Способ приготовления топливо-воздушной смеси и система для его осуществления

.07.77 ГОСпособ по п,1, о й с я тем, что на личаю минальноигаз подаютросселиро на груз с выхо еля сжа ссора с е двига а компр давлени пособ п ванным 4,щийМеп.1, о т что на р теля дрос тем жиме холо лировани ого хода двиг ННЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБПАТЕНТУ(71) Осродек Бадавчо Развоены самоходув малолитражовых "Босмал" (ПНР)(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ приготовления топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в том,что в устройстве предварительногосмешения потоком сжатого газа, подаваемого от лопастного компрессора сдавлением, регулируемым в зависимости от частоты вращения двигателя идавления во впускном тракте последнего, засасывают топливо в отдозированном количестве из поплавковой камеры и смешивают со сжатым газом собразованием богатой топливо-воздушной смеси, которую направляют по осиосновного потока воздуха, засасываемого двигателем по впускному тракту,и смешивают с воздухом до получениятопливо-воздушной смеси заданногосостава, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения расходатоплива и токсичности отработавших,газов и улучшения технико-эканомичес 8011403 Щй А ких показателей двигателя, газ навход лопастного компрессора подают из атмосферы и сжимают его до давле .ния выше атмосферного и давление потока сжатого газа регулируют перед устройством предварительного смешения, в котором поток сжатого газа разделяют на центральнуюструю и несколько боковых струй, каждую из которых смешивают со струями вытекающего из поплавковой камеры топлива и сталкивают между собой, а в место столкновения боковых струйподают центральную струю, турбулизируя богатую топливо-воздушную смесь, причем .к устройству предварительного смеше Я ,ния основной поток воздуха подают недросселированным независимо от режима работы двигателя, а давление в поплавковой камере поддерживают равным давлению сжатого газа передР устройством предварительного смешения.2. Способ по п.1,.о т л и ч а ющ и й с я тем, что в диапазоне от частичных нагрузок до номинальной нагрузки двигателя давление сжатого газа изменяют пропорционально разре жению во впускном трубопроводе, регулируемому дросселированием топливо-воздушной смеси заданного состааорректор О.Била одписное 4/ филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 каз 281/46 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москватавших газов. 1140 сжатого газа уменьшают в зависимости от его абсолютного давления.5. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что на режиме принудительного холостого хода двигателя подачу сжатого газа прекращают, обеспечивая прекращение подачи топлива.6, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что на режиме холостого хода двигателя полученную топливо-воздушную смесь заданного состава направляют в задроссельное пространство впускного тракта через распылитель холостого хода.7. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в устройстве предварительного смешения богатую топливо-воздушную смесь дополнительно расспыливают отработавшими газа 8. Система приготовления топливо- воздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержащая размещенный на впускном трубопроводе корпус с проточным каналом и установленной в последнем дроссельной заслонкой, связанной с педалью акселератора, лопастной компрессор, приводимый двигателем и снабженный центробежным регулятором и клапаном, управляемым пневмоприводом, подключенным к задроссельному пространству впускного трубопровода, топливную поплавковую камеру и размещенное в проточном канале устройство предварительного смешения, выполненное с размещенным по оси проточного канала корпусным элементом, имеющим сопла подачи сжатого газа, подключенное к выходу лопастного компрессора при помощи воздушной магистрали, центральную камеру и топливоподающие отверстия, подключенные при помощи питающего канала к поплавковой камере, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения расхода топлива и токсичности отработавших" газов и улучшения технико-экономических показателей двигателя, устройство предварительного смешения установлено перед дроссельной заслонкой относительно потока, и его сопла подачи сжатого газа выполнено с центральным отверстием и несколькими выходными боковыми каналами, каждый из которых соединен с соответствующим топливоподающим отверстием, а воздушная магистраль снабжена компенсационной емкостью, имеющей подвижную подпружиненную диафрагму, регулирующим органом, ус 690 тановленным за емкостью относительно потока сжатого газа, кинематически связанным с педалью акселератора и имеющим сервопривод, подключенный к задроссельному пространству, и обводным каналом, включенным параллельно регулирующему органу и снабженным клапаном, связанным с диафрагмой емкости, причем поллавковая камера подключена к воздушной магистралй между регулирукицим органом и устройством предварительного смешения.9. Система по п.8, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что корпус снабжен гнездами, а дроссельная заслонка образована двумя створками, шарнирна закрепленными на корпусе и выполненными с возможностью симметричного перемещения в гнездах корпуса.10, Система по п.8, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в корпусе установлен распылитель холостого хода, выполненнык в виде сопла Лаваля и расширительного окна, между которыми размещены концы створок, образующие промежуточное отверстие в положении перекрытия проточного канала корпуса.11. Система по п,8, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что устройство предварительного смешения снабжено дополнительным соплом подвода отрабо 12. Система по пп.9 и 11, о т л ич а ю щ а я с я тем, что корпусной элемент снабжен центральным цилиндрическим стаканом, в дне которого выполнено центральное отверстие и несколько выходных боковых каналов, расположенных в дне по окружности вокруг центрального отверстия и направленных перпендикулярно. образукицей последнего, а между стаканом и корпусным элементом выполнены кольцевые полости, уплотненные прокладками, причем одна из полостей - воздушная и сообщена с воздушной магистралью и выходными боковыми каналами, а вторая полость - топливная и сообщена с поплавковой камерой и топливоподающими отверстиями, соединенными с выходными боковыми каналами.Приоритет по пунктам:27.08,76 по пп.1, 5 и 813.10.76 по пп,4, 6 и 1011.02,77 по п,906.05.77 ло пп.2, 3, 7 и 1121.07.77 по п.12.1 11406Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам приготовлений топливо-воздушной смеси и системам для их осуществления.Известны способы приготовления топливо-воздушной смеси, заключающиеся в том, что в устройстве предварительного смешения потоком сжатого газа, подаваемого от лопастного компрессора с давлением, регулируемым в зависимости от частоты вращения двигателя и давления во впускном тракте последнего, засасывают топливо в отдозированном количестве иэ поплавковой камеры и смешивают с сжатым газом с образованием богатой топливо- воздушной смеси, которую направляют по оси основного потока воздуха, эасасываемого двигателем по впускному тракту, и смешивают с воздухом до получения топливо-воздушной смеси заданного состава 1 3.Однако при осуществлении известных способов лопастной компрессор забирает газ из задроссельного пространства впускного трубопровода, а в уст- ройстве предварительного смешения сжатый газ только однократно перемешивается с воздухом, имеющим сдросселированное давление, в связи с чем смесь, подаваемая в цилиндры, неоднородна, что приводит к ухудшению технико-экономических показателей двигателя и к увеличению расхода топлива и токсичности отработавших газов.Целью изобретения является уменьшение расхода топлива и токсичности отработавших газов и улучшение технико-экономических показателей двигателя.Поставленная цель достигается тем,40 что согласно способу приготовления топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания заключающемуся в том, что в устройстве предваритель ного смешения потоком сжатого газа, подаваемого от лопастного компрессо. ра с давлением, регулируемым в зависимости от частоты вращения двигателя и давления в впускном тракте пос-, леднего, засасывают топливо в отдози- .50 рованном количестве из поплавковой ,камеры и смешивают со сжатым газом с .образованием богатой топливо-воздушной.смеси, которую направляют по оси основного потока воздуха, засасывае, мого двигателем по впускному тракту, и смешивают с воздухом до получения топливо-воздушной смеси заданного эо 2 состава, гаэ на вход лопастного компрессора подают иэ атмосферы и сжимаютего до давления выше атмосферного идавление потока сжатого газа регулируют перед устройством предварительного смешения, в котором поток сжатого газа разделяют на центральнуюструю и несколько боковых струй, каждую из которых смешивают со струямивытекающего из поплавковой камерытоплива и сталкивают между собой, ав место столкновения боковых струй1,подают центральную струю, турбулизируя богатую топливо-воздушную смесь,причем к устройству предварительногосмешения основной поток воздуха подают недросселированным независимоот режима работы двигателя, а давление в поплавковой камере поддерживаютравным давлению сжатого газа передустройством предварительного смешения.В диапазоне от частичных нагрузокдо номинальной нагрузки двигателядавление сжатого газа изменяют пропорционально разрежению во впускномтрубопроводе, регулируемому дросселированием топливо-воздушной смеси заданного состава, а на номинальной нагрузке двигателя сжатый газ подаютс выхода компрессора с недросселированным давлением,На режиме холостого хода двигателя дросселирование сжатого газауменьшают в зависимости от его абсолютного давленид, а на режиме принудительного холостого хода двигателя подачу сжатого газа прекращают,обеспечивая прекращение подачи топлива.Кроме того,.на режиме холостогохода двигателя полученную топливовоздушную смесь заданного состава направляют в задроссельное пространство впускного тракта через распыпительхолостого хода, а в устройстве предварительного смешения богатую топливо-воздушную смесь дополнительнораспыпйвают отработавшими газами.Поставленная цель достигается тбм,что в системе для осуществления способа подачи топливо-воздушной смесидля двигателя внутреннего сгорания,содержащей размещенный на впускномтрубопроводе корпус с,проточным. каналом и установленной в последнемдроссельной заслонкой, связанной спедалью акселератора, лопастной компрессор, приводимый двигателем истия и направленных перпендикулярно образующей последнего, а между стаканом и корпусным элементом выполне"ны кольцевые полости, уплотненныепрокладками, причем одна из полостейвоздушная и сообщена с воздушной магистралью и выходными боковыми каналами, а вторая полость - топливная исообщена с поплавковой камерой и топля внутреннего сгорания; на фиг.2корпус с проточным каналом, поплавковой камерой и устройством предварительного смешения, разрез; на фиг.6 - часть устройства предварительного смешения на фиг.7 - тоже, вариант выполнения. него сгорания (фиг.1) содержит размещенный на впускном трубопроводе дроссельной заслонкой 3, связанной с педалью акселератора (не показана),приводимый двигателем лопастнойкомпрессор 4, имеющий вход, сообщенный с атмосферой, и снабженный центробежным регулятором 5 и клапаном 6,управляемым пневмоприводом (не показан), подключенным к задроссельномупространству впускного трубопровода,топливную поплавковую камеру 7 и размещенное в проточном канале 2 устройство предварительного смешения, выполненное с размещенным по оси проточного канала 2 корпусным элементом8, именюцим сопло 9 подачи сжатогогаза, подключенное к выходу лопастного компрессора 4 при помощи воздушной магистрали 10. Последняя снабжена компенсациойной емкостью 11, имеющей подвижную диафрагму 12 с пружиной 13, регулирующим органом 14, установленным за емкостью 11 относи 3 1140690 4снабженный центробежным РФгулятором в дне которого выполнено центральное,и клапаном, управляемым,пневмоприво" отверстие и несколько выходных бокодом, подключенным к задроссельному вых каналов, расположенных в дне попространству впускного трубопровода, окружности вокруг центрального отвертопливную поплавковую камеру и размещенное в проточном канале устрои 5ство предварительного смешения, выполненное с размещенным по оси проточного канала корпусным элементом,имеющим сопло подачи сжатого газа,подключенное к выходу лопастного компрессора при помощи воздушной магистрали, центральную камеру и топливоподающие отверстия, подключенные при ливоподающими отверстиями, соединенпомощи питающего канала к поплавковой ными с выходными боковыми каналами.15камере, устройство предварительного На фиг,1 схематично изображенасмешения установлено перед дроссель- предлагаемая система приготовленияной заслонкой относительно потока и топливо-воздушной смеси для двигатеего центральная камера выполнена ввиде диффузора, а сопло подачи сжатого газа выполнено с центральвым отверстием и несколькими выходнымибоковыми каналами, каждый из которых фиг.3 - распылитель холостого хода,соединен с соответствующим топливо- Разрез; на фиг,4 - разрез А-А наподающим отверстием воздушная магис- фиг.2; на фиг.5 - вариант выполненияР 25траль снабжена компенсационной ем- корпуса с проточным каналом, поплавкостью, имеющей подвижную подпружи- ковой камерой и устройством предваненную диафрагму, регулирующим орга- Рительного.смешениЯ, Разрез; наном, установленным за емкостью относительно потока сжатого газа, кинематически связанным с педалью акселераЗОтора и имеющим сервопривод, подклю- Система приготовления топливо-вотченный к задроссельному пространству, душной смеси для двигателя внутрени обводным каналом, включенным параллельно регулирующему органу и снабженным клапаном, связанным с диафраг-З 5 (не показан) корпус 1 с проточным камой емкости, причем поплавковая ка- налом 2 и установленной в последнеммера подключена к воздушной магистрали.между регулирующим органом иустройством предварительного смешения.40Корпус снабжен гнездами, а дроссельная заслонка образована двумястворками, шарнирно закрепленными накорпусе и выполненными с возможностью симметричного перемещения в гнез дах корпуса,В корпусе установлен распылительхолостого хода, выполненный в видесолла Лаваля и расширительного окна,между которыми размещены концы ство Орок, образующие промежуточное отверс-.(тие в положении перекрытия проточного1канала корпуса,Кроме того, устройство предварительного смешения снабжено дополнительным соплом подвода отработавшихгазов, а корпусной элемент снабженцентральным цилиндрическим стаканом,тельно потока сжатого газа, и обвод-,ным каналом 15, включенным параллелЬно регулирующему органу 14 и имеющийклапан 16, связанный с диафрагмрй 12.Устройство предварительного смещения (фиг.2) установлено переддроссельной заслонкой, а его корпусной элемент 8 снабжен цилиндрическим стаканом 17, имеющим крышку 18,закрепленную при помощи гайки 19, идно 20, в котором выполнены образующие сопло подачи сжатого газа центральное отверстие 21 и несколько выходных боковых каналов 22, расположенных в дне 20 по окружности вокруг15центрального отверстия 21, а междустаканом 17 и корпусным элементом 8выполнены кольцевые полости 23 и 24,уплотненные прокладками 25 и 26, причем кольцевая полость 23 - воздушная20и сообщена с воздушной магистралью10 и через отверстия 27 и центральную камеру 28 стакана 17 с центральным отверстием 21 и выходными боко 25выми каналами 22, а кольцевая полость . 24 - топливная и сообщена при помощипитающего канала 29 с топливной полостью 30 поплавковой камеры 7 и припомощи топливо-подающих отверстий 31с выходными боковыми каналами 22.Топливная полость 30 поплавковой камеры 7 в верхней части подключена квоздушной магистрали 10 при помощиканала 32 между устройством предварительного смешения и регулирующим З 5органом, образованным поворотным краном 33 с отверстием 34.В корпусе 1 выполнены два гнезда35, а дроссельная заслонка образована двумя створками 36 и 37, шарнирно 40закрепленными на корпусе и выполненными с возможностью симметричного перемещения в гнездах 35 при помощипривода (не изображен), связанного спедалью акселератора, В корпусе 1установлен распылитель холостого хода, образованный (см,фиг.3) элементом 38 с соплом Лаваля 39 и элементом 40 с расширительным окном 41,а между элементами 38 и 40 расположеОны Концы 42 и 43 створок 36 и 37,образующие промежуточное отверстие 44,Поворотный кран 33 (фиг.4) снабженприводным штоком 45, имеющим рычаг 46для привода от педали акселератора ирычаг 47, связанным с сервоприводом48, подключенным к задроссельномупространству впускного трубопровода,Способ приготовления топливо-воэ, душной смеси в двигателе внутреннего сгорания осуществляют следующим образомЛопастной компрессор 4 забирает воздух из атмосферы и сжимает его до давления выше атмосферного, регу лируемого в зависимости от частоты вращения двиг 1 теля и давления во впускном трубопроводе, причем это давление определяется положением дроссельной заслонки 3 или створок 36 и 37. Давление сжатого газа, подаваемого с выхода лопастного компрессора 4 в воздушную. магистраль 10, регулируется центробежным регулятором 5 и клапаном 6. Сжатый газ по воздушной магистрали 10, пройдя поворотный кран 33 (фиг.2), направляется к устройству предварительного смешения и одновременно по каналу 32 устанавливает давление над зеркалом топлива в поплавковой камере 7, равное давлению перед устройством предварительного смешения. В последнем сжатый гаэ, пройдя центральную камеру 28, выходит через центральное отверстие 21 и выходные боковые каналы 22, выполненные с переменным сечением, так что создается заданное уменьшение давления у топливо-подающих отверстий 31. В результате этого происходит подача топлива из поплавковой камеры 7 по питающему каналу 29, кольцевой полости 24 и топливоподающим отверстиям 31 в каждую струю сжатого газа, проходящую через соответствунзций выходной боковой канал 22. Причем выходящие иэ последних струй газа, смешанного с топливом, сталкиваются между собой в общей точке, в которую также подается струя сжатого газа, истекающая через центральное отверстие 21. Таким образом, в устройстве предварительного смешения обеспечивается многократное перемешивание топлива и газа с турбулизацией образующейся богатой топливо-воздушной смеси, в связи с чем достигается высокая однородность последней. Богатая топливо-воздушная смесь из устройства предварительного .:4 ешения направляется по оси проточного канала 2 в основной поток воздуха, засасываемого в двигатель, проходящий у устройства пред. варительного смешения с давлением равным (практически) атмосферному,90 7 11406Так как богатая топливо-воздушнаясмесь сильно турбулизирована, то прФсмешении ее с основным потоком воздуха образуется однородная топливо-воз.душная смесь заданного состава, поступающая в цилиндры двигателя.На режимах частичных нагрузок дономинальной нагрузки двигателя потоксжатого газа перед устройством предварительного смешения дросселируют 10регулирующим органом 14 или поворотным краном 33 пропорционально разрежению во впускном трубопроводе, всвязи с чем достигается заданная подача топлива из поплавковой камеры 7.15Причем, как видно иэ фиг.4, повороткрана 33 обеспечивается сервопоршнем48 и приводом от дроссельной заслонки. Возможно корректирование подачитоплива в зависимости от других ус;ловий работы двигателя, например, оттемпературы.На номинальной нагрузке двигателя,поток сжатого газа с выхода компрессора 4 подается к устройству предварительного смешения недросселированным, так как когда дроссельная заслонка 3 или створки 36 и 37 полностью открывают проходное сечение проточного канала 2, регулирующий орган ЗО14 или кран 33 продолжают открываться до полного открытия воздушноймагистрали 10, чем обеспечиваетсятребуемое на этом режиме работы обогащение топливо-воздушной смеси, по- З 5ступающей в двигатель,На режиме холостого хода двигателя, когда створки 36 и 37 полностью перекрывают проходное сечение проточного канала 2, топливо-воздушная смесь поступает во впускной трубопровод через распылитель холостого хода, образованный соплом Лаваля 39, промежуточным отверстием 44 и расширительным окном 41, В связи с этим топливовоздушная смесь, приготовленная в устройстве предварительного смешения и частично смешанная с воздухом из проточного канала 2, многократно сжимается и расширяется. Таким обра О зом достигается высокая однородность смеси, направляемой во впускной трубопровод, на режиме холостого хода двигателя. Так как на этом режиме регулирующий орган 14 или поворотный 55 кран 33 полностью закрыты, то сжатый газ проходит к устройству предварительного смешения по обводному каналу 15, причем компенсационная емкость11 и диафрагма 12 обеспечивают регулирование расхода сжатого газа пообводному каналу 15 в зависимости отабсолютного давления в воздушноймагистрали 10 путем воздействия наклапан 16.На режиме принудительного холостого хода двигателя (когда последнимобеспечивают торможение транспортного средства) подачу сжатого газа отлопастного компрессора 4 к устройству предварительного смешения полностью прекращают, в связи с чем прекращается поступление топлива в двигатель.Таким образом, предлагаемой системой обеспечивается приготовлениетопливо-воздушной смеси высокой од- ,нородности всех нагрузочных режимахи режиме холостого хода, а также прекращение подачи топлива на режимепринудительного холостого хода,чтопри ее простом конструктивном выполнении снижает расход топлива и токсичность отработавших газов, а такжеповьппает технико-экономические показатели двигателя.Согласно варианту выполнения сис-темы (см.фиг.5) в устройстве предварительного смешения выполнена дополнительная кольцевая полость 49, соединенная с каналом 50 подвода отработавших газов и с выходными боковыми каналами 51 (остальные элементысистемы аналогичны элементам системы по фиг.2),Работа системы по фиг.5 аналогичнаработе системы по фиг.4, только по"дача топлива из топливоподающих отверстий 31 осуществляется в отработавшие газы, проходяпрюе через выходные боковые каналы 51, а сжатый газиз компрессора 4 обеспечивает заданную подачу обоих групп компонентовсмеси вследствие его прохождения через центральное отверстие 21.,Согласно варианту выполнения дна52 стакана (фиг.6) выходные боковыеканалы 53 выполнены перпендикулярны:ми к образующей центрального отверстия, имеющего конфузорную 54 и диф-,фуэорную 55 части, причем все выходные боковые каналы 53 расположены поокружности вокруг центрального отверстия. В дне 52 стакана выполненыдополнительные цилиндрические отверстия 56, оси которых параллельны оси,1140690 центрального отверстия, причем с топливо-подводящими отверстиями 57 сообщены боковые выходные каналы 53.Такое выполнение устройства предварительного смешения обеспечивает более высокую турбулизацию приготавливаемой им богатой топлйво-воздушной смеси.Согласно варианту выполнения дна 58 стакана (фиг.7) выходные боковые каналы 59 сообщены с кольцевой проточкой 60, отделенной от центрального отверстия 61. С этой же полостью 60 соединены дополнительные цилиндрические отверстия 62, выполненные наклонными относительно оси центрального отверстия 61С последним соединены вторые дополнительные ци 1 Олиндрические отверстия 63, также выполненные наклонными относительнооси центрального отверстия 61. Топливоподающие отверстия 64 сообщены свыходными боковыми каналами 59,Такое выполнение устройства предварительного смешения еще в большейстепени обеспечивает турбулизациюприготавливаемой им богатой топливо" 10 воздушной смеситеТаким образом, предлагаемые способприготовления топливо-воздушной сме".си в двигателе внутреннего сгоранияи система для осуществления этого 15 способа обеспечивают уменьшение рас"хода топлива и токсичности отработавших газов и повышение технико-экономических показателей двигателя.