RU2094643C1 - Feed system for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: system has sucking pipe 1 from which air is supplied to plant 2 for adsorption-desorption enriching of air with oxygen. The enriched air enters carburetor 6. Fuel mixture enters cylinder 6. Exhaust gas flowing through pipe line 9 operates as an ejector in plant 2. Valve 10,11, 13,14 and 15 are controlled by common distributing shaft 12. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в двигателях транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering, in particular to power systems for internal combustion engines, and can be used in vehicle engines.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения. To assess the novelty and inventive step of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.

Известна, например, система питания двигателя внутреннего сгорания бензоводородовоздушной смесью, включающая бак с жидким водородом, карбюратор-смеситель, магнитные клапаны и органы управления [1]
Данное устройство конструктивно сложно, требует больших площадей теплообмена для испарения водорода, затрудняет запуск двигателя.Known, for example, the power supply system of an internal combustion engine of a gasoline-hydrogen mixture, including a tank with liquid hydrogen, a carburetor-mixer, solenoid valves and controls [1]
This device is structurally complex, requires large areas of heat transfer for the evaporation of hydrogen, makes it difficult to start the engine.

Во многих известных решениях делались попытки повышения эффективности работы систем питания двигателей внутреннего сгорания. In many well-known solutions, attempts have been made to increase the efficiency of power systems for internal combustion engines.

Так, в устройстве [2] предлагалось во впускном трубопроводе дополнительно перемешивать и завихрять воздух и кислород путем возбуждения автоколебаний упругих пластин. So, in the device [2] it was proposed in the intake manifold to additionally mix and swirl air and oxygen by exciting self-oscillations of the elastic plates.

Все указанные средства дают незначительное повышение эффективности работы двигателя, но существенно усложняют конструкцию их систем питания. All of these tools give a slight increase in engine efficiency, but significantly complicate the design of their power systems.

Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, включающая карбюратор для образования и дозировки топливовоздушной смеси, а также средства для ее поступления в цилиндры двигателя и отвода отработавших газов, включающие распределительный вал, трубопроводы и совокупность размещенных в них и связанных с распределительным валом клапанов [3]
В этой системе отработавшие газы увлажняются, затем смешиваются с горючими газами потоком очищенного воздуха, после чего в суммарную смесь эжектируются капли бензина и топливный заряд поступает в цилиндр двигателя.A known power system of an internal combustion engine, including a carburetor for the formation and dosage of the air-fuel mixture, as well as means for its entry into the engine cylinders and exhaust gas, including a camshaft, pipelines and a set of valves located in them and connected to the camshaft [3]
In this system, the exhaust gases are humidified, then mixed with combustible gases by a stream of purified air, after which drops of gasoline are ejected into the total mixture and the fuel charge enters the engine cylinder.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения. By the greatest number of similar features and achieved by using the result, this technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, являются: сложность подготовки топливной смеси, конструктивная сложность системы, снижающая надежность работы двигателя, усложняющая его запуск. The disadvantages of the prototype, which does not allow to achieve the goal, are: the complexity of the preparation of the fuel mixture, the structural complexity of the system, which reduces the reliability of the engine, making it difficult to start.

Задачей изобретения является повышение экономичности работы двигателя внутреннего сгорания путем использования в его системе питания в качестве основного окислителя обогащенного кислородом воздуха. The objective of the invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine by using oxygen-enriched air as its main oxidizer in its power system.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата. The invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result.

Согласно изобретению система питания двигателя внутреннего сгорания, включающая карбюратор для образования и дозировки топливо-воздушной смеси, а также средства для ее поступления в цилиндры двигателя и отвода отработавших газов, включающие распределительный вал, трубопроводы и совокупность размещенных в них и связанных с распределительным валом клапанов, снабжена наборной воздушной трубкой и установкой для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом, имеющей воздушный вход, а также продукционный и эжекторный регенерационный выходы, при этом выход заборной трубки сообщен с воздушным входом установки, продукционный выход которого соединен со входом карбюратора, а регенерационный выход с трубопроводом для отвода отработанных газов из цилиндра, причем вход и выходы установки для адсорбционного-десорбционного обогащения воздуха кислородом снабжены клапанами, управляемыми от распределительного вала. According to the invention, the power system of the internal combustion engine, including a carburetor for the formation and dosage of the fuel-air mixture, as well as means for its entry into the engine cylinders and exhaust gas, including a camshaft, pipelines and a set of valves located in them and connected to the camshaft, equipped with a stacked air tube and an installation for adsorption-desorption enrichment of air with oxygen, with an air inlet, as well as production and ejector regeneration exits, while the outlet of the intake pipe is in communication with the air inlet of the unit, the production outlet of which is connected to the inlet of the carburetor, and the regeneration outlet with a pipe for exhaust gas from the cylinder, the inlet and outlet of the installation for adsorption-desorption enrichment of air with oxygen are equipped with valves controlled from the camshaft.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. This is the totality of essential features that provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:
система питания может быть снабжена газоаккумулятором, вход которого сообщен с продукционным выходом установки для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха, а выходы с ее воздушным входом.In addition, the claimed solution has optional features characterizing its particular cases, specific forms of its material embodiment or special conditions for its use, namely:
the power system can be equipped with a gas accumulator, the input of which is connected to the production output of the installation for adsorption-desorption air enrichment, and the outputs with its air inlet.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных объектах техники аналогичного назначения. The claimed technical solution is new, as it is characterized by the presence of a new set of features that is absent in all known objects of equipment of a similar purpose.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявляемой совокупности признаков, заключается в том, что в образуемую топливную смесь подается больше окислителя кислорода, чем снижается либо объем бензина, либо появляется возможность использования бензина с более низкими требованиями к антидетонационным свойствам, т.е. бензин с более низким октановым числом. В конечном счете, это повышает экономичность двигателя. The immediate technical result that can be obtained by implementing the claimed combination of features is that more oxygen oxidizer is supplied to the fuel mixture formed, either the volume of gasoline is reduced, or it becomes possible to use gasoline with lower requirements for antiknock properties, i.e. . gasoline with a lower octane rating. Ultimately, this improves engine efficiency.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". This allows you to recognize the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена общая схема заявленного устройства. The invention is illustrated in the drawing, which presents a General diagram of the claimed device.

Оно содержит заборную воздушную трубку 1, установку 2 для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом, которая имеет воздушный вход 3, продукционный выход 4, эжекторный регенерационный выход 5, карбюратор 6, трубопровод 7 подачи топливной смеси в цилиндр 8 двигателя, трубопровод 9 отвода отработавших газов, впускные клапаны 10, выпускные клапаны 11, распределительный вал 12, управляемые клапаны 13, 14, 15 установки 2, газоаккумулятор 16. It contains an intake air tube 1, a unit 2 for adsorption-desorption enrichment of air with oxygen, which has an air inlet 3, a production outlet 4, an ejector regeneration outlet 5, a carburetor 6, a pipe 7 for supplying the fuel mixture to the cylinder 8 of the engine, a pipe 9 for exhaust gases , inlet valves 10, exhaust valves 11, camshaft 12, controlled valves 13, 14, 15 of installation 2, gas accumulator 16.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

От заборной трубки 1 воздух под напором подается через вход 3 на установку 2 для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом. Такие установки известны в технике газоочистки и газообогащения (см. например, авт. св. N 1095965). В таких установках осуществляется периодическое переключение адсорбционного аппарата, который и является основой установки в целом, с режима адсорбции на режим десорбции, на котором происходит процесс регенерации адсорбента. Известна компактная и высокопроизводительная установка для осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса, заявленная теми же авторами (см. заявку N 94024624/26 от 05.07.94 г). From the intake pipe 1, air under pressure is supplied through the inlet 3 to the installation 2 for adsorption-desorption enrichment of air with oxygen. Such plants are known in the art of gas purification and gas enrichment (see, for example, ed. St. N 1095965). In such installations, the adsorption apparatus is periodically switched over, which is the basis of the installation as a whole, from the adsorption mode to the desorption mode, in which the adsorbent regenerates. Known compact and high-performance installation for the implementation of a cyclic adsorption-desorption process, as claimed by the same authors (see application N 94024624/26 from 05.07.94 g).

Обогащенный кислородом воздух через выход 4 установки 2 попадает в карбюратор 6, где смешивается с топливом. Топливная смесь по трубопроводу 7 через впускной клапан 10 попадает в цилиндр 8, выполняет рабочую операцию, после чего отработавшие газы отводятся через выпускной клапан 11 по трубопроводу 9. С этим трубопроводом сообщен и выход 5 установки 2, в связи с чем поток отработавших газов создает в установке 2 эффект вакуумной эжекции, приводящей к регенерации наполняющего ее адсорбента, заканчивающей цикл ее работы. The air enriched with oxygen through the outlet 4 of the installation 2 enters the carburetor 6, where it is mixed with fuel. The fuel mixture through the pipe 7 through the inlet valve 10 enters the cylinder 8, performs a working operation, after which the exhaust gases are discharged through the exhaust valve 11 through the pipe 9. The outlet 5 of the installation 2 is also connected with this pipeline, and therefore the exhaust gas stream creates installation 2, the effect of vacuum ejection, leading to the regeneration of the adsorbent filling it, ending the cycle of its work.

Последовательность работы всех элементов системы питания, синхронность и согласованность их работы задаются клапанами 13, 14 и 15, которые также как и клапаны 10 и 11 управляются от распределительного вала 12. The sequence of operation of all elements of the power system, the synchronism and consistency of their work are set by valves 13, 14 and 15, which, like valves 10 and 11, are controlled from the camshaft 12.

Принципиально важной особенностью работы заявленной системы является то, что двигатель внутреннего сгорания одновременно выполняет две функции: традиционную и основную для себя функцию компрессора топливной смеси и новую дополнительную функцию вакуумного эжектора установки 2, так как эффект эжекции в ней создается за счет использования энергии выхлопа в цилиндре 8 двигателя газов. При этом выполнение этой дополнительной функции не снижает мощность, передаваемую двигателем главному валу, так как происходит полезная утилизация ранее безвозвратно теряемой энергии. A fundamentally important feature of the claimed system is that the internal combustion engine simultaneously performs two functions: the traditional and main function of the fuel mixture compressor and the new additional function of the vacuum ejector of unit 2, since the ejection effect in it is created due to the use of exhaust energy in the cylinder 8 engine gases. At the same time, the implementation of this additional function does not reduce the power transmitted by the engine to the main shaft, since there is a useful utilization of previously irretrievably lost energy.

Система может быть оснащена газоаккумулятором 16, который может аккумулировать обогащенный кислородом воздух при большой скорости движения и отдавать его в установку 2 при начале движения. The system can be equipped with a gas accumulator 16, which can accumulate oxygen-enriched air at high speed and give it to the installation 2 at the beginning of the movement.

Тепло отработанных газов может быть также полезно использовано для подогрева и осушки поступающего на вход установки 2 воздуха, а также для подсушивания адсорбента. The heat of the exhaust gases can also be useful for heating and drying the air entering the installation 2, as well as for drying the adsorbent.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть осуществлено с использованием порознь известных в технике средств и эффектов, конструктивно достаточно простым образом. The possibility of industrial application of the claimed technical solution is not in doubt, since it can be implemented using separately known means and effects in the construction, structurally simple enough way.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает повышение экономичности работы за счет снижения расхода топлива и требований к его антидетонационным свойствам. The use of the claimed solution in comparison with all known means of a similar purpose provides increased efficiency by reducing fuel consumption and requirements for its antiknock properties.

Claims (2)

1. Система питания двигателя внутреннего сгорания, включающая карбюратор для образования и дозировки топливовоздушной смеси, а также средства для ее поступления в цилиндры двигателя и отвода отработанных газов, включающие распределительный вал, трубопроводы и совокупность размещенных в них и связанных с распределительным валом клапанов, отличающаяся тем, что она снабжена заборной воздушной трубкой и установкой для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом, имеющей воздушный вход, а также продукционный и эжекторный регенерационный выходы, при этом выход заборной трубки сообщен с воздушным входом установки, продукционный выход которой соединен с входом карбюратора, а регенерационный выход с трубопроводом для отвода отработанных газов из цилиндра, причем вход и выход установки для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха кислородом снабжены клапанами, управляемыми от распределительного вала. 1. The power system of the internal combustion engine, including a carburetor for the formation and dosage of the air-fuel mixture, as well as means for its entry into the engine cylinders and exhaust gases, including a camshaft, pipelines and a set of valves located in them and connected to the camshaft, characterized in that it is equipped with an intake air tube and an installation for adsorption-desorption enrichment of air with oxygen, having an air inlet, as well as a production and ejector air generation outputs, while the outlet of the intake pipe is in communication with the air inlet of the installation, the production output of which is connected to the carburetor inlet, and the regeneration outlet with a pipe for exhausting the exhaust gases from the cylinder, and the input and output of the installation for adsorption-desorption enrichment of air with oxygen are equipped with valves controlled by from the camshaft. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена газоаккумулятором, вход которого сообщен с продукционным выходом установки для адсорбционно-десорбционного обогащения воздуха, а выход с ее воздушным входом. 2. The system according to claim 1, characterized in that it is equipped with a gas accumulator, the input of which is connected to the production output of the installation for adsorption-desorption air enrichment, and the output with its air inlet.