Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Устройство для питания двигателя внутреннего сгорания может быть использовано в машиностроении. В устройстве все виды жидких топлив подаются через одну форсунку, связанную с топливным насосом. Газовое топливо подается через вторую форсунку. Ультразвуковой вибратор гомогенизатора составляет его днище и ультразвуковые колебания распространяются вверх, в полость гомогенизатора, где они диспергируют топлива, и вниз, на всем протяжении впускного трубопровода, где поддерживают качество диспергирования топливовоздушной смеси и предотвращают образование топливной пленки. 1 табл., 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2119085
Класс(ы) патента: F02M27/08
Номер заявки: 96120501/06
Дата подачи заявки: 08.10.1996
Дата публикации: 20.09.1998
Заявитель(и): Кошарко Константин Антонович
Автор(ы): Кошарко Константин Антонович
Патентообладатель(и): Кошарко Константин Антонович
Описание изобретения: Изобретение относится к машиностроение, а именно к устройствам питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен способ приготовления топливовоздушной смеси (ТВС) для ДВС по патенту РФ N 2065529 от 03.02.93 г., устройство для реализации которого содержит корпус с проточным каналом, расположенную в канале заслонку, основной топливный насос, дозаторы, форсунку, ультразвуковой (УЗВ) вибратор, генератор импульсов и связанный с заслонкой и генератором блок управления, а также циклонный гомогенизатор, теплообменник и по меньшей мере два дополнительных насоса и форсунки для подачи газового и дополнительного топлива, УЗВ вибратор установлен в корпусе гомогенизатора, на выходе в проточный канал из корпуса гомогенизатора установлена дозирующая игла, кинематически связанная с заслонкой и подключенная к блоку управления, при этом последний дополнительно связан с дозаторами.
Однако этот способ и устройство для его реализации имеют следующие недостатки:
1. УЗВ колебания, генерируемые вибратором гомогенизатора, не выходят за пределы его корпуса и не оказывают воздействия на образующуюся в выходном патрубке ТВС, что может привести к частной агрегации аэрозоля ТВС, а также образованию топливной пленки из тяжелых фракций топлив на стенках впускного трубопровода.
2. Использование в гомогенизаторе трех форсунок требует установки в автомобиле добавочной емкости для дополнительного топлива, трубопроводов и топливного насоса.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является распространение УЗВ колебаний вдоль оси потока ТВС во впускной трубопровод и его цилиндровые рукава на максимально возможное расстояние для поддержания качества диспергирования ТВС; предотвращение образования топливной пленки на стенках впускного трубопровода, а также одномоментное смешение и распыл двух видов топлива.
Указанная задача достигается тем, что устройство для питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с проточным каналом, воздушный дозатор, топливный насос, форсунку, теплообменник, циклонный гомогенизатор, ультразвуковые генератор и вибратор, электронный блок управления и дозирующую иглу, снабжено второй форсункой для подачи газового топлива, днище гомогенизатора образовано ультразвуковым вибратором с возможностью распространения генерируемых вибратором колебаний во внутреннюю полость гомогенизатора и во впускной трубопровод двигателя и его рукава до впускных клапанов.
На фиг. 1 представлено в общем виде предлагаемое устройство (с частичным разрезом);
на фиг.2 - его поперечное сечение на уровне воздушного дозатора (А-А);
На фиг. 3 - поперечное сечение на уровне полости циклонного гомогенизатора (Б-Б);
на блок-схеме фиг.4 - функциональная схема электронной системы регулирования.
Предлагаемое устройство (фиг.1, 2 и 3) состоит из основных деталей: корпуса 1 со входным 2 и выходным 3 патрубками, сообщенными с проточным каналом 4. В канале корпуса 1 находится теплообменник 5, подогреваемый жидкостью из системы охлаждения 6 ДВС. В полости теплообменника 5 находятся два трубчатых змеевика 7. К одному из змеевиков подключен топливный насос для жидких топлив (на фиг.1 - не показан). К другому змеевику подключен баллон со сжиженным нефтяным газом (СНГ). На выходе змеевиков находятся актюаторы 8, соединенные с форсунками 9, входящими во внутреннюю полость 10 циклонного гомогенизатора 11. Для предотвращения образования парожидкостной фазы в системе бензопитания (до актюатора 8) может быть предусмотрен байпас с терморегулятором на 70oC. Выход одного из змеевиков 7 соединен через фильтр 12 с газовым редуктором 13, который через актюатор 8 соединен с одной из форсунок 9, также входящей во внутреннюю полость 10 гомогенизатора 11. Последний выполнен в виде плоского цилиндрического корпуса, днище которого образовано плоским цилиндрическим пьезокерамическим УЗВ вибратором 14 с центральным отверстием 16, расположенный в эластичной обойме 15 в приливах 18 корпуса гомогенизатора (фиг. 1 и 3). В центральное отверстие 16 вибратора 14 входит острие дозирующей иглы 17. Последняя для вращательного и поступательного перемещений располагается в уплотняющих втулках 19 и через муфту полужесткой связи 20 кинематически соединена с воздушным дозатором 21 (фиг.1 и 2).
К электронному блоку управления (ЭБУ) 22 (фиг.4) подключены актюаторы 8; через сервопривод (на фиг. 4 не показан) подключен воздушный дозатор 21; терморезистор 23 теплообменника 5; электронный автомат с цифровым регулированием момента зажигания 24; УЗВ генератор 25, соединенный с УЗВ вибратором 14; датчик положения дозирующей иглы 26 (на фиг.4 не показан), соединенный с педалью газа 27; датчик 28 (на фиг. 4 не показан) открытия воздушного дозатора 21; λ- - зонд 29 (на фиг.4 не показан); датчик детонации 30 (на фиг.4 не показан), а также указатели наличия топлив 31; система автоматической подстройки 32 частоты УЗВ генератора 25 соединяет УЗВ вибратор 14 с УЗВ генератором 25; электронный тахометр 33.
Электронный блок управления 22 выполнен в виде цифровой ЭВМ. Он подразделяется на блок ввода, блок обработки данных и блок вывода и имеет микропроцессор, работающий с шириной слова 8 бит, В блок ввода поступают сигналы от датчиков (угол открытия воздушного дозатора 21, терморезистор 23, датчик положения дозирующей иглы 26 λ- зонд 29, указатели наличия топлив 31, электронный тахометр 33); производится аналого-цифровое преобразование этих сигналов. Блок обработки данных представлен в обычном исполнении и состоит из центрального процессора и основной памяти, подразделяющейся на постоянное запоминающее устройство с емкостью памяти 4 килобайт и запоминающее устройство с произвольной выборкой емкостью 3 килобайт.
Устройство работает следующим образом.
Перед запуском ДВС указателями наличия топлив 31 в ЭБУ 22 вводится информация в виде сигналов электрического тока о количестве имеющихся в баке автомобиля и газовом баллоне топлив (запуск возможен при наличии, как минимум, бензина либо СНГ или их сочетаний с дополнительным топливом). ЭБУ 22 регулирует их необходимое процентное соотношение для получения оптимального октанового числа необходимой для запуска ТВС и ее количество по программе, находящейся в ЭБУ 22, а также устанавливает дозирующую иглу 17 и кинематически связанный с ней воздушный дозатор 21 в положение, необходимое для прохождения оптимального количества ТВС,
В начальный момент при запуске холодного ДВС топливным насосом и через газовый редуктор 13 через холодный теплообменник 5 одно или два топлива в количествах, определяемых программой, находящейся в ЭБУ 22 и с учетом сигналов датчика детонации 30 подаются в гомогенизатор 11 для испарения и гомогенизации под действием вибратора 14, работающего при близкой к максимальной мощности генератора 25 и регулируемой сигналом от терморезистора 23 через ЭБУ 22. Для устранения детонации в работе ДВС ЭБУ 22 вводит задержку выходных импульсов по сравнению с моментом зажигания, установленным датчиком-распределителем зажигания. Детонация обнаруживается с помощью резонансного пьезокерамического датчика ускорений 30. Величина задержки зажигания зависит от интенсивности и частоты детонации и от частоты вращения вала ДВС. Максимальная величина задержки достигает 12o по углу поворота вала. После окончания детонации задержка зажигания уменьшается до исходного значения. При пуске ДВС ЭБУ 22 устанавливает максимальную величину задержки зажигания. В указанных условиях то небольшое количество топлива или их смеси, необходимое для холостого хода ДВС, испаряется на поверхности вибратора 14 вследствие УЗВ кавитации и гомогенизируется вследствие вихревого движения топлива или их смеси в полости 10 гомогенизатора 11. В результате многократного циклического воздействия УЗВ колебаний на топливо или смесь топлив образуется мелкодисперсная взвесь. Испаренное и гомогенизированное топливо через игольчатый дозатор 16 - 17 распыляется в выходном патрубке 3 проточного канала 4, где и происходит при смешении с воздухом образование гомогенной ТВС с плотностью, необходимой для оптимального и равномерного наполнения всех цилиндров ДВМ. УЗВ колебания, генерируемые вибратором 14, распространяются вниз по оси потока ТВС во впускной трубопровод ДВС, где они поддерживают качество мелкодисперсного распыления ТВС и препятствуют образованию топливной пленки на стенках впускного трубопровода. Многократные отражения УЗВ колебаний от стенок впускного трубопровода распространяются в рукава последнего с уменьшающейся мощностью до впускных клапанов ДВС. Количество всасываемого воздуха определяется углом открытия секторной заслонки воздушного дозатора 21, а информация об этой величине с помощью датчика 28 непрерывно вводится в ЭБУ 22. В первые же доли секунды после запуска ДВС сигналом от датчика детонации 30 изменяется момент зажигания и синхронно уменьшается количество топлива с наименьшим октановым числом в смеси.
Далее ЭВМ постепенно увеличивает количество низкооктанового компонента смеси до повторного сигнала датчика детонации. В это же время сигналом от λ- зонда изменяется количество воздуха в ТВС. Так по программе последовательных приближений ЭВМ подбирает оптимальный состав ТВС, а ее количество регулируется водителем с помощью педали газа 27 воздействием на дозирующую иглу 17. Подобранное в ходе этого процесса соотношение топлив фиксируется в памяти ЭВМ. При последующих запусках ДВС это соотношение устанавливается автоматически соответствующим открытием актюаторов 8 и воздушного дозатора 21 в момент включения электрических цепей. Если производилось заполнение топливного бака другим видом топлива, то этот процесс автоматически начинается вновь до получения информации о новом оптимальном соотношении топлив, которое также фиксируется в памяти ЭВМ. Измерение количества засасываемого в цилиндры ДВС воздуха содержит достаточное количество информации о параметрах, влияющих на необходимое количество топлива, поэтому число корректировочных параметров уменьшается (например, исключается система обогащения ТВС при разгоне автомобиля, а также экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ).
По мере прогрева жидкости в системе охлаждения ДВС и, соответственно, в теплообменнике 5, сигналом от терморезистера 23 через ЭБУ 22 снижается мощность электрического тока, выдаваемого генератором 25. При максимальной температуре охлаждающей жидкости (95-98oC) мощность генератора 25 на режимах переменных нагрузок в каждый момент определяется количеством ТВС, потребляемой ДВС и регулируемой с помощью педали газа 27, перемещающей дозирующую иглу 17 и кинематически связанный с ней воздушный дозатор 21 с одновременной подачей сигналов от датчиков их положения 26 и 28 в ЭБУ 22. Так как генератор 25 и вибратор 14 работают в широком диапазоне отбираемых мощностей и с различным количеством топлива в полости 10 гомогенизатора 11, что изменяет резонансную частоту его корпуса, то может быть предусмотрена система электронной обратной связи 21 вибратора 14 с генератором 25 для синхронизации их частот и подстройки генератора 25.
Наличие в устройстве теплообменника 5 с температурой его внутренней поверхности в режимах рабочих нагрузок 95-98oC, а также воздействие вибратора 14 вниз по оси впускного трубопровода предотвращают вторичную конденсацию топлив и образование топливной пленки на стенках проточного канала 4 и впускного трубопровода ДВС.
В режиме принудительного холостого хода актюаторы 8 сигналом от ЭБУ 22 полностью перекрывают подачу топлив, и в момент соприкосновения острия дозирующей иглы с краями центрального отверстия вибратора 16 по сигналу датчика 26 отключается генератор 25.
Предусмотрен электронный автомат с цифровым регулированием момента зажигания 24, необходимость в котором обусловлена изменяющимся октановым числом приготовляемой в гомогенизаторе 11 топливной смеси. Информация для этого процесса получается от датчика детонации 30, электронного тахометра 33 и датчика положения дозирующей иглы 17.
УЗВ вибратор, интенсивно охлаждаемый аэрозолем топлив со всех сторон, может рассеивать электрическую мощность в 2-3 раза больше расчетной (10-15 Вт/см2).
В предлагаемом устройстве могут смешиваться и гомогенизироваться как отдельные топлива, так и их смеси (см. таблицу).
Предлагаемое устройство может работать на СНГ и СПГ. Для работы на СПГ устройство оснащается редукторами высокого и низкого давления; для работы на СНГ - только двухступенчатым редуктором низкого давления.
Полезный эффект устройства заключается в распространении воздействия УЗВ колебаний на весь тракт всасывания, что обеспечивает поддержание мелкодисперсности аэрозоля ТВС до впускных клапанов ДВС и препятствует возникновению топливной пленки на стенках тракта всасывания. Использование одного УЗВ вибратора как для распыления и гомогенизации топлив, так и для воздействия на ТВС в тракте всасывания обеспечивает рациональное использование электрической мощности УЗВ генератора.
Формула изобретения: Устройство для питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с проточным каналом, воздушный дозатор, топливный насос, форсунку, теплообменник, циклонный гомогенизатор, ультразвуковые генератор и вибратор, электронный блок управления и дозирующую иглу, отличающееся тем, что устройство снабжено второй форсункой для подачи газового топлива, днище гомогенизатора образовано ультразвуковым вибратором с возможностью распространения генерируемых вибратором колебаний во внутреннюю полость гомогенизатора и во впускной трубопровод двигателя и его рукава до впускных клапанов.