СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДАЧИ ТОПЛИВНО-ВОДНОЙ СМЕСИ В ДВС
METHOD AND DEVICE TO PREPARE-AND-FEED FUEL-WATER MIX IN ICE

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к способам и 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 несколько способов и устройств для подачи воды в ДВС:
- впрыскивание воды непосредственно в цилиндры ДВС во время рабочего хода поршня (патент RU 2069274, МПК 6 F02M 25/038, F02B 47/02; 28.11.96);
- увлажнение топливно-воздушной смеси распылением воды (патент RU 2092709, МПК 6 F02M 25/025; 10.10.97);
- насыщение топливной смеси парами воды за счет предварительного образования воздушно-водной смеси и перевода ее в перегретый пар (патент RU 2094642, МПК 6 F02M 25/032, F02B 47/02; 27.10.97);
- насыщение парами воды отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов (патент RU 2189469, МПК 7 F02B 47/04, F02M 25/038; 20.09.02).
Недостатками этих способов является в основном значительное усложнение конструкции, неравномерное распределение смеси по цилиндрам и недостаточная энергетическая способность топливной смеси по сравнению с исходным топливом.
В качестве прототипа заявленной разработки принят способ и устройство по патенту RU 2294448, МКИ 7 F02M 25/022, F02B 47/02, опубл. 27.02.2007, который позволяет получать топливно-водную смесь для ДВС посредством эмульгирования воды и топлива в роторно-импульсном смесителе и подавать ее в виде отдельного потока в топливовоздушную смесь.
Цель изобретения - снижение токсичности отработанных газов, снижение тепловых нагрузок на детали двигателя, улучшение экономичности двигателя и возможность применения низкооктановых топлив без существенных изменений штатных систем топливоподачи.
Указанная цель достигается за счет того, что для получения и подачи топливно-водной смеси в ДВС с впрыском топлива, в системе питания, включающей топливную систему двигателя, подкачивающий насос и смеситель статического типа, создаются два потока: поток чистого топлива в топливной системе и поток воды, которые, смешиваясь, подаются через форсунки впрыска во впускной трубопровод.
Решением поставленной технической задачи достигается точное дозирование топливно-водной смеси без значительного усложнения конструкции систем питания. Такое решение достигается за счет применения смесителя статического типа, изготовленного путем доработки топливной рампы.
Новыми решениями предлагаемого способа и устройства являются:
приготовление топливно-водной смеси непосредственно на входе в форсунку и подача этой смеси во впускной трубопровод через форсунки топливоподачи ДВС, применение смесителя статического типа, в котором канал подачи воды расположен внутри топливной рампы и имеет отверстия напротив каждой форсунки.
Сущность предлагаемого способа приготовления и подачи топливно-водной смеси заключается в том, что создаются два потока: поток чистого топлива в штатной топливной системе и поток воды. Оба потока поступают в смеситель статического типа, где смешиваются и в виде топливно-водной смеси подаются через форсунки впрыска топлива ДВС, причем вода добавляется к топливу непосредственно на входе в форсунку.
Предлагаемая система приготовления и подачи топливно-водной смеси представляет собой систему приготовления топливно-водной смеси, встроенную в систему топливоподачи двигателя с распределенным впрыском.
Предлагаемое устройство для приготовления топливно-водной смеси представляет собой смеситель статического типа, отличающийся тем, что канал подачи воды располагается внутри стандартной топливной рампы и имеет отверстия напротив каждой форсунки.
Предлагаемый способ и устройство для его осуществления иллюстрируются чертежами, где на фиг.1 показана схема системы топливоподачи, на фиг.2 - схема устройства, позволяющего осуществить предлагаемый способ.
В систему топливоподачи (фиг.1), включающую емкость 1 для чистого топлива, топливный насос 2, фильтр 3, регулятор 4 давления, обратный топливопровод 13, обратный клапан и форсунки 10 впрыска, расположенные на топливной рампе 15, дополнительно установлены емкость 5 для воды, насос 6, фильтр 7, регулятор 8 давления, обратный трубопровод 14, обратный клапан и канал 16 подвода воды, расположенный внутри топливной рампы 15. Вакуумные камеры регуляторов соединены каналом с впускным трубопроводом.
Изменение давления воды и топлива может осуществляться и другим способом, например широтно-импульсным модулированием.
Вместо обратных клапанов или совместно с ними могут быть применены и другие запирающие устройства, например электромагнитные клапаны.
Предлагаемое устройство для приготовления и подачи топливно-водной смеси (фиг.2) представляет собой смеситель статического типа, который состоит из штатной топливной рампы 15, внутрь которой установлена трубка 16, которая является каналом подачи воды и имеет отверстия 17 напротив каждой форсунки 10, установленной на рампе. На смесителе как со стороны топливоподающей ветви, так и со стороны водоподающей ветви установлены обратные клапаны.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Поток чистого топлива подается насосом 2 из емкости с топливом 1 через топливный фильтр 3 в топливную рампу 15 смесителя 9 статического типа. Поток воды подается насосом 6 из емкости 5 через фильтр 7 во внутреннюю трубку 16 смесителя. Давление в топливоподающей ветви 11 изменяется регулятором 4 в зависимости от режимов работы двигателя или поддерживается постоянным, а в водоподающей ветви 12 изменяется регулятором 8 в зависимости от режимов работы двигателя. На режимах работы двигателя, на которых необходимо подавать воду, давление воды в трубке 16 превышает давление топлива в рампе 15 и за счет разности давлений вода из трубки 16 поступает через отверстия во всасывающую полость форсунки 10, механически смешивается с топливом, заполняющим топливную рампу 15, образуя топливно-водную смесь, которая через форсунки впрыскивается в поток воздуха, поступающий в цилиндры ДВС. На режимах, когда подача воды не требуется, давление в водоподающей ветви снижается, срабатывает обратный клапан и в трубке 16 поддерживается давление, которое исключает попадание топлива из рампы 15 в трубку 16 и в водоподающую ветвь.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство обеспечивают точное дозирование топливно-водной смеси по цилиндрам двигателя без значительного усложнения системы топливоподачи ДВС.