторные ДВС, содержит корпус, дозатор и смеситель. Согласно изобретению дозатор выполнен в виде цилиндра, имеющего правую и левую винтовые канавки, причем отношение площадей поперечного сечения указанных канавок соответствует процентному отношению подачи смешиваемых компонентов. Винтовая канавка для подачи топлива и винтовая канавка для подачи воды имеют навивку взаимно противоположного направления и таким образом формируют пересечение потоков. Смеситель имеет два боковых продольно расположенных канала и один центральный канал, который проходит вдоль оси смесителя, и указанные боковые и центральный каналы сообщаются посредством полости, имеющей конфигурацию, вызывающую процесс кавитации. В продольно расположенных каналах установлены винтовые направляющие потоков. В местах пересечения винтовых канавок выполнены короткие каналы, имеющие сечение, не превышающее наименьшую площадь поперечного сечения винтовых канавок, и соединяющие винтовые канавки с боковыми продольными каналами. Смеситель размещен в центральном канале.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 - система для осуществления способа,

фиг.2 - циклограмма срабатывания электрогидравлических клапанов,

фиг.3 а), б) - устройство для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии.

Система, соответствующая заявленному способу, работает следующим образом. При пуске ДВС чистое топливо из топливного бака 1 по топливопроводу 2 поступает через входной штуцер 3 в устройство 4 для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии в режиме всасывания посредством насоса 5 и из насоса 5 поступает в режиме нагнетания в штатный топливопровод 6, соединенный с карбюратором 7 двигателя 8 и имеющий байпасное ответвление 9, соединенное через обратный клапан 10 и электрогидравлический клапан (ЭКГ 1) с входным штуцером 11 устройства 4. Одновременно из карбюратора 7 удаляется неиспользованная топливная эмульсия при открытом электрогидравлическом клапане (ЭКГ 2) и поступает в режиме всасывания через штуцер 11 в устройство 4. При этом электрогидравлический клапан (ЭКГ 3) закрыт. После пуска ДВС электрогидравлический клапан (ЭКГ 2) закрывается и открывается электрогидравлический клапан (ЭКГ 3), через который из емкости 12 вода в режиме всасывания посредством насоса 5 по трубопроводу 13 поступает во входной штуцер 14 устройства 4. Полученная топливная эмульсия выводится через штуцер 16 и далее посредством насоса 5 в режиме нагнетания поступает в штатную топливную систему 6 и в карбюратор 7.

В байпасный топливопровод 9 вмонтирован датчик давления 15, отрегулированный на величину давления при закрытом игольчатом клапане карбюратора 7. По достижении этого давления срабатывает на закрытие электромагнитный клапан (ЭКГ 3). При этом увеличивается составляющая чистого топлива в топливной эмульсии.

На фиг.2 показана циклограмма срабатывания электрогидравлических клапанов на стадиях пуска, эксплуатации и останова ДВС.

Устройство 4 для дозирования и приготовления топливно-водной эмульсии состоит из цилиндрической формы корпуса 17, дозатора 18, смесителя 19, крышки 20. Дозатор 18 выполнен в виде цилиндра, имеющего правую винтовую канавку 21 и левую винтовую канавку 22. Отношение площадей поперечного сечения указанных канавок соответствует процентному отношению подачи смешиваемых компонентов. На торцевой поверхности дозатора 18 выполнены диаметрально расположенный выступ 23, ориентированный на пересечение канавок 21 и 22, и две лыски 24 и 25, ориентированные так же, как и выступ 23, и простирающиеся в осевом направлении на величину, обеспечивающую пересечение с соответствующей канавкой 21 и 22.

Крышка 20 со стороны, обращенной к дозатору 18, имеет диаметрально расположенный паз 26, в который входит выступ 23 дозатора 18. Паз 26 имеет глубину, несколько большую высоты выступа 23, и таким образом между указанным выступом и дном указанного паза существует полость 27, являющаяся центральной. В направлении паза 26 на крышке 20 имеются уступы 28 и 29, которые вместе с соответствующими участками торцевой поверхности образуют боковые полости 30 и 31.

В теле дозатора 18 имеются внутренние продольные каналы 32 и 33, параллельные оси дозатора и отстоящие от нее по обе стороны на некоторую величину, при которой не происходит пересечения указанных каналов. Диаметры каналов 32 и 33 превышают наибольшую ширину пересекающихся канавок 21 или 22. В местах пересечения винтовых канавок 21 и 22 в центре каждого такого пересечения имеются отверстия 34, выходящие в соответствующие внутренние каналы 32 и 33 и имеющие диаметр, не превышающий меньшую ширину пересекающихся канавок 21 или 22.

Крышка 20 имеет центральный штуцер 11, сообщающийся с центральной полостью 27, и два боковых штуцера 3 и 14, сообщающихся соответственно с боковыми полостями 31 и 30.

По оси смесителя проходит центральный канал 35, в котором установлен смеситель 19, доводящий эмульгированную жидкость до нужного качества.

Таким образом, смешение жидкостей в указанном устройстве 4 осуществляется посредством взаимного пересечения потоков в канавках 21 и 22 разветвлением частично эмульгированных потоков каналами 34 с последующим перетеканием в продольные каналы 32 и 33, параллельные осевой линии устройства 4 и отстоящие от нее на возможно большее расстояние, но не пересекающие винтовые канавки 21, 22, и далее попаданием в кавитационную полость 27 и в центральный канал 35 с последующим эмульгированием в смесителе 19. Продольные боковые каналы 32 и 33 и центральный канал 35 сообщаются между собой полостью 27. В боковых каналах 32 и 33 установлены винтовые направляющие 37 смешиваемых потоков.

Центральная полость 27 имеет в направлении, перпендикулярном осевой линии, отражающую поверхность криволинейного профиля и провоцирует кавитационный процесс. В эту полость входит штуцер 11, через который эмульсия циркулирует одновременно с отводом потребляемого объема в топливную систему двигателя через штуцер 16.