Устройство для улучшения смесеобразования в бензиновом двигателе

 

Изобретение относится к двигателестроению и используется для повышения топливной экономичности, снижения токсичности, облегчения и ускорения пуска и прогрева бензиновых двигателей. Устройство включает электронагреваемый элемент из позисторной керамики, закрепленный под дроссельной заслонкой смесительной камеры карбюратора на пластмассовой прокладке, установленной между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя, а также электрические контакты для подключения нагреваемого элемента к бортовой сети автомобиля. Особенностью устройства является выполнение электронагреваемого элемента в виде нескольких электрически соединенных между собой прямоугольных пластин, последовательно и наклонно установленных с зазором между плоскостями в отверстии пластмассовой прокладки под карбюратором, причем большие оси пластин параллельны оси дроссельной заслонки карбюратора. После пуска двигателя, на режиме его прогрева, топливовоздушная смесь, поступающая через первичную камеру карбюратора и содержащая частицы жидкого топлива, попадает на нагретые пластины, где жидкая фаза топлива интенсивно испаряется. Это позволяет повысить гомогенность топливовоздушной смеси и таким образом, облегчить пуск двигателя, ускорить его прогрев, снизив при этом расход топлива и токсичность отработавших газов двигателя. Преимуществами предлагаемого устройства являются простота конструкции, компактность, малое аэродинамическое сопротивление и высокая эффективность. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для повышения топливной экономичности, снижения токсичности, облегчения и ускорения пуска и прогрева бензиновых двигателей.

Известны устройства для улучшения смесеобразования в бензиновых двигателях, содержащие электронагреваемые элементы, устанавливаемые во впускном трубопроводе и обеспечивающие условия для дополнительного испарения жидкой фазы топлива в топливовоздушной смеси (см. Применение систем электроподогрева в автомобилях. - Ж. "Автомобильная промышленность США", 1992, N 4-5, с. 14-18).

Общими недостатками таких устройств являются сложность и значительные габариты конструкции, а также либо их высокое аэродинамическое сопротивление потоку, либо низкая эффективность, обусловленная малым временем контакта жидкой фазы топлива с нагретой поверхностью. Эти недостатки не позволяют в полной мере использовать возможности электронагревательных элементов для гомогенизации топливовоздушной смеси с целью повышения топливной экономичности, снижения токсичности отработавших газов (ОГ) и улучшения пусковых качеств бензинового двигателя.

Известно устройство для улучшения смесеобразования в бензиновом двигателе, включающее электронагреваемый элемент из позисторной керамики (электропроводящей керамики с положительным температурным коэффициентом сопротивления, обладающей особым свойством стабилизации определенной температуры нагрева) в форме решетки, размещаемой под нижней плоскостью прокладки карбюратора под его первичной камерой и имеющей электрические контакты для подключения к бортовой сети автомобиля (пат. США 4672940, МКИ F 02 M 29/00).

Такая конструкция, кроме своей сложности, имеет и повышенное аэродинамическое сопротивление, вызывающее снижение максимальной мощности двигателя, а также не обеспечивает эффективный подогрев жидкой фазы топлива в топливовоздушной смеси из-за незначительной величины нагретой контактной поверхности и малого времени контакта частиц жидкого топлива с этой поверхностью при прохождении смеси через решетку. Кроме этого, из-за значительного габаритного размера решетки в горизонтальном направлении, это устройство может устанавливаться либо на специально приспособленные для этого, либо на доработанные впускные трубопроводы двигателя с расширенным впускным окном присоединительного фланца для карбюратора. Эти недостатки не позволяют существенно улучшить топливную экономичность, снизить токсичность ОГ, сократить время пуска и прогрева двигателя, а также сужают область применения устройства из-за трудностей его установки на выпускаемые модели автомобильных двигателей.

Цель предлагаемого изобретения - улучшение топливной экономичности, снижение токсичности ОГ, ускорение пуска и прогрева двигателя за счет повышения степени гомогенизации топливовоздушной смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для улучшения смесеобразования в бензиновом двигателе, включающем электронагреваемый элемент из позисторной керамики, закрепленный под дроссельной заслонкой смесительной камеры карбюратора на пластмассовой прокладке, установленной между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя, имеющий электрические контакты для подключения к бортовой сети автомобиля, электронагреваемый элемент выполнен в виде нескольких электрически соединенных между собой прямоугольных пластин, последовательно и наклонно установленных с зазором между плоскостями в отверстии пластмассовой прокладки под карбюратором, причем большие оси пластин параллельны оси дроссельной заслонки карбюратора.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что такое усовершенствование устройства для улучшения смесеобразования в бензиновом двигателе неизвестно.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого устройства применительно к двухкамерному карбюратору. Оно включает собственно прокладку 1 под карбюратор, выполненную из термостойкой пластмассы (например, полиамида). В отверстии прокладки установлены электрически соединенные между собой (токопроводы находятся внутри прокладки) прямоугольные пластины 2, выполненные из позисторной керамики и имеющие внешние электрические контакты 3, служащие для подключения пластин 2 к бортовой электрической сети автомобиля. Прямоугольные пластины 2 установлены последовательно и наклонно с зазором между плоскостями. Ширина пластин и их наклон выбраны таким образом, чтобы пластины не выходили за пределы пластмассовой прокладки 1 и не касались дроссельной заслонки карбюратора при ее открытии. Электронагреваемые пластины 2 размещаются в отверстии прокладки только в зоне расположения первичной камеры карбюратора, т.к. устройство предназначено для работы только на режимах пуска и прогрева двигателя.

На фиг. 2 показана установка предлагаемого устройства на двигателе. Прокладка 1 установлена между фланцем впускного трубопровода 4 и фланцем двухкамерного карбюратора 5 (на фиг. 2 полностью не показан). При этом большие оси электронагреваемых пластин 2 располагаются параллельно оси дроссельной заслонки 6 первичной камеры 7 карбюратора.

Действует предлагаемое устройство следующим образом. Перед пуском двигателя электронагреваемые пластины 2 с помощью контактов 3 через реле, включаемое одновременно с включением зажигания на автомобиле, подключаются к бортовой сети автомобиля, после чего через 20...30 секунд они прогреваются до рабочей температуры 85...95^oC, которая в дальнейшем поддерживается на режиме прогрева двигателя неизменной за счет особых свойств позисторной керамики. Во время пуска плохо испаряющееся в этих условиях топливо попадает на поверхность нагретых пластин 2, образуя топливовоздушную смесь необходимой для воспламенения концентрации. Таким образом, пуск двигателя значительно облегчается, особенно при низких температурах окружающей среды.

После пуска двигателя, на режиме его прогрева, топливовоздушная смесь, поступающая через первичную камеру 7 карбюратора и содержащая частицы жидкого топлива, попадает на нагретые пластины 2, где жидкая фаза топлива интенсивно испаряется. Образованная топливовоздушная смесь равномерно распределяется по ветвям впускного трубопровода. Равномерности распределения смеси во многом способствует расположение пластин 2, при котором большие их оси параллельны оси дроссельной заслонки 6. Все это позволяет повысить гомогенность топливовоздушной смеси и, таким образом, облегчить пуск двигателя, ускорить его прогрев, снизив при этом расход топлива и токсичность ОГ двигателя.

Электронагреваемые пластины 2, выполненные из позисторной керамики, могут быть перфорированными (в виде сот или решетки), иметь вогнутую, выпуклую или какую-либо другую форму поверхности.

Преимуществами предлагаемого устройства являются простота конструкции, компактность, малое аэродинамическое сопротивление и высокая эффективность. Благодаря своей конструкции оно может применяться без изменения впускного трубопровода на любых типах карбюраторов. Его использование позволяет облегчить пуск двигателя, ускорить его прогрев, повысить топливную экономичность двигателя и снизить его токсичность на режиме прогрева.

Заявленное устройство может применяться не только с карбюраторными системами топливоподачи, но и с системами центрального впрыска топлива, обеспечивая аналогичную эффективность.

Предлагаемое устройство было разработано, изготовлено и всесторонне испытано. Результаты испытания устройства с карбюратором ДААЗ-21081 двигателя МеМЗ-245 автомобиля ЗАЗ-1102 показали, что установка предлагаемого устройства под первичную камеру карбюратора незначительно увеличивает сопротивление на впуске, практически не влияя на мощностные показатели двигателя. При этом значительно облегчается пуск и в 2-3 раза сокращается время готовности двигателя к работе при прогреве. На режиме прогрева расход топлива снижается на 25...30% при одновременном уменьшении суммарной токсичности ОГ на 60. ..75%. Испытания подтвердили также более устойчивую работу двигателя на холостом ходу при более низкой частоте вращения вала двигателя на этом режиме. Проверка устройства на устойчивость от разрушения при обратных вспышках в карбюраторе подтвердила высокую надежность предлагаемого устройства.

По предварительным оценкам, применение заявленного устройства может обеспечить годовой экономический эффект около 25 тыс. руб. на каждый автомобиль.

Формула изобретения

Устройство для улучшения смесеобразования в бензиновом двигателе, включающее электронагреваемый элемент из позисторной керамики, расположенный под дроссельной заслонкой смесительной камеры карбюратора на пластмассовой прокладке, устанавливаемой между карбюратором и впускным трубопроводом двигателя, имеющий электрические контакты для подключения к бортовой электрической сети автомобиля, отличающееся тем, что электронагреваемый элемент выполнен в виде нескольких электрически соединенных между собой прямоугольных пластин, последовательно и наклонно установленных с зазором между плоскостями в отверстии пластмассовой прокладки под карбюратором, причем большие оси пластин параллельны оси дроссельной заслонки карбюратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2