Способ получения горючей смеси для тепловых двигателей - способ вимт-1

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам получения горючей смеси для двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет упростить систему управления, повысить надежность и степень точности регулирования состава горючей смеси. Способ получения горючей смеси для тепловых двигателей заключается в выпаривании жидкого топлива с образованием горючей смеси и последующей подаче ее во всасывающий коллектор. Входящий поток воздуха разделяют на две части в необходимой пропорции, определяемой техническими характеристиками используемого топлива и режимом работы двигателя. Одну из частей потока нагревают до температуры самовоспламенения используемого топлива и подают в камеру смешения с жидким топливом. Полученную обогащенную гомогенную смесь подают во вторую камеру смешения совместно со второй частью входящего потока воздуха. Далее полученную обедненную горючую смесь подают во всасывающий коллектор двигателя. 1 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к тепловым двигателям и может быть использовано в системах получения горючей смеси в тепловых двигателях, например в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Решение проблем повышения экологической безопасности транспортных систем с тепловыми двигателями и экономии топлива становятся более актуальными из-за ежегодного роста потока транспортных систем.

Известен способ повышения экологической чистоты выхлопных газов ДВС путем впрыскивания топлива в испаритель, выпаривания его и формирования горючей смеси обедненного состава, как это описано в [1].

Однако все тепловые процессы являются инерционными и это приводит к росту его постоянной по времени, которая определяется временем впрыска топлива и временем его испарения, что приводит в конечном итоге к снижению приемистости двигателя и неоднородности состава горючей смеси.

Этого недостатка лишен способ приготовления газовой горючей смеси (бензогаза), заключающийся в формировании сплошной равномерной микропленки топлива на внутренней цилиндрической поверхности канала испарителя под воздействием сформированного скоростного вихревого потока воздуха, его постепенный прогрев при движении по спиральной траектории навстречу нарастающим температурам, соответствующим пределам температур фракционной возгонки топлива и дальнейшего формирования горючей смеси, как это описано в [2].

Недостатками этого способа получения горючей смеси является пригорание тяжелых смолянистых компонентов топлива к внутренней поверхности канала испарителя с образованием трудноудалимых пленок органического и неорганического составов, ухудшающих теплообменные процессы между поверхностью канала испарителя и топливом. Поэтому этот способ используется в сочетании с системой механического карбюрирования топлива.

Указанного недостатка лишен предлагаемый способ получения горючей смеси для тепловых двигателей, заключающийся в выпаривании жидкого топлива с образованием горючей смеси и последующей подаче ее во всасывающий коллектор. Согласно изобретению входящий поток воздуха разделяют на две части в необходимой пропорции, определяемой техническими характеристиками используемого топлива и режимом работы двигателя, одну из частей потока нагревают до температуры самовоспламенения используемого топлива и подают в камеру смешения с жидким топливом, затем полученную обогащенную гомогенную смесь подают во вторую камеру смешения совместно со второй частью входящего потока воздуха и далее полученную обедненную горючую смесь подают во всасывающий коллектор двигателя.

Изобретение поясняется чертежом.

Входящий поток воздуха разделяется регулирующим устройством 1 на две части а и б. Одна часть потока б окислителя последовательно проходит через нагревательную камеру 2 и камеру смешения 3 и затем поступает в камеру смешения 4 со второй частью а воздуха и через устройство 5 поступает во всасывающий коллектор (на фигуре не указан).

Исходный поток окислителя-воздуха после очистки в воздушном фильтре (на фигуре не указан) поступает во входную трубу, снабженную регулирующим устройством 1.

Устройство 1 разделяет входящий поток на две части в необходимой пропорции. Соотношение разделяемых потоков определяется режимом работы двигателя и техническими характеристиками используемого топлива. Технические характеристики топлива в конечном итоге влияют на динамические характеристики двигателя. Поэтому при изменении качества топлива в стандартном ряду (А-76; А-85; А-93; А-92; А-95) для улучшения динамических характеристик двигателя необходимо корректировать пропорцию разделения исходного потока воздуха и температуру нагревательной камеры для достижения потребных динамических характеристик двигателя, для выбранного числа оборотов, определяемого регулирующим устройством 5. Устройство 5 регулирует объемный (массовый) расход горючей смеси. Устройство 1 определяет степень обогащения смеси.

Поток б поступает в нагревательную камеру 2 и нагревается до температуры самовоспламенения используемого топлива путем регулировки тепловой мощности нагревательной камеры за счет изменения количества протекающих через нее выхлопных газов. Горячий поток воздуха, попадая в дальнейшем в камеру смешения 3, частично нагревает ее и обеспечивает поверхностное испарение, жидкое топливо испаряется со свободной поверхности за счет его нагрева горячим воздушным потоком и интенсивного уноса паровой фазы проходящим воздушным потоком. Образующиеся пары уносятся потоком воздуха, создавая тем самым условие испарения жидкого топлива в среду с нулевым парциальным давлением паров. Полученную таким образом обогащенную смесь подают во вторую камеру смешения 4, где она смешивается со второй частью потока воздуха и образует гомогенную смесь необходимой степени обеднения. Таким образом, достигается поставленная цель.

В предлагаемом способе в процессе получения гомогенной монодисперсной горючей газовой смеси не участвуют нестационарные процессы как впрыскивание жидкого топлива, исключены форсуночные устройства, испарение топлива происходит с зеркала жидкости, исключая тем самым процесс образования нагара на поверхности испарения камеры смешения. В предлагаемом способе получения горючей смеси также исключены нестационарные тепловые процессы, которые по своей сути являются высокоинерционными и тем самым трудноуправляемыми в нестационарных режимах. Регулировка степени обеднения смеси производится путем регулировки соотношения разделяемых потоков воздуха. В конечном итоге все это позволяет упростить систему управления устройством и повысить его надежность и степень точности регулирования состава горючей смеси по минимуму содержания вредных ингредиентов в выхлопных газах. Число оборотов двигателя регулируется путем изменения расхода горючей смеси устройством 5, а степень обеднения смеси при этом остается постоянной, так как положение устройства регулировки 1 фиксировано и изменяется только оператором-водителем или устройством управления.

Результаты экспериментального испытания предлагаемого способа получения горючей смеси на двигателе автомобиля марки УАЗ 31512 показали, что динамические характеристики двигателя резко улучшаются за счет улучшения приемистости двигателя. При этом резко падают шумовые эффекты двигателя, улучшается режим запуска двигателя, повышается степень экологической безопасности не менее чем на 30%, расход топлива снижается не менее чем на 20%, мощность двигателя повышается на 20% за счет образования монодисперсной гомогенной горючей смеси, которая окисляется полностью при минимальном ходе поршня, обеспечивая тем самым максимальное давление в цилиндре и соответственно на поршень двигателя. Частичное повышение мощности двигателя обеспечивается за счет регенерации теплоты выхлопных газов путем подогрева входящего в двигатель потока воздуха.

Источники информации

1. Свиридов Ю.Б. Способ работы двигателя по бензогазовому циклу. Патент РФ №2200247, МПК F02М 31/18, 10.03.2003 г.

2. Свиридов Ю.Б. Способ приготовления гомогенной газовой горючей смеси (бензогаза). Документ РФ №94008404, МПК F02М 31/00, 20.11.1995 г.

Способ получения горючей смеси для тепловых двигателей, заключающийся в выпаривании жидкого топлива с образованием горючей смеси и последующей подаче ее во всасывающий коллектор, отличающийся тем, что входящий поток воздуха разделяют на две части в необходимой пропорции, определяемой техническими характеристиками используемого топлива и режимом работы двигателя, одну из частей потока нагревают до температуры самовоспламенения используемого топлива и подают в камеру смешения с жидким топливом, затем полученную обогащенную гомогенную смесь подают во вторую камеру смешения совместно со второй частью входящего потока воздуха и далее полученную обедненную горючую смесь подают во всасывающий коллектор двигателя.