СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДАЧИ ТОПЛИВНО-ВОДНОЙ СМЕСИ В ДВС

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к устройствам для приготовления и подачи топливно-водной эмульсии в ДВС, оборудованные системами впрыска.
Использование воды в качестве компонента топлива, позволяет улучшить экономические и экологические свойства двигателей при сохранении их мощностных показателей.
Известно устройство по патенту RU 2294448 МКИ 7 F02M 25/022 F02B 47/02 опубл. 27.02.2007, которое включает емкость для чистого топлива, бензонасос, форсунки впрыска, регулятор давления, емкость для воды, подкачивающий насос для воды, электромагнитный клапан, смеситель, обратный топливопровод, которые являются признаками данного устройства, совпадающими с признаками заявляемой полезной модели, а также дозатор-распределитель, обратные клапаны, пусковую форсунку, дозатор воды, дозатор топлива, дозатор эмульсии, электрогидравлический клапан подачи воды, электрогидравлический клапан подачи эмульсии, датчик давления, топливопровод подачи эмульсии. Устройство позволяет получать топливно-водную смесь для ДВС, оборудованных системами впрыска, посредством эмульгирования воды и топлива в роторно-импульсном смесителе и подавать ее в виде отдельного потока в топливовоздушную смесь. Недостатком этого устройства является значительное усложнение конструкции и возможность повреждения системы подачи топливно-водной смеси при замерзании воды в системе.
Наиболее близким по технической сущности является устройство по патенту RU 2382229 МПК F02M 25/022 (2006.01) опубл. 20.02.2010, которое принято в качестве прототипа заявленной разработки. Известная из прототипа система приготовления и подачи топливно-водной смеси включает в себя топливоподающую ветвь и обратный топливопровод, емкость для чистого топлива, топливный насос, топливный фильтр, регулятор давления топлива, обратный топливный клапан, форсунки впрыска, расположенные на топливной рампе, водоподающую ветвь и обратный трубопровод, емкость для воды, насос подачи воды, фильтр для воды, регулятор давления воды, обратный клапан водоподающей ветви, смеситель статического типа, состоящий из топливной рампы и встроенного в нее канала подачи воды, причем канал подачи воды располагается внутри топливной рампы, соединен с водоподающей ветвью и имеет отверстия напротив каждой форсунки, а внутренняя полость топливной рампы соединена с топливоподающей ветвью. Топливно-водная смесь подается через штатные форсунки впрыска системы топливоподачи ДВС, причем вода добавляется к топливу непосредственно на входе во впрыскивающую форсунку. Прототип позволяет улучшить экологические, экономические и мощностные показатели двигателей, оборудованных системами впрыска, без существенных изменений систем питания и без использования эмульгаторов. Недостатком прототипа является возможность повреждения системы подачи топливно-водной смеси при замерзании воды в системе при длительном безгаражном хранении автомобиля в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.
Технический результат полезной модели - исключение возможности замерзания воды в системе получения и подачи топливно-водной смеси при ее эксплуатации.
Сущность полезной модели заключается в том, что система для получения и подачи топливно-водной смеси в ДВС состоит из бака для топлива, бака для воды, магистрали подачи топлива, включающей насос, фильтр, обратную линию и регулятор давления топлива, магистрали подачи воды, включающей насос, фильтр, обратную линию и регулятор давления воды, системы электронного управления электромагнитными клапанами, топливной рампы с форсунками впрыска топливно-водной смеси и встроенного в нее канала подачи воды, причем канал подачи воды с одной стороны соединен с магистралью подачи воды, с другой стороны соединен с атмосферой, расположен внутри топливной рампы и имеет отверстия напротив каждой форсунки впрыска топливно-водной смеси, а внутренняя полость топливной рампы соединена с магистралью подачи топлива, в отличие от прототипа система электронного управления электромагнитными клапанами включает по меньшей мере электронный блок управления, датчик температуры окружающего воздуха и датчик уровня воды в баке для воды, канал подачи воды выполнен проходным через всю топливную рампу, со стороны входа в топливную рампу на нем установлен первый электромагнитный клапан, а со стороны выхода из топливной рампы на нем установлен второй электромагнитный клапан, расположенный в верхней точке системы, бак для воды имеет третий электромагнитный клапан, расположенный в нижней точке системы, электромагнитные клапаны подключаются таким образом, что при условии наличия воды в баке для воды при неработающем двигателе при температуре окружающего воздуха ниже 1°C происходит открытие всех трех клапанов, а при работающем двигателе при условии наличия воды в баке для воды открыт только первый клапан, в иных случаях все три клапана закрыты.
Данная конструкция позволяет улучшить экологические, экономические и мощностные показатели двигателей без существенных изменений систем питания и без использования эмульгаторов путем получения топливно-водной смеси непосредственно перед впрыском и подачи ее в ДВС штатными форсунками, а также исключить возможность замерзания воды в системе для получения и подачи топливно-водной смеси при ее эксплуатации, путем слива воды из системы при температурах окружающего воздуха ниже 1°C.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, на котором приведена схема системы для получения и подачи топливно-водной смеси в ДВС.
Предлагаемая система состоит из бака 1 для топлива, бака 2 для воды, магистрали 3 подачи топлива, включающей насос 4, фильтр 5, обратную линию 6 и регулятор 7 давления топлива, магистрали 8 подачи воды, включающей насос 9, фильтр 10, обратную линию 11 и регулятор 12 давления воды, системы электронного управления электромагнитными клапанами, включающей по меньшей мере электронный блок управления 21, датчик 22 температуры окружающего воздуха и датчик 23 уровня воды в баке 2 для воды, топливной рампы 13 с форсунками 14 впрыска топливно-водной смеси и встроенного в нее канала 15 подачи воды, причем канал 15 подачи воды с одной стороны соединен с магистралью 8 подачи воды, с другой стороны соединен с атмосферой, расположен внутри топливной рампы 13 и имеет отверстия 16 напротив каждой форсунки 14 впрыска топливно-водной смеси, а внутренняя полость 17 топливной рампы 13 соединена с магистралью 3 подачи топлива, канал 15 подачи воды выполнен проходным через всю топливную рампу 13, со стороны входа в топливную рампу 13 на нем установлен первый электромагнитный клапан 18, а со стороны выхода из топливной рампы 13 на нем установлен второй электромагнитный клапан 19, расположенный в верхней точке системы, бак 2 для воды имеет третий электромагнитный клапан 20, расположенный в нижней точке системы, электромагнитные клапаны 18, 19 и 20 подключаются таким образом, что при условии наличия воды в баке 2 для воды при неработающем двигателе при температуре окружающего воздуха ниже 1°C происходит открытие всех трех электромагнитных клапанов 18, 19 и 20, а при работающем двигателе при условии наличия воды в баке 2 для воды открыт только первый электромагнитный клапан 18, в иных случаях все три электромагнитных клапана 18, 19 и 20 закрыты.
Предлагаемая система работает следующим образом. Электромагнитные клапаны управляются при помощи системы электронного управления электромагнитными клапанами, на основании сигналов поступающих с датчика 22 температуры окружающего воздуха, датчика 23 уровня воды в баке 2 для воды и сигнала о работе двигателя, поступающего, например, с ключа зажигания. При работающем двигателе при условии наличия воды в баке 2 для воды открыт только первый электромагнитный клапан 18, а второй электромагнитный клапан 19 и третий электромагнитный клапан 20 закрыты. При этом топливо подается насосом 4 из бака 1 для топлива по магистрали 3 подачи топлива через фильтр 5 во внутреннюю полость 17 топливной рампы 13. Давление в магистрали 3 подачи топлива изменяется регулятором 7 давления топлива в зависимости от режимов работы двигателя или поддерживается постоянным, при этом излишки топлива возвращаются в бак 1 для топлива по обратной линии 6. Вода подается насосом 9 из бака 2 для воды по магистрали 8 подачи воды через фильтр 10 в канал 15 подачи воды. Давление в магистрали 8 подачи воды изменяется регулятором 12 давления воды в зависимости от режимов работы двигателя или поддерживается постоянным, при этом излишки воды возвращаются в бак 2 для воды по обратной линии 11. За счет разности давлений вода из канала 15 подачи воды поступает через отверстия 16 в форсунки 14 впрыска топливно-водной смеси, механически смешивается с топливом, заполняющим внутреннюю полость 17 топливной рампы 13, образуя топливно-водную смесь, которая через форсунки 14 впрыска топливно-водной смеси впрыскивается в поток воздуха, поступающий в цилиндры ДВС.
При условии наличия воды в баке 2 для воды при неработающем двигателе при температуре окружающего воздуха ниже 1°C, например при длительном безгаражном хранении, происходит открытие всех трех электромагнитных клапанов 18, 19 и 20, при этом посредством третьего электромагнитного клапана 20 бак 2 для воды соединяется с окружающей средой или, например, с емкостью для хранения воды неподверженной повреждениям связанным с замерзанием воды, а посредством второго электромагнитного клапана 19 канал 15 подачи воды и магистраль 8 подачи воды соединяются с атмосферой для выравнивания давления и, таким образом, происходит более полный и быстрый слив воды из системы.
В иных случаях все три электромагнитных клапана 18, 19 и 20 закрыты. При этом канал 15 подачи воды разобщен с атмосферой посредством второго электромагнитного клапана 19 и разобщен с магистралью 8 подачи воды посредством первого электромагнитного клапана 18. В данном случае через форсунки 14 впрыска топливно-водной смеси в ДВС подается только топливо, поступающее во внутреннюю полость 17 топливной рампы 13 по магистрали 3 подачи топлива из бака 1 для топлива.
Таким образом, предлагаемая система позволяет улучшить экологические, экономические и мощностные показатели ДВС, обеспечивает точное дозирование топливно-водной смеси по цилиндрам без значительного усложнения системы топливоподачи двигателя и без использования эмульгаторов путем получения топливно-водной смеси непосредственно перед впрыском и подачи ее в ДВС, а также исключить возможность застывания воды в системе для получения и подачи топливно-водной смеси при ее эксплуатации, путем слива воды из системы при температурах окружающего воздуха ниже 1°C.
1. Патент RU 2069274 МПК6 F02M25/038, F02B47/02; 28.11.96. Харлов Н.М., Харлов С.Н. Способ впрыска воды в цилиндр двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления.
2. Патент RU 2092709 МПК6 F02M25/025; 10.10.97. Ахметов Э.Б., Шарипов У.А., Уткин Ю.А., Дерунов Г.П., Рафиков О.С., Долгополюк В.В., Хасанов М.М. Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания.
3. Патент RU 2094642 МПК6 F02M25/032, F02B47/02; 27.10.97. Касимов Л.Н., Шаньгин Е.С. Устройство для экономии топлива.
5. Патент RU 2294448 МКИ7 F02M25/022 F02B47/02; 27.02.07 Воробьев Ю.В., Тетерюков В.Б. Способ для получения и подачи топливно-водной эмульсии в ДВС с впрыском топлива.
6. Патент RU 2382229 МПК F02M 25/022 (2006.01); 13.11.2007 Бирюков А.Л., Коптяев В.А., Ножнин С.Р. Способ и устройство для получения и подачи топливно-водной смеси в ДВС.