Патент на винахід №2282746
F02M25/10 (2006.01) F02B47/00 (2006.01) F02D41/14 (2006.01)
Адреса для листування: 115563, Москва, вул. Шипилівська, 38, кв.12. Д.В. В'яткіну
(72) Автор(и): Вяткін Денис Вікторович (RU)
(73) Патентовласник(и): Вяткін Денис Вікторович (RU)
(54) СПОСІБ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ СКЛАДУ ГАРЮЧОЇ СУМІШІ У ДВИГУНАХ
Винахід відноситься до техніки, зокрема двигунів внутрішнього згоряння (ЛВС), і може бути використане для оптимізації витрати палива при роботі ЛВС.
Відомий спосіб і пристрій для живлення бензинових двигунів бідними сумішами/пат. Швейцарія №683938, 5 F 02 M 17/16, 17/38, F 02 B 51/00, 1994/, який для створення збідненої горючої суміші змінного складу використовує газову суміш атмосферного повітря при максимальному тиску. Основний недолік цього пристрою - обмеження вмісту кисню в газовій суміші за рахунок максимально допустимого значення.
Відомий також спосіб регулювання складу горючої суміші двигуна внутрішнього згоряння /пат. Японія №6026272, 5 F 02 D 41/14, 41/02, 45/00, 1985/. Він у порівнянні з попереднім пристроєм має покращені характеристики ККД. Повітряна система літальних апаратів нагнітає повітряну суміш двигун під тиском, що збільшує кількість кисню по відношенню до палива. Недоліком способу є знижена швидкість реакції горіння палива за рахунок присутності газової суміші неактивних складових. До недоліку способу можна також віднести обмежену початковим тиском повітряної суміші вихідну потужність ДВС.
Відомо також пристрій - двигун внутрішнього згоряння/пат. Японія №62199958 від 03.09.1987, F02M 33/00, F02M25/10/, який взятий за прототип. Він у порівнянні з попереднімпристроєм має зворотний зв'язок з елементами карбюратора ДВС, що підвищує економічність витрати додаткового кисню. Недоліком прототипу є те, що пристрій вимагає конструктивної зміни існуючого карбюратора, застосування електроклапану передбачає лише два режими подачі кисню (електроклапан відкритий і пропускає кисень або закритий - кисень у карбюратор не надходить). При такій конструкції в результаті різкої зміни частки кисню в горючій суміші, що надходить у ДВЗ, буде спостерігатися нестабільна робота ДВЗ (різкими пульсуючими ривками колінчастого валу), що призведе до неможливості експлуатації такого ДВЗ у складі транспортного засобу або генератора та швидкого зношування ДВЗ.
Відомо також пристрій керування вихлопами ДВС/пат. США №3877450 від 15.04.1975, F 02 D 21/02/. У ньому кисень подається до камери згоряння безпосередньо під свічку в чистому вигляді. При цьому можлива ситуація, коли створена киснем, що надходить, ненасичену пальним хмара при електричній дузі свічки не призведе до реакції горіння (кисень сам по собі не горить), що призведе до нестабільної роботи ДВС. Крім того, неоднорідність горючої суміші в камері згоряння не дасть повного позитивного ефекту на швидкість реакції горіння, а виняток із схеми карбюратора (на шляху подачі кисню) призведе до неефективності функцій, що його управляють. Так при різкому збільшенні оборотів двигуна, при надходженні в нього кисню, заслінка карбюратора закриється і в камеру згоряння надходитиме мала кількість (або зовсім припиниться) горючої суміші, що призведе до падіння оборотів, і заслінка відкриється. Таким чином, спостерігатиметься пульсуюча робота двигуна, що має ті ж наслідки, що й у попереднього відомого пристрою. У пристрої длярегулювання кількості кисню використовується механічний клапан - кисень, що подає рівними порціями без урахування кількості пального в камері згоряння і без зворотного зв'язку з вихідними характеристиками ДВС.
Сутність винаходу. Завданням винаходу є збільшення швидкості реакції горіння палива при збереженні покращених масогабаритних показників ДВЗ та вихідної потужності.
Завдання в заявленому способі регулювання складу паливної суміші в двигунах внутрішнього згоряння (ДВС) полягає в підвищенні концентрації кисню в газовій суміші до оптимальних співвідношень з паливом шляхом збагачення киснем атмосферного повітря, що надходить у повітряний фільтр ДВС, причому при переведенні з режиму холостого ходу максимально допустимих оборотів двигуна роблять збільшення кількості палива, що подається при зміні кількості подається кисню в газову суміш, обмеження оборотів двигуна при досягненні його максимального значення проводять зменшенням подачі палива по сигналу в систему управління кількістю подачі палива, з датчика оборотів двигуна формують керуючий сигнал для зміни кількості кисню , що подається в повітряний фільтр.
Завдання в заявленому пристрої для регулювання складу паливної суміші в двигуні внутрішнього згоряння (ДВС) з підвищенням концентрації кисню в газовій суміші містить систему керування кількістю подачі палива, датчик оборотів двигуна, підключений до системи керування кількістю подачі палива, повітряний фільтр, кисневий балон з вентилем з системою управління останнім, причому вентиль через трубку підключений до повітряного фільтра, система управління вентилем з'єднана з датчиком подачі палива і виконана з можливістю зміни кількості кисню, що подається вповітряний фільтр, а система управління кількістю подачі палива виконана з можливістю обмеження подачі палива при досягненні максимального рівня оборотів ДВЗ.
В результаті застосування вищезазначених засобів пристрій забезпечує оптимальну витрату палива та кисню на різних режимах роботи ДВЗ.
Схема повітряної системи двигуна внутрішнього згоряння з підвищенням концентрації кисню в газовій суміші рівня відомих функціональних елементів представлена на кресленні.
Пристрій містить кисневий балон з вентилем і редуктором 1, трубку подачі кисню 3, вентиль 2, повітряний фільтр 4 систему управління кількістю подачі палива 5 датчик оборотів двигуна 6 датчик кількості подачі палива 7 систему управління вентилем 8.
У пристрої застосовані вихідні сигнали датчика кількості подачі палива 7 для формування сигналу через систему керування кількості подачі палива 5 для системи управління вентилем 8 та вихідний сигнал з датчика обертів двигуна 6 для формування сигналу системі керування кількості подачі палива 5.
Елементи пристрою з'єднані в такий спосіб. Кисневий балон з вентилем і редуктором 1 підключений до вентиля 2. Вихід вентиля 2 через трубку подачі кисню 3 підключений до повітряного фільтра 4. Вентиль 2 знаходиться в кінематичному зв'язку з системою управління вентилем 8. Система управління вентилем 8 через систему керування кількості палива, що подається 5 з датчиком кількості подачі палива 7 та датчиком оборотів двигуна 6.
Спосіб здійснюють наступним чином.
Концентрація кисню в газовій суміші ДВЗ змінюється за рахунок збагачення атмосферного повітря, що надходить у повітряний фільтр ДВЗ, чистим киснем, причому кількість додаткового кисню,подається в повітряний фільтр, залежить від кількості палива, що подається в ДВС.
Пристрій працює наступним чином.
При зміні оборотів двигуна в діапазоні від режиму холостого ходу до максимальних оборотів двигуна датчик кількості подачі палива 7 через систему управління кількості палива, що подається 5 формує керуючий сигнал для системи управління вентилем 8. Система управління вентилем 8, регулюючи пропускну здатність вентиля 2, змінює кількість кисню, що подається. повітряний фільтр 4, де відбувається формування газової суміші з відповідною концентрацією кисню.
Переведення пристрою в діапазоні від режиму холостого ходу до режиму максимально допустимих оборотів проводиться зміною кількості подачі палива при одночасному відповідному зміні кількості кисню, що подається в газову суміш. Обмеження обертів двигуна при досягненні його максимального значення проводиться зменшенням подачі палива шляхом подачі сигналу на систему управління кількості подачі палива 5 з датчика обертів двигуна 6. Таке спільне регулювання забезпечує оптимальну витрату палива з киснем та безпечний режим ДВС.
Особливістю пристрою є те, що подача кисню повітряний фільтр 4 регулюється в залежності від сигналу відповідних датчиків 6, 7. Збільшена масова складова кисню в горючій суміші збільшує швидкість реакції її горіння, і підвищується тиск в камері згоряння ДВС на фазі згоряння горючої суміші. Це забезпечує економне використання палива за інших рівних умов, зменшення шкідливих вихлопних газів або збільшення вихідної потужності ДВЗ.
Іншою позитивною особливістю повітряної системи є можливість його застосування у готовихтехнічні вироби без конструкційних змін ДВЗ. Це, як і зміна центру тяжкості виробу, досягається за рахунок застосування трубок подачі кисню 3 різної довжини і використання повітряного фільтра 4 готового технічного виробу.
Найбільш доцільною областю застосування способу та пристрою регулювання складу горючої суміші в ДВЗ підвищенням концентрації кисню в газовій суміші є ДВЗ, встановлені на літальних апаратах.
1. Спосіб для регулювання складу паливної суміші в двигунах внутрішнього згоряння (ДВС), що полягає в підвищенні концентрації кисню в газовій суміші до оптимальних співвідношень з паливом шляхом збагачення киснем атмосферного повітря, що надходить у повітряний фільтр ДВЗ, який відрізняється тим, що при переведенні з режиму холост ходу в режим максимально допустимих оборотів двигуна виробляють збільшення кількості палива, що подається при зміні кількості подається кисню в газову суміш, обмеження оборотів двигуна при досягненні його максимального значення проводять зменшенням подачі палива по сигналу в систему управління кількістю подачі палива з датчика оборотів двигуна, формують керуючий сигнал для зміни кількості кисню, що подається у повітряний фільтр.
2. Пристрій для регулювання складу паливної суміші в двигуні внутрішнього згоряння (ДВС) з підвищенням концентрації кисню в газовій суміші, що містить систему керування кількістю подачі палива, датчик оборотів двигуна, підключений до системи керування кількістю подачі палива, повітряний фільтр, кисневий балон з вентилем з системою управління останнім, що відрізняється тим, що вентиль через трубку підключений до повітряного фільтра, система управління вентилем з'єднана з датчиком подачіпалива та виконана з можливістю зміни кількості кисню, що подається у повітряний фільтр, а система управління кількістю подачі палива виконана з можливістю обмеження подачі палива при досягненні максимального рівня оборотів ДВЗ.