СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к системам подачи топлива или горючей смеси для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к устройствам для присадки воды в первичный воздух ДВС.
Известна система питания двигателя внутреннего сгорания [см. Сабинин А.А. Автомобили с дизельными двигателями: учеб. пособие. - М.: Высшая школа, 1981. - 264 с. - С. 66-68], включающая воздухозаборник, воздушный фильтр, впускной коллектор, соединенные между собой патрубками с уплотнителями.
Недостатком данного технического решения является то, что эта система не обеспечивает выполнение требуемых показателей двигателей внутреннего сгорания по экономичности и экологичности.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система питания ДВС (см. патент RU 2579308, МПК F02M 25/025, F02B 47/02, опубл. 2016.03.03), включающая топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, подающий и сливной трубопроводы, рампу форсунок с топливными форсунками, регулятор давления топлива и 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.
Недостатком данного технического решения является узкий класс систем питания двигателей внутреннего сгорания из-за неиспользования присадки воды в первичный воздух, что приводит к снижению экономических и экологических показателей ДВС.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение экономических и экологических показателей ДВС и расширение класса систем питания двигателей внутреннего сгорания за счет использования присадки воды в первичный воздух.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную систему питания ДВС, включающую топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, подающий и сливной трубопроводы, рампу форсунок с топливными форсунками, регулятор давления топлива, установленный между топливным фильтром и рампой форсунок, последовательно соединенные трубопроводом дозатор подачи воды, а также емкость для воды, согласно полезной модели, дозатор подачи воды установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором и содержит двухступенчатый диффузор, первая ступень которого меньше по диаметру, закреплена к внутренней полости второй ступени кронштейнами обтекаемой формы и содержит направляющую головку в виде двойного, расширяющегося к низу, конуса, в нижней части которого выполнены по периметру цилиндрические отверстия, оси которых направлены к оси диффузора, и кольцевой канал, сообщенный с одной стороны с каналом, выполненным в одном из кронштейнов, подвода водно-воздушной эмульсии из поплавковой камеры через водяной жиклер, эмульсионный колодец с эмульсионной трубкой и воздушным жиклером, а с другой стороны - с наиболее узкой полостью диффузора через отверстия в направляющей головке, поплавковую камеру с водяным жиклером и игольчатым клапаном, при этом емкость для воды соединена трубопроводом с поплавковой камерой и установлена выше нее.
Сущность полезной модели заключается в том, что дозатор подачи воды установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором и содержит двухступенчатый диффузор, первая ступень которого меньше по диаметру, закреплена к внутренней полости второй ступени кронштейнами обтекаемой формы и содержит направляющую головку в виде двойного, расширяющегося к низу, конуса, в нижней части которого выполнены по периметру цилиндрические отверстия, оси которых направлены к оси диффузора, и кольцевой канал, сообщенный с одной стороны с каналом, выполненным в одном из кронштейнов, подвода водно-воздушной эмульсии из поплавковой камеры через водяной жиклер, эмульсионный колодец с эмульсионной трубкой и воздушным жиклером, а с другой стороны - с наиболее узкой полостью диффузора через отверстия в направляющей головке, поплавковую камеру с водяным жиклером и игольчатым клапаном, при этом емкость для воды соединена трубопроводом с поплавковой камерой и установлена выше нее.
Известно (см. патент RU 2579308, МПК F02M 25/025, F02B 47/02, опубл. 2016.03.03), что при работе ДВС топливо из топливного бака подается под давлением, создаваемым топливным насосом, через топливный фильтр, автоматический дозатор подачи воды в смесительный аппарат, в котором перемешивается и подается через топливную рампу и форсунки в цилиндры ДВС.
Согласно полезной модели, при работе ДВС атмосферный воздух засасывается через воздухозаборник в воздушный фильтр, где очищается и поступает через соединительный патрубок в диффузор смесителя-дозатора для подачи воды. При этом в первой ступени диффузора образуется наибольшее разряжение, и вода из поплавковой камеры через водяной жиклер поступает сначала в эмульсионный колодец, в котором смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер с эмульсионной трубкой. Затем, образованная водно-воздушная эмульсия по эмульсионному каналу поступает в кольцевой канал и оттуда через отверстия - в полость диффузора, в которой интенсивно перемешивается с воздушным потоком, поступающим через направляющую головку с цилиндрическими отверстиями. Образованная водно-воздушная мелкодисперсная смесь, проходя вторую ступень диффузора, дополнительно смешивается с воздушным потоком и направляется по патрубку во впускной коллектор, из которого распределяется по цилиндрам ДВС. Необходимый уровень воды в поплавковой камере поддерживается поплавком, а пополнение воды осуществляется самотеком из емкости с водой по трубопроводу через игольчатый клапан. В результате вода, содержащаяся в воздушной смеси, попадая в камеры сгорания и смешиваясь с топливом, способствует равномерному распределению горючей смеси по всему объему камер сгорания, улучшению его воспламеняемости и повышению полноты сгорания горючей смеси в цилиндрах ДВС по сравнению с обычным топливом. В результате за счет присадки воды в первичный воздух происходит повышение экономических и экологических показателей ДВС и расширяется класс систем питания двигателей внутреннего сгорания. Этим достигается указанный в полезной модели технический результат.
На фигуре а) представлена система питания ДВС, на фигуре б) - направляющая головка, на фигуре в) - диффузор - вид сверху, где показаны: 1 - воздухозаборник; 2 - воздушный фильтр; 3 - патрубок; 4 - направляющая головка; 5 - цилиндрические отверстия; 6 - кольцевой канал; 7 - корпус диффузора первой ступени; 8 - отверстия для подачи водно-воздушной эмульсии; 9 - смеситель-дозатор для подачи воды; 10 - впускной коллектор; 11 - эмульсионный колодец; 12 - водяной жиклер; 13 - поплавковая камера; 14 - поплавок; 15 - игольчатый клапан; 16 - воздушный жиклер с эмульсионной трубкой; 17 - эмульсионный канал; 18 - трубопровод; 19 - емкость для воды; 20 - кронштейн.
Смеситель-дозатор для подачи воды 9 предназначен для перемешивания и диспергирования двух сред (воздуха и воды) за счет физико-механического воздействия с высокой кинетической энергией молекул воздуха на молекулярные цепи воды, а также для автоматического регулирования состава водно-воздушной смеси в заданной пропорции в зависимости от режима работы двигателя и ее подачи в цилиндры ДВС с целью равномерного распределения горючей смеси по всему объему камеры сгорания, улучшению его воспламеняемости и повышению полноты сгорания. Смеситель-дозатор для подачи воды может быть выполнен [см., например, Тихомиров Н.Н. Карбюраторы К-126, К-135. ГАЗ. ПАЗ. Принцип действия, устройство, регулировка, ремонт. - М: Издательство "КОЛЕСО", 2002].
Направляющая головка 4 предназначена для изменения направления и разделения воздушного потока на многочисленные мелкие с целью лучшего его перемешивания с водно-воздушной эмульсией. В качестве такой направляющей головки может быть использован, например, обтекатель (см., например, патент RU 2147076 от 27.03.2000).
Назначение водяного жиклера 12, поплавковой камеры 13, поплавка 14, игольчатого клапана 15, воздушного жиклера с эмульсионной трубкой 16 ясны из их названий. Они могут быть выполнены в виде типовых технических устройств.
Водяной жиклер 12 может быть выполнен, например, в виде топливного жиклера ДАА3-2101-1107737 (см., например, https://tov54.rWcatalog/zapchasti_vaz/sistema_pitaniya_vaz/karbyurator_i_sistema_podachi_vozduha_vaz. Дата обращения 02.06.2021 г.).
Поплавковая камера 13 может быть выполнена, например, в виде поплавковой камеры ДАА3-2101-1107715 (см., например, https://tov54.ru/catalog/zapchasti_vaz/sistema_pitaniya_vaz/karbyurator_i_sistema_podachi_vozduha_vaz. Дата обращения 02.06.2021 г.).
Поплавок 14 может быть выполнен, например, в виде поплавка карбюратора ДАА3-2101-1107740 (см., например,
https://tov54.ru/catalog/zapchasti_vaz/sistema_pitaniya_vaz/karbyurator_i_sistema_podachi_vozduha_vaz. Дата обращения 02.06.2021 г.).
Игольчатый клапан 15 может быть выполнен, например, в виде иглы карбюратора ДАА3-2108-1107730 (см., например, https://tov54.ru/catalog/zapchasti_vaz/sistema_pitaniya_vaz/karbyurator_i_sistema_podachi_vozduha_vaz. Дата обращения 02.06.2021 г.).
Воздушный жиклер с эмульсионной трубкой 16 может быть выполнен, например, в виде воздушного жиклера с эмульсионной трубкой карбюратора ДАА3-2101-1107725 (см., например,
https://tov54.ru/catalog/zapchasti_vaz/sistema_pitaniya_vaz/karbyurator_i_sistema_podachi_vozduha_vaz. Дата обращения 02.06.2021 г.).
Система питания ДВС работает следующим образом. При работе ДВС атмосферный воздух засасывается через воздухозаборник 1 в воздушный фильтр 2, где очищается и поступает через соединительный патрубок 3 в диффузор смесителя-дозатора для подачи воды 9. При этом в первой ступени диффузора образуется наибольшее разряжение, и вода из поплавковой камеры 13 через водяной жиклер 12 поступает сначала в эмульсионный колодец 11, в котором смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер с эмульсионной трубкой 16. Затем, образованная водно-воздушная эмульсия по эмульсионному каналу 17 поступает в кольцевой канал 6 и оттуда через отверстия 8 - в полость диффузора 9, в котором интенсивно перемешивается с воздушным потоком, поступающим через направляющую головку 4 с цилиндрическими отверстиями 8. Образованная водно-воздушная мелкодисперсная смесь, проходя вторую ступень диффузора 9, дополнительно смешивается с воздушным потоком и направляется по патрубку 3 во впускной коллектор 10, из которого распределяется по цилиндрам ДВС. Необходимый уровень воды в поплавковой камере 13 поддерживается поплавком 14, а пополнение воды осуществляется самотеком из емкости с водой 19 по трубопроводу 18 через игольчатый клапан 15. В результате вода, содержащаяся в воздушной смеси, попадая в камеры сгорания и смешиваясь с топливом, способствует равномерному распределению горючей смеси по всему объему камер сгорания, улучшению его воспламеняемости и повышению полноты сгорания горючей смеси в цилиндрах ДВС по сравнению с обычным топливом. В результате улучшаются показатели экономичности и экологичности ДВС.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет за счет присадки воды в первичный воздух приготовить мелкодисперсную водно-воздушную смесь, подать ее в цилиндры двигателя и улучшить показатели экономичности и экологичности ДВС без существенного изменения конструкции их системы питания.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые устройства.
Предлагаемое техническое решение имеет простую и надежную конструкцию, которую можно подключить к ДВС в любом автосервисе и не требует специалистов высокой квалификации.
Предлагаемое техническое решение позволяет без существенного изменения конструкции топливной аппаратуры ДВС в пределах заводских регулировок подачи топлива снизить: часовой расход топлива на 15…20%; содержание в отработавших газах угарного газа до 30%, углеводородов до 10%.