СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к системам производства, распределения, и к процессу формирования состава горючей смеси, содержащей распыленное топливо, присадки, воздух, воду, может быть использовано при разработке устройств для приготовления и подачи водно-топливной смеси для систем питания ДВС с распределенным впрыском топлива.

Известно устройство для приготовления и подачи водно-топливной смеси (ВТС) в ДВС посредством прямого смешивания топливной и водной фаз непосредственно перед подачей в ДВС (патент RU 2390649, МПК F02M 25/00, F02B 47/02), которое состоит из топливного бака, впускного трубопровода, бака с водой, магистрали подачи воды, карбюратора, штатного топливного насоса, смесительной емкости, в которой установлен поплавок с запорной иглой, теплообменника и средств автоматизированного управления подачей воды и получения смеси.

Недостатком данного устройства является некачественный процесс приготовления и подачи водно-топливной смеси в смесительной емкости, что вызывает неравномерную работу двигателя на низких оборотах.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система питания ДВС с распределенным впрыском топлива [Пузанков А.Г. Автомобили: Конструкция, теория и расчет: учебник. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 544 с. - С. 112], включающая топливный насос, топливный фильтр, подающий и сливной трубопроводы, рампу форсунок с топливными форсунками и регулятор давления топлива.

Недостатком данного технического решения является то, что эта система не обеспечивает выполнение требуемых показателей двигателей внутреннего сгорания по экономичности и экологичности.

Техническим результатом предлагаемого устройства является улучшение показателей экономичности и экологичности двигателей внутреннего сгорания с распределенным впрыском топлива за счет изменения структуры углеводородного топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную систему питания ДВС, содержащую топливный насос, топливный фильтр, подающий и сливной трубопроводы, рампу форсунок с топливными форсунками, регулятор давления топлива, дополнительно между топливным фильтром и рампой форсунок установлены последовательно соединенные трубопроводом автоматический дозатор подачи воды и смесительный аппарат прямоточного типа, а также емкость для воды, в которую установлена водозаборная трубка, соединенная через электромагнитный клапан с автоматическим дозатором подачи воды, сливной трубопровод, соединенный с емкостью для воды, и схема сравнения, первый вход которой соединен с датчиком температуры двигателя, а второй вход - с источником опорного сигнала и выход - с электромагнитным клапаном.

На чертеже представлена система питания ДВС, где показаны: 1 - форсунки, 2 - рампа форсунок, 3 - регулятор давления топлива, 4 - сливной топливопровод, 5 - топливный фильтр, 6 - топливный насос, 7 - топливный бак, 8 - подводящий топливопровод, 9 - автоматический дозатор подачи воды, 10 - емкость с водой, 11 - водозаборная трубка, 12 - электромагнитный клапан, 13 - смесительный аппарат, 14 - датчик температуры двигателя, 15 - схема сравнения, 16 - источник опорного сигнала.

Смесительный аппарат 13 предназначен для перемешивания, диспергирования и гомогенизации двух жидких сред (воды и топлива) за счет физико-механического воздействия с высокой удельной энергией на молекулярные цепи и молекулы топлива молекул воды посредством квазиударного, кавитационного и расщепляющего процессов, приводящих к изменению структуры углеводородного топлива, превращению тяжелых фракций топлива в более легкие, улучшению его воспламеняемости, и повышению полноты сгорания. Смесительный аппарат может быть выполнен так, как описано в патенте RU 2411074 от 10.02.2011.

Автоматический дозатор подачи воды 9 предназначен для автоматического регулирования состава ВТС в заданной пропорции в зависимости от режима работы двигателя и приготовления из этих компонентов водно-топливной смеси с минимальным диаметром капель воды не более 50 мкм. Автоматический дозатор подачи воды может быть выполнен так, как описано в патенте RU 2352805 от 20.04.2009.

Электромагнитный клапан (ЭМК) 12 предназначен для перекрытия и открытия канала подачи воды, идущего по водозаборной трубке 11 из емкости с водой 10 в автоматический дозатор подачи воды 9.

Система питания ДВС работает следующим образом. После запуска двигателя на первый вход схемы сравнения 15 поступает сигнал с датчика температуры двигателя 14 (Т_дв), на второй вход - опорный сигнал 16 (Т_оп), и выход соединен с электромагнитным клапаном 12.

При прогреве двигателя до температуры Т_дв<Т_оп (Т_оп - опорный сигнал, соответствующий оптимальному тепловому режиму работы ДВС. Известно [Пузанков А.Г. Автомобили: Конструкция, теория и расчет: учебник. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 544 с. - С. 81], что Т_оп=85…95°C) электромагнитный клапан 12 закрыт и топливо из топливного бака 7 подается под давлением, создаваемым топливным насосом 6, через топливный фильтр 5, автоматический дозатор подачи воды 9 в смесительный аппарат 13, в котором перемешивается и подается через топливную рампу 2 и форсунки 1 в цилиндры ДВС.

При прогреве двигателя до температуры Т_дв≥Т_оп электромагнитный клапан 12 открывается и вода из емкости с водой 10 по водозаборной трубке 11 начинает поступать в автоматический дозатор подачи воды 9, в котором смешивается с протекающим по нему топливом, образуя водно-топливную смесь. Далее ВТС подается в смесительный аппарат 13, где происходит ее перемешивание и приготовление стабильной и высокодисперсной водно-топливной смеси, которая далее через топливную рампу 2 и форсунки 1 поступает в цилиндры ДВС.

Таким образом, система питания ДВС позволяет приготовить высокодисперсную водно-топливную смесь и подать ее в цилиндры двигателя без существенного изменения конструкции системы питания ДВС. Вода, содержащаяся в горючей смеси, повышает качество топлива, т.к., попадая во впускной коллектор, превращается в пар и улучшает процесс испарения горючей смеси по сравнению с обычным топливом, способствует равномерному распределению смеси по всему объему камеры сгорания и более полному сгоранию горючей смеси в цилиндрах ДВС. В результате улучшаются показатели экономичности и экологичности ДВС.

Предлагаемая система питания ДВС обладает новизной, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства, которые позволяют одновременно дозировать и перемешивать воду с топливом в системе питания ДВС без существенного изменения ее конструкции.

Предлагаемая система питания ДВС имеет изобретательский уровень, так как сочетает в себе совокупность несложных и технически подобранных элементов, которые позволяют приготовить топливо высокого качества - высоко дисперсную ВТС необходимого состава и подать ее в цилиндры ДВС.

Предлагаемая система питания ДВС промышленно применима, так как изготовление основных ее элементов возможно на любых автопредприятиях или автохозяйствах и не требует больших материальных затрат. Также могут быть использованы промышленно выпускаемые и общедоступные детали. Предлагаемая система питания ДВС имеет конструкцию, которую можно подключить в любом автосервисе и не требует специалистов высокой квалификации.