Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине. Изобретение позволяет повысить надежность, экономичность, смягчение работы двигателя. Способ получения бензина заключается в насыщении парами бензина основного потока бензина до их растворения перед его использованием. В способе отсутствует раздельный подвод паров бензина и топлива от бензобака и смешивание происходит на всем пути поступления бензина от заборной трубки до карбюратора. В результате пары растворяются в бензине, и получается бензин с более высокой температурой сгорания смеси, чем простой бензин.
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине.
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания на топливовоздушной смеси с добавлением в качестве присадки паров бензина, заключающийся в насыщении парами бензина основного потока бензина до их растворения перед его использованием (см. RU 97100470 А, 20.02.1999). Однако вышеуказанный способ не обладает достаточной экономичностью и надежностью. Задачей заявленного способа является повышение надежности, экономичности, смягчение работы двигателя. Задача достигается тем, что в способе получения бензина, заключающемся в насыщении парами бензина основного потока бензина до их растворения перед его использованием, отсутствует раздельный подвод паров бензина и топлива от бензобака и смешивание происходит на всем пути поступления бензина от заборной трубки до карбюратора, в результате чего пары растворяются в бензине и получается бензин с более высокой температурой сгорания смеси, чем простой бензин. Способ реализуется следующим образом. Пары бензина, находящиеся в бензобаке, в основном не используются и являются засоряющим фактором окружающей среды, так как при каждом открытии бензобака они попадают в атмосферу. Предлагается использовать пары бензина для работы двигателя внутреннего сгорания на бензине, обогащенном растворенными в нем парами бензина. При этом улучшается работа двигателя, улучшаются его тяговые характеристики, двигатель работает мягче как на бензине с более высоким октановым числом. Способ насыщения парами бензина основного потока бензина заключается в следующем: пары бензина, находящиеся в бензобаке, создают избыточное давление и с помощью приспособлений /заявка на патент N 100470/ поступают в поток бензина, который идет на работу двигателя внутреннего сгорания, непосредственно в бензобаке, то есть в заборной трубке. Поступая в поток бензина небольшими пузырьками, они растворяются в нем на протяжении всего пути от заборной трубки до карбюратора. Воздействуя таким образом на бензин, мы получаем бензин, качественно отличающийся от используемого бензина, то есть назовем его условно "яровизированным" бензином, то есть бензином, прошедшим специальную подготовку с помощью пропускания сквозь него паров бензина до их растворения. При работе на таком "яровизированном" бензине двигатель работает мягче, увеличиваются мощностные показатели двигателя за счет более высокой температуры сгорания смеси, работающей на "яровизированном" бензине. Кроме того, в отработанных газах снижается содержание окиси углерода, данный способ позволяет производить некоторую экономию бензина без учета увеличения мощностных показателей. Пример реализации способа. В начале забора бензина из бензобака происходит смешивание бензина с парами (с помощью приспособления), в результате чего пары растворяются в бензине пока топливо поступает в карбюратор и получается смесь, качественно отличающаяся от бензина, что приводит к улучшению работы двигателя внутреннего сгорания, смягчается работа двигателя (как при работе на бензине с более высоким октановым числом).Похожие патенты:
Изобретение относится к двигателестроению
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в насосных устройствах систем поддержания испарения топлива для двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для насосных установок, в частности для системы сдерживания испарения топлива в двигателях внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к области двигателестроения и предназначается для использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине
Изобретение относится к средствам обработки дизельного топлива непосредственно в топливном баке
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для улавливания паров топлива, испаряющихся из топливного бака и поплавковой камеры карбюратора
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для магнитной обработки топлива
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в топливных системах двигателей внутреннего сгорания, в тепловых агрегатах и подобных устройствах
Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для использования в топливных системах двигателей внутреннего сгорания, в тепловых агрегатах и подобных устройствах
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к способам и устройствам активации топлива непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания /ДВС/, преимущественно дизеля
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к обработке топлива в системах питания двигателей внутреннего сгорания, преимущественно с внешним смесеобразованием
Изобретение относится к системам питания и обогащения кислородом воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания, а также может быть использовано в тех отраслях хозяйства, где требуется разделение кислорода и азота воздуха для дальнейшего обогащения используемого воздуха или азотом или кислородом
Изобретение относится к тепловым двигателям, конкретнее к способам преобразования химической и тепловой энергии в механическую энергию и их интенсификации независимо от типа теплового двигателя и способов их управления
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам уменьшения токсичности двигателей внутреннего сгорания путем обработки подаваемого в них заряда
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине
www.findpatent.ru
~1,4 становится ничтожной. Итак, условия экологически чистого горения в ДВС (COmin, CHmin, NOxmin,) таковы: а) исключение из горючей смеси жидких частиц; б) максимальная однородность горючей гомогенной смеси; в) горючая смесь, обедненная в пределах горючести, оптимальному составу смеси удовлетворяет состав смеси в пределах опт=1,25-1,35, достижимый только в гомогенном заряде. Известен способ работы автомобильного двигателя, заключающийся во впрыскивании топлива в испаритель, испарении бензина, формировании гомогенной горючей смеси обедненного состава (см. патент Российской Федерации 2070656, опублик. 1996). Известный способ недостаточно эффективен. Задачей изобретения является улучшение процесса сгорания топлива. Поставленная задача решается тем, что способ работы автомобильного двигателя заключается во впрыскивании топлива в испаритель, испарении бензина, формировании гомогенной горючей смеси обедненного состава, согласно изобретению оптимальный состав смеси поддерживают электронными средствами посредством управления скважностью топливной форсунки по сигналу датчика открытия дросселя, а теплота отбирается от выхлопного коллектора. Смесь бензина с воздухом, удовлетворяющую этим условиям, назовем "бензогаз", а рабочий цикл двигателя на бензогазе - "бензогазовый цикл ДВС", характерный отмеченными факторами: 1) 100% испарение бензина, 2) турбулентное смешение бензина с воздухом в потоке до однородной смеси; 3) регулировка на бедную смесь в пределах =1,25-1,35 на всех режимах работы двигателя (кроме максимальной нагрузки и холостого хода), что целесообразно отслеживать электронными средствами. Выполнение этих трех условий позволяет решить и экологическую проблему ДВС, и проблему топливной экономичности, поскольку в гомогенном заряде значение эффективного расхода топлива gemin близко именно к этим значениям опт=1,25-1,35. Осуществление "бензогазового цикла" возможно, если бензин поглотит теплоту, равную примерно 1,5% величине тепловыделения при сгорании этого же количества бензина или 5% теплосодержания выхлопных газов. Это возвратное тепло является бросовым и имеется в наличии всегда при работе двигателя, кроме режимов пуска, когда требуется сторонний теплоподвод. При этом воздух, как худший теплоноситель, не может быть использован в качестве передатчика тепла, так что бензин должен воспринимать теплоту только от высокотеплопроводного, теплоемкого тела с высоким коэффициентом теплоотдачи. Поверхность теплообмена с бензином должна быть максимально большой, что выполнимо при покрытии поверхности теплообмена тончайшей пленкой бензина. При этом поверхность теплообмена должна быть обязательно внутрицилиндрической, чтобы пленка с нее не срывалась. В дополнение к этому воздушный поток должен быть вихревым, высокой интенсивности с тем, чтобы формировать пленку, "тянуть" ее по спиральной удлиненной траектории и прижимать к стенке центробежными силами. Это позволит исключить срыв капель с пленки, увеличит коэффициент теплообмена, но не помешает диффузионному потоку углеводородных молекул, возбужденных до уровня газообразного состояния. Коль скоро максимальная скорость испарения имеется при температуре кипения, а бензин состоит из нескольких десятков углеводородов, каждый из которых имеет свою температуру кипения и теплоту парообразования, то формируется широкое поле температур, которое перекрывается как минимум кривая фракционной разгонки бензина. При выполнении этого условия каждый углеводород сможет иметь свою позицию в испарителе, соответствующую своей температуре кипения, при которой он воспринимает последнюю долю потребной для фазового перехода теплоты и почти беспрепятственно удаляется в газовый поток. Для того чтобы процесс выкипания был бесконечно быстрым, топливная пленка должна двигаться в поле плавно, но быстро нарастающих температур, достигаемом встречным движением бензина по поверхности и теплопотока в теле испарителя. В результате, каждый углеводород, подходя к своей температуре кипения, уже прошел все начальное поле температур и насытился теплотой, так что для парообразования при температуре кипения поглощается теплота испарения. Коль скоро пленка тонка (а в конце пленки при самых высоких температурах особенно тонка), то формируется уникальный механизм так называемого "суперкипения", поскольку поверхность теплообмена и поверхность массообмена практически сливаются в единую поверхность тепломассообмена, на которой и происходит беспредельно быстрый единый процесс теплоподвода кипения - массоотвода. Это означает, что вся поверхность пленки, движущейся в нарастающем поле температур, представляет собой сплошной "кипящий кратер", каждому поясу которого определен тот или иной кипящий углеводород. В итоге бензин кипит всеми своими фракциями бензина одновременно по всему температурному полю, покрытому пленкой. Таким образом, формируется принципиально новый механизм тепломассообмена - смесеобразование, при котором воздух, просасываемый через канал испарителя, не тратя времени, попутно "заправляется" всеми углеводородами, сразу смешивается до однородной структуры в вихревом турбулентном потоке и тут же поступает в цилиндры двигателя. Поскольку скоро смесь однофазна, а бензогаз не конденсируется, то состав смеси, сформированный в бензогазогенераторе, сохраняется в цилиндрах без отклонений. Сухой бензогаз легко и быстро воспламеняется и форсированно сгорает в распространяющемся турбулентном пламени до конечных продуктов и максимально эффективно, т.е. при отсутствии процесса догорания как такового. Образовавшиеся нейтральные продукты сгорания не агрессивны по отношению к маслу и стенкам цилиндра, а поскольку сгорают быстро, то температура выхлопных газов ниже обычной. Как показали опыты, при работе двигателя на бензогазе практически на всех режимах температура выхлопного коллектора достаточно стабильна и лежит в пределах 350-390oС. Этот диапазон оптимален для отбора и трансплантации теплоты в процессе парообразования. Но главное состоит в том, что отбирается теплота от выхлопного коллектора, имеющего стабильную и большую теплоемкость (аккумулятор теплоты), так что отбор 5-10% теплосодержания отработавших газов практически не изменит теплоемкость выхлопного коллектора из-за его большой массы, хорошей теплопроводности (чугун), при больших поперечных сечениях, при большой внутренней поверхности, постоянно воспринимающей теплоту от продуктов сгорания. Это значит, что отбор теплоты с запасом может быть покрыт всегда. Такой насыщенный источник теплоты обязателен для осуществления сверхэффективного молекулярного смесеобразования. Однако наличие неограниченного теплового источника является лишь одним (первым) условием кипения при молекулярном смесеобразовании. Вторым условием такого процесса является не лимитируемая доставка теплоты к испарителю. Поэтому теплоприемник и теплопровод должны быть выполнены по условиям максимально эффективного процесса теплоподвода. С этой целью подбирается высокотеплопроводный материал достаточного сечения, минимальной длины теплопровода для исключения тепловых потерь с тем, чтобы обеспечивать потребности микропленочного тепломассообмена. Таким образом формируется полузамкнутый бензогазовый цикл ДВС, обеспечивающий рациональное горение бензина с эффективным тепловыделением за счет утилизации 5% теплоты выхлопных газов в целях идеального смесеобразования: 1. Впрыснутое форсункой в испаритель бензогазогенератора топливо растягивается вихревым потоком в тончайшую пленку (микропленку) и увлекается им по внутрицилиндрической поверхности в зону высоких температур, двигаясь по винтовой траектории. При этом находящиеся в газовом потоке плотные частицы сепарируются на стенку испарителя и, наоборот, исключается срыв жидких частиц с пленки, перемещающейся по внутрицилиндрической поверхности. По мере движения пленки она прогревается и постепенно "усыхает", оставляя в пленке все более тяжелые и более прогретые фракции. Следовательно, к своей температуре кипения фракция подходит практически подогретой, где приобретает теплоту парообразования. Переходя от принципа Лагранжа (слежение за путешествующим молем) к принципу Эйлера (слежение за пространственной точкой по времени), отмечаем, что каждой температуре кипения, каждому поясу пленки характерно кипение определенной фракции бензина. Воздух, движущийся в 100 раз быстрее пленки и прижатый к ней своей основной массой, насыщается походя всеми фракциями в соответствующей пропорции и прямым ходом поступает в цилиндр. Этим обеспечивается абсолютная гомогенизация смеси и прямое управление составом смеси в цилиндре 2. Движущийся в испарительном канале воздух раскручен завихривающим устройством в мощный вихрь, так что основная масса газа движется прижатой к стенке (за счет деформации скоростного профиля), поэтому диффузионный поток бензомолекул проникает в основную массу текущего воздуха. Благодаря вихревому потоку происходит интенсивная турбулентность в газе у стенки, способствующая эффективному смешению горючей смеси до однородного состава. Этим обеспечивается второе главное условие экогорения - однородность смеси. 3. Достижение малотоксичного и экономичного горения одновременно достижимо только на бедных гомогенных смесях (>1), ибо при этом в избытке кислород, способствующий завершению процесса окисления. Кроме того, только при >1 обеспечивается автомодельность циркуляции тепловых процессов в бензогазогенераторе. Поэтому третьим обязательным условием бензогазового цикла ДВС является работа только на бедных топливом смесях. 4. Для оптимального экологичного горения необходим состав смеси, соответствующий минимальным gemin и (СО, СН, NОx)min. Гомогенные смеси имеют широкие пределы обеднения. Так, со штатной системой зажигания достижимо пр=1,7. Это означает, что двигатель может устойчиво работать при =1,3-1,4. Поэтому, если горючая смесь полностью гомогенна и однородна, то перспективно на всех рабочих режимах, кроме полной нагрузки и холостого хода, поддерживать только в указанных пределах. При условии =const=(1,25-1,4) постоянными сохраняются температура горения, средняя температура цикла, температуры выхлопа и выхлопного коллектора. При изменении нагрузки меняется наполнение двигателя и индикаторная диаграмма давления. При сочетании всех перечисленных мероприятий должны проявиться следующие особенности: - пониженная теплонапряженность цикла увеличивает надежность двигателя; - постоянство температуры выхлопного коллектора на основных режимах способствует трансплантации теплоты к испарительному элементу; - абсолютная нейтральность продуктов сгорания исключает потребность в их дожигании; - примерно постоянный по нагрузке оптимальный угол опережения зажигания упрощает систему управления; - элементарная (прямолинейная) зависимость скважности форсунки (%) от доли открытия дросселя (%) допускает применение простейшего программного (пропорционального) электронного блока управления топливоподачей (скважностью, %) всего от одного параметра - от доли открытия дросселя (%). Все это осуществляется благодаря неконденсируемости бензогаза, его оптимально-обедненному составу, равномерному распределению его по цилиндрам и циклам, фактическому управлению качеством смеси в камере сгорания двигателя, отсутствию нагара и перегретых точек, а следовательно, высокой антидетонационной стойкости двигателя. Таким образом формируется высокоорганизованный гармоничный тепловой цикл ДВС, сущность которого состоит в наличии полузамкнутой системы циркуляции тепла: тепловыделение, рабочий ход, выброс теплоты с выхлопными газами, заправка теплотой выхлопного коллектора и накопление теплоты в избыточном количестве, утилизация части теплоты для трансплантации ее в избыточном количестве в бензогазогенератор с обеспечением потребностей испарения бензина и формированием гомогенной однородной смеси (бензогаза) оптимального обедненного состава (= 1,25-1,4), при которой быстро и своевременно выделяется вся теплота сгорания в турбулентном пламени с постоянной основной фазой сгорания на всех нагрузках, при всех частотах вращения (скорость турбулентного пламени прямо пропорциональна частоте вращения). Отклонения от гомогенности, от однородности смеси и от оптимально обедненного состава смеси могут нарушить круг циркуляции теплоты: автомодельность тепловых потоков, тепловой баланс испарителя, пропорциональный режим управления топливоподачей. Такое отклонение будет иметь место при www.freepatent.ru
Для бензиновых двигателей применяют бензин – легкое топливо, представляющее собой светлую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе и хорошо воспламеняющуюся. С химической точки зрения бензин является смесью лёгких углеводородов, получаемых из нефти и нефтепродуктов. Температура кипения бензина может варьировать в достаточно широких пределах - от 33 до 205 °C (в зависимости от содержания примесей). Бензин несколько легче дизельного топлива – его плотность составляет 0,71…0,74 г/см³, тогда как у дизтоплива этот показатель может достигать 0,85 г/см³. При сжигании бензина выделяется значительная тепловая энергия – его теплотворная способность может превышать 10 тыс. ккал/кг. Замерзает бензин (в отличие от дизельного топлива) при достаточно низкой температуре – примерно -70…-74 °C.
Наиболее важными свойствами бензина являются испаряемость, антидетонационная стойкость и теплота сгорания.
***
Испаряемость бензина характеризует условия смесеобразования и состав горючей смеси во впускной системе двигателя, склонность бензина к образованию паровых пробок в топливной системе автомобиля, а также полноту сгорания бензина и степень разжижения моторного масла бензиновыми фракциями.
Испаряемость бензина оценивается следующими комплексными и единичными показателями, определяемыми лабораторными методами: фракционным составом, давлением насыщенных паров, склонностью к образованию паровых пробок (соотношение пар-жидкость).
Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный состав топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя независимо от способа ее приготовления (карбюрация, впрыск). С испаряемостью бензина связаны такие характеристики двигателя, как пуск при низких температурах, вероятность образования паровых пробок в системе питания в летний период, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, а также износ цилиндропоршневой группы и расход топлива.
Содержание тяжелых фракций бензина ограничивают, так как в определенных условиях эксплуатации они могут испаряться не полностью и попадать в цилиндры двигателя в жидком состоянии. При этом топливо в цилиндрах смывает масляную пленку, из-за чего увеличивается износ, разжижается масло, повышается расход топлива.
Давление насыщенных паров - фактор, влияющий на надежность работы топливной системы, а также на потери от испарения, загрязняющие атмосферу при хранении, транспортировании и применении бензина.
***
Детонационная стойкость – свойство бензина, определяющее возможную степень сжатия двигателя. Детонация представляет собой особый вид сгорания горючей смеси, протекающего с явлениями взрыва отдельных объемов смеси при чрезвычайно высоких скоростях распространения фронта пламени в камере сгорания (2000 м/с и выше). Для сравнения: при нормальном сгорании эта скорость составляет 20…40 м/с, т. е. в 50…100 раз меньше, чем при детонационном сгорании. Детонационное сгорание топлива сопровождается значительным повышением давления в зоне детонации.
При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации деталей. Кроме того, наблюдаются дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипания жидкости в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндров. В результате неполного сгорания топлива, усиленной теплоотдачи и увеличения механических потерь мощность и экономичность двигателя резко снижаются.
Длительная работа двигателя при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу его деталей, но и к образованию крупных дефектов в виде трещин и деформации деталей или даже их разрушения. Детонация обычно возникает в случае применения топлива несоответствующего сорта, а также при перегрузке и перегреве двигателя.
Возникшая в двигателе детонация при работе автомобиля, не имеющая систематического характера, может быть устранена уменьшением нагрузки на двигатель (путем перехода на низшую передачу) и прикрытием дроссельной заслонки карбюратора. Систематическая детонация при работе двигателя с правильно установленным зажиганием свидетельствует о недостаточно высоких антидетонационных свойствах используемого топлива.
Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число.
***
Октановое число бензина определяют на специальной установке, представляющей собой одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия, сравнением антидетонационных свойств испытуемого бензина со свойствами эталонного топлива – приготовляемой в разных пропорциях смеси сильнодетонирующего топлива (гептана) и стойкого против детонации топлива (изооктана) – эквивалентной смеси.
При одинаковых антидетонационных свойствах эквивалентной смеси и испытуемого бензина октановое число бензина принимают равным процентному содержанию изооктана в эквивалентной смеси. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует при сжатии и тем большую степень сжатия может иметь двигатель, работающий на этом бензине. 
Октановое число бензина является очень важным свойством топлива, поскольку, как мы знаем из теплотехники, от степени сжатия зависят многие динамические и экономические характеристики двигателя внутреннего сгорания, в том числе – его КПД. Т. е. чем выше степень сжатия в цилиндрах двигателя, тем эффективнее протекают процессы преобразования тепловой энергии в механическую.
Для повышения октанового числа бензина и уменьшения возможности его детонации в двигателях с повышенной степенью сжатия в некоторых сортах бензина используют специальные добавки – антидетонаторы. Наиболее сильным из применяемых антидетонаторов является этиловая жидкость, добавляемая к бензину в небольших количествах. Бензин с добавками этиловой жидкости называют этилированным. Этилированный бензин ядовит, поэтому в него добавляют красящее вещество для отличия от обычного бензина. Обращаться с этилированным бензином следует очень осторожно, соблюдая правила техники безопасности. В последнее время производство этилированного бензина в России запрещено.
Для автомобилей с карбюраторными двигателями применяют бензин марок: АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква «А» в маркировке бензина означает «автомобильный», буква «И» - метод определения октанового числа (исследовательский), цифры – октановое число бензина.
***
Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции. Горючая смесь должна удовлетворять двум основным требованиям:
Подробнее процессы горения топлива рассматриваются на отдельной странице сайта.
Для быстрого и полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы бензин с воздухом смешивались в строго определенной массовой пропорции, было очень мелко распылен и хорошо перемешан с воздухом. В этом случае каждая мельчайшая частица бензина будет окружена частицами кислорода в требуемом для полного окисления количестве. Не следует забывать, что горение – это процесс окисления топлива, т. е. его химическое взаимодействие с кислородом, сопровождающееся выделением тепловой энергии.
Состав горючей смеси в зависимости от соотношения топлива и воздуха в ней характеризуют специальным показателем – коэффициентом избытка воздуха α, представляющим собой отношение действительного количества воздуха в смеси (в кг), приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание 1 кг топлива.
Как указывалось в предыдущей статье, в зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают нормальную, обедненную, обогащенную и богатую горючую смесь.
Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха – теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания бензина. Коэффициент α для нормальной горючей смеси равен единице. Соотношение 1:15 является примерным (обычно системы питания бензиновых двигателей регулируются на нормальный состав 1:14,7), поскольку с точки зрения химии количество кислорода в смеси должно обеспечивать окисление водорода и углерода, содержащихся в данной марке бензина. В процессе сгорания участвует не только кислород воздуха, но и кислород, в том или ином количестве содержащийся в самом топливе. Если учесть этот факт, а также то, что в разных марках и сортах бензина может содержаться разное массовое количество водорода и углерода (основных теплотворных компонентов топлива), то можно понять, что состав нормальной смеси для разных сортов бензина будет несколько отличаться.
Обедненной (α = 1,1…1,15) называют смесь, в которой имеется незначительный избыток воздуха по сравнению с нормальной смесью, а бедной (α > 1,2) – смесь, в которой воздуха существенно больше, чем необходимо для полного сгорания бензина.
Обогащенная смесь (α = 0,85…0,9) имеет недостаток воздуха – до 13 кг на 1 кг топлива. Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, в результате чего давление газов в цилиндрах двигателя увеличивается. Такая смесь позволяет развить двигателю максимальную мощность, но при этом общий расход топлива увеличивается из-за неполноты его сгорания.
Богатая смесь имеет значительный недостаток воздуха (α < 0,85). В такой смеси из-за нехватки кислорода бензин сгорает не полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива. 
В результате догорания несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе возникают хлопки, что является внешним признаком сильного обогащения рабочей смеси. При чрезмерно обогащенной смеси, когда содержание воздуха достигает 5 кг на 1 кг бензина (α < 0,4), смесь совсем не воспламеняется.
Анализируя свойства горючей смеси разных составов, можно сделать следующие выводы:
Если двигатель по условиям работы не должен развивать полно мощности (при средних нагрузках), то самой выгодной является обедненная смесь, поскольку расход топлива при этом значительно снижается. Некоторое уменьшение мощности двигателя в этом случае при его работе с неполной нагрузкой значения не имеет.
При больших нагрузках целесообразно работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность. Несколько повышенный расход топлива вследствие кратковременности работы двигателя на данном режиме не вызывает заметного увеличения общего расхода топлива за большой период времени.
Работа двигателя на бедной или богатой смесях, вызывающих снижение мощности и экономичности двигателя, недопустима.
***
Принцип работы простейшего карбюратора
k-a-t.ru
В начале прошлого века паровые автомобили обгоняли самолеты
Первый паровой автомобиль Кюньо
Франция. Гонки паровых автомобилей
Англия. После тысячемильного пробега
США. Паровые грузовики на улицах Денвера
1925−1935 легковые паровые «Добльбеслер» с двухцилиндровой паровой машиной двукратного расширения мощностью 80 л.с. (1925−1932).
Автомобиль типа «Туринг» с четырехцилиндровой паровой машиной мощностью 120 л.с. развивал максимальную скорость 150 км/ч.
1953 Марлоу (Англия). Фермер Артур Наппер направляется на паровом тракторе на соревнования трактористов
Карьерный паровой грузовик за работой
В 1769 году на улицах Парижа появилась причудливая самодвижущаяся повозка, которой управлял ее создатель — артиллерийский инженер Николай Жозеф Кюньо. Сердцем конструкции была причудливая паровая машина, работающая по принципу медицинской банки — медный цилиндр наполняли паром, после чего впрыскивали воду, и возникавший вакуум втягивал поршень. Несмотря на архаичность конструкции, повозка развила приличную скорость, о чем свидетельствует конец первого в истории заезда: водитель не справился с управлением и врезался в стенку.
Спустя сто лет паровые автомобили вовсю носились по городским улицам, развивая приличные даже по сегодняшним меркам скорости.
В январе 1906 года Фред Мариотт на паровичке с удивительно скромным названием «Ракета», построенном компанией «Братья Стенлей», впервые в мире преодолел 200-километровую отметку, развив скорость в 205,4 км/ч. «Ракета» обгоняла не только любой автомобиль того времени, но и даже самолет. В следующем году прославленный гонщик разбился — опять же на паровом автомобиле. Как показало расследование, на скорости 240 км/ч. Напомним, шел 1907 год. К началу XX века по дорогам колесили уже десятки тысяч паровых автомобилей, в основном грузовиков. От бензиновых собратьев они отличались чрезвычайной долговечностью и надежностью и могли работать на всем, что горит, — угле, дровах, соломе. У этих машин была небольшая скорость (до 50 км/ч), они брали на борт сотни литров воды и выпускали пар в атмосферу. В Европе паровые автомобили продержались до начала Второй мировой войны и еще в 50-е годы серийно выпускались в Бразилии. Однако были у замечательных машин и серьезные недостатки: после твердого топлива остается много золы и шлака, в его дыме
содержится копоть и сера, что абсолютно неприемлемо для городских улиц. Но даже не копоть поставила крест на таких автомобилях. Дело в том, что растопка котла на твердом топливе длилась около двух часов. Поэтому их старались не гасить вовсе — на ночь котел подключали к зданию, нуждавшемуся в тепле, а утром через 10−15 минут автомобиль был готов отправиться в путь. Аналогично использовались железнодорожные паровозы — для отопления небольших поселков.
Альтернативой стал паровой автомобиль на жидком топливе: бензине, керосине и спирте. Казалось бы, зачем применять паровой котел, если жидкое топливо прекрасно горит и в двигателе внутреннего сгорания (ДВС)?
Но инженеры того времени рассуждали иначе. Многим из них казалось, что ДВС для транспорта не пригоден: его нельзя запустить, не размыкая трансмиссию, достаточно его притормозить, и он глохнет. ДВС не развивает достаточную тягу во всем диапазоне скоростей, и его приходится дополнять коробкой передач. А теперь посмотрите на паровую машину. Она обладает способностью автоматически приспосабливаться к дорожным условиям. Если сопротивление движению возрастает, она замедляет вращение и увеличивает крутящий момент. Если же сопротивление движению уменьшается, она вращается все быстрее и быстрее.
Вспомним паровоз. Поршень его паровой машины соединялся шатуном непосредственно с колесами. Сцепления и коробки передач не было и в помине. Простой подачей пара в цилиндр паровозы трогали с места тысячетонные составы, постепенно увеличивая их скорость, иной раз километров под двести. И все это делал без каких-либо промежуточных элементов простейший (если сравнивать с ДВС) двигатель.
Поэтому инженеры предпочитали изготовить легкий компактный парогенератор и обойтись лишь одной только паровой машиной, не прибегая к коробке передач и сцеплению.
Первые паровые автомобили на жидком топливе начинали движение уже через 23 минуты. Они выпускали пар в атмосферу, и им требовалось около 30 л бензина и более 70 л воды на 100 км пути. Именно такой двигатель стоял на чемпионской «Ракете».
В 1935 году на Московском автозаводе им. Сталина (ныне ЗИЛ) появился легковой автомобиль высшего класса с кузовом из красного дерева на шасси «Паккард» из хромоникелевой стали. Этот автомобиль, сделанный американской фирмой «Беслер» по лицензии компании «Добль» в 1924 году, был паровым. Под его капотом размещались парогенератор и два (один за другим) радиатора. На заднем мосту стояла небольшая паровая машина, выполненная в едином блоке с дифференциалом. Сцепления, коробки передач и карданного вала на автомобиле не было. Управление двигателем осуществлялось педалью подачи пара. Изредка приходилось изменять отсечку — фазу прекращения впуска пара в цилиндр. Обычный поворот ключа зажигания — и через 45 секунд автомобиль трогается с места. Еще пара минут — и он готов начать разгон до скорости 150 км/ч с ускорением 2,7 м/с2.
Езда на паровом автомобиле — одно удовольствие. Он движется бесшумно и плавно. Тот самый «Добль-Беслер» продолжали испытывать и после войны. Вот что рассказывал инженер-испытатель автомобиля А.Н. Малинин.
В автoмобильной промышленности широко используются испытательные стенды с беговыми барабанами. На таком стенде автомобиль устанавливают ведущими колесами на специальные барабаны, которые имитируют дорогу: мотор работает, колеса вертятся, «дорога» движется, а машина стоит.
И вот однажды в кабину паровичка, стоявшего на таком стенде, сели Малинин и профессор Чудаков (мировая величина в области теории автомобиля). Сели и сидят в полной тишине. Только профессор кнопки нажимает и на приборы поглядывает. Инженер поскучал и спрашивает: «Не пора ли в путь?» «А мы давно уже едем», — отвечает профессор. Спидометр показывал 20 км/ч — величину по тем временам приличную.
По нашим понятиям улицы тогда были пустынны. Но чтобы услышать шум работы парового автомобиля даже на такой улице, приходилось прикладывать ухо к выхлопной трубе парогенератора. Тут тоже требуется пояснение. Двигатель автомобиля «Добль-Беслер» работал по замкнутому циклу с конденсацией пара.
70 л воды хватало на 500 км езды. Выпускать пар на улицу приходилось лишь в редких случаях. Поэтому при хорошо сделанных механизмах в автомобиле просто ничего не могло шуметь, а из парогенератора доносился лишь шум пламени.
Сгорание топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) протекает при постоянно меняющихся количестве кислорода и температуре, что приводит к образованию огромного объема токсичных веществ. Легковой автомобиль за час работы вырабатывает их достаточно для гибели не одного человека.
В горелке парогенератора все процессы протекают при постоянных и наилучших условиях, поэтому токсичность выхлопа парового автомобиля в сотни раз ниже, чем у автомобиля с ДВС. Проще говоря, сгорание топлива в парогенераторе — длительный непрерывный процесс, как в кухонной газовой горелке. В нем успевают полностью завершиться почти все реакции, чего не удается сделать в цилиндре ДВС.
Важнейший показатель автомобиля — расход топлива. «Добль-Беслер» выпуска 1924 года при массе 2200 кг в среднем расходовал 18 л бензина на 100 км. Это было довольно мало для того времени и оставалось приемлемо для машин такой массы на протяжении 40 лет. Заметим, что в горелке парогенератора могло гореть любое жидкое топливо — бензин, керосин, спирт, растительное масло, мазут… Хотя задача удешевления или экономии топлива в данном случае не ставилась. Автомобиль предназначался для миллионеров.
Самый важный элемент автомобиля — парогенератор. Он был разработан американскими изобретателями братьями Добль еще в 1914 году и выпускался в Детройте. Он состоял из 10 соединенных последовательно плоских змеевиков в корпусе из жаропрочной стали. Стенки корпуса также были увиты трубками с водой. Холодная вода из конденсатора при помощи небольшого насоса подавалась вначале в трубку, обвивающую стенки корпуса, где немного подогревалась. Это уменьшало потери тепла через стенки. А дальше она поступала в змеевики, где закипала и превращалась в перегретый пар с температурой 4500С и давлением 120 атмосфер. Такие параметры пара для того времени считались крайне высокими. Как говорит теория, с увеличением температуры и давления пара КПД паровой машины растет. Воспользовавшись этим, братья Добль сделали ее весьма экономичной и легкой. Она имела два цилиндра, и каждый из них был сдвоенным. Пар вначале подавался в верхнюю часть малого диаметра, где расширялся и совершал работу. После этого он поступал в нижнюю часть, имевшую большие диаметр и объем, где совершал дополнительную работу. Принцип двойного расширения был особенно полезен при движении по городу. Здесь часто (например, в момент разгона или троганья с места) в машину подавались большие порции пара, которые бы не сумели отдать всю свою энергию, расширяясь однократно.
Отработанный пар отдавал свое тепло холодной воде, поступавшей в парогенератор, и лишь только после этого попадал в конденсатор, где превращался в воду. Вода подавалась в парогенератор порциями, достаточными лишь для совершения одного-двух ходов поршня паровой машины. Поэтому в парогенераторе единовременно содержалось лишь несколько десятков граммов воды, и это его делало абсолютно взрывобезопасным. При разрыве трубки пар струйкой втекал в топку и автоматика выключала горелку. Подобный случай произошел лишь однажды — после пробега более чем в 200 тысяч километров. Об этом узнали только потому, что автомобиль перестал заводиться. Ремонт длился не более часа и сводился к замене змеевика.
Возникает вопрос: если паровые автомобили так хороши, то почему же они не вытеснили автомобили с ДВС? Паровой двигатель, насыщенный автоматикой, множеством вспомогательных агрегатов, в начале XX века был сложнее и дороже, чем ДВС, и при этом имел меньший КПД. К тому же, занимал довольно много места — в первую очередь из-за необходимости иметь отдельный бак с водой. Токсичность же выхлопа в те времена никто не ограничивал. И паровая машина проиграла.
С тех пор ДВС значительно усложнился, оброс электроникой, а для снижения токсичности его выхлопа используется специальная система. Сложными стали и трансмиссии. Так что неизвестно, на чем бы мы ездили сейчас, появись экологические требования на полвека раньше.
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2003).www.popmech.ru
Использование: устройства для подготовки и подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и способ их работы. Топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство. Для разделения на фракции топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель. Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания используют для подогрева теплоносителя. Раскрыты два варианта выполнения испарителя топлива. Технический результат: снижение расхода топлива. 3 с.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к устройствам для подготовки и подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и способам их работы.
Известен способ работы тепловой трубы путем подачи тепла от внешнего источника к зоне испарения тепловой трубы для нагрева теплоносителя до температуры кипения (испарения), тепломассопереноса по зоне трансформирования тепловой трубы, конденсирования паров теплоносителя в зоне конденсации тепловой трубы и возврата теплоносителя в зону испарения. При этом зону конденсации тепловой трубы, оснащенную ребрами, нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние (см. авторское свидетельство СССР N 951059, М.кл. F 28 D 15/00). Основным недостатком описанного способа работы тепловой трубы является необходимость использования подвода теплоты от внешнего источника. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ работы испарителя топлива ДВС путем подачи топлива в зону испарения. Топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель. Для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ N 2002096, МПК F 02 M 31/087). Основным недостатком способа работы испарителя топлива является повышенный расход топлива вследствие малой площади испарения капиллярно-пористой структурой. Известна тепловая труба с испарительным, транспортным и конденсационным участками теплоносителя. Испарительный уча сток связан с внешним источником теплоты. Конденсационный участок снабжен полыми ребрами (см. авторское свидетельство СССР N 951059, М.кл. F 28 D 15/00). Основным недостатком этой тепловой трубы является пониженная теплоотдача вследствие выполнения конденсационного участка с полыми ребрами, что приводит к скоплению в них конденсата. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является испарительная горелка, содержащая испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружными стенками, размещенное в верхней части испарительной камеры, патрубок отвода газообразной фракции топлива, соединенный с верхней частью испарительного устройства и соплами для подачи испаренного топлива, патрубок отвода жидкой фракции топлива, соединенный с нижней частью испарительного устройства и соплами для подачи жидкого топлива, патрубок регулирования подачи топлива, связанный с патрубком отвода газообразной фракции, подключенным к испарительному устройству, и с механизмом регулирования подачи топлива, систему подачи топлива, подсоединенную к испарительному устройству посредством змеевика. Испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с размещенными внутри сепарационной вставкой и поплавковым клапаном. Механизм регулирования подачи топлива выполнен в виде сильфона, связанного с подпружиненным рычагом и регулировочным винтом. Подпружиненный рычаг в свою очередь прикреплен к смесительной головке. Над смесительной головкой друг над другом установлены перфорированные конусы с буртиками. Сопла для подачи жидкого топлива размещены над конусами. Нагрев термосифона осуществляется от тепла горелки (см. авторское свидетельство СССР N 1464011, М.кл4 F 23 D 5/04). Основным недостатком описанной испарительной горелки является повышенный расход топлива вследствие поступления его жидкой фракции в зону горения, так как испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с сепарационной вставкой. Известна тепловая труба с испарительным транспортным и конденсационным участками теплоносителя. Испарительный участок связан с внешним источником теплоты. Конденсационный участок снабжен полыми ребрами (см. авторское свидетельство СССР N 951059, М.кл. F 28 D 15/00) Основными недостатками этой тепловой трубы являются большие затраты времени на испарение теплоносителя, так как испарительный участок функционирует в стационарном режиме, а также отсутствие возможности регулирования теплоотдачи. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является испарительная горелка, содержащая испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружной стенкой, размещенное в верхней части испарительной камеры, патрубок отвода газообразной фракции топлива, соединенный с верхней частью испарительного устройства и соплами для подачи испаренного топлива, патрубок отвода жидкой фракции топлива, соединенный с нижней частью испарительного устройства и соплами для подачи жидкого топлива, систему подачи топлива, подсоединенную к испарительному устройству посредством змеевика. Патрубок отвода газообразной фракции подключен к сильфону, связанному с подпружиненным рычагом и регулировочным винтом. Подпружиненный рычаг в свою очередь прикреплен к смесительной головке. Над смесительной головкой друг над другом установлены перфорированные конусы с буртиками. Сопла для подачи жидкого топлива размещены над конусами. Испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с размещенными внутри сепарационной вставкой и поплавковым клапаном. Нагрев термосифона осуществляется от тепла горелки (см. авторское свидетельство СССР N 1464011, М.кл4 F 23 D 5/04). Основными недостатками описанной испарительной горелки являются повышенный расход топлива вследствие поступления его жидкой фракции в зону горения, так как испарительное устройство выполнено в виде разделительной емкости с сепарационной вставкой, и отсутствие регулировки подачи топлива, так как использование сильфона для регулирования теплоотдачи способствует инерционности работы испарительной горелки. Сущность изобретения заключается в том, что в способе работы испарителя топлива ДВС путем подачи топлива в зону испарения, причем топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель, для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания, а топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство. Сущность изобретения заключается также в том, что в испарителе топлива ДВС, содержащем испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружными стенками, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракций топлива, соединенные с испарительным устройством, патрубок регулирования подачи топлива, связанный с механизмом регулирования подачи топлива и испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, испарительное устройство выполнено в виде секционного пористого металлокерамического блока, патрубок регулирования подачи топлива - в виде трубчатых элементов, связанных с секциями пористого металлокерамического блока, механизм регулирования подачи топлива подсоединен к акселератору и дроссельной заслонке, размещенной в патрубке отвода газообразной фракции топлива. При этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к исправительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива. Сущность изобретения заключается так же в том, что в испарителе топлива ДВС, содержащем испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружной стенкой, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракций топлива, соединенные с испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, испарительное устройство, осесимметрично размещенное внутри испарительной камеры с возможностью вращения вокруг своей оси, выполнено в виде конической пористой металлокерамической трубы, соединенной сужающей частью с патрубком отвода газообразной фракции топлива и установленной коаксиально наружной стенке. При этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к испарительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива. Техническим результатом является снижение расхода топлива. Снижение расхода топлива обеспечивается за счет расширения площади испарения пористой структурой металлокерамического блока и введением в испарители топлива ДВС устройства для подвода отработавших газов к испарительной камере. Кроме этого, выполнение испарительного устройства в виде пористой структуры - секционного пористого металлокерамического блока или конической пористой металлокерамической трубы - позволит обеспечить большую площадь контакта жидкой фракции топлива с нагреваемой поверхностью, и, следовательно, его эффективное испарение. Соединение патрубка отвода жидкой фракции топлива с системой подачи топлива устраняет возможность поступления жидкой фракции топлива в камеру сгорания ДВС, что обеспечивает экономичную работу ДВС. Выполнение испарительного устройства с возможностью вращения вокруг своей оси обеспечивает небольшие затраты времени на испарение топлива. Выполнение патрубка регулирования подачи топлива в виде трубчатых элементов, связанных с секциями пористого металлокерамического блока, при соединении механизма регулирования подачи топлива с акселератором и дроссельной заслонкой, в одной предлагаемой конструкции испарителя топлива ДВС, и выполнение испарительного устройства с возможностью вращения вокруг своей оси с обеспечением возможности изменения угловой скорости вращения в другой предлагаемой конструкции испарителя топлива ДВС позволит изменять подачу топлива внутрь испарительного устройства. Конструкции предлагаемых испарителей топлива ДВС поясняются чертежом, где на фиг.1 изображен испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде секционного пористого металлокерамического блока и системой регулирования подачи топлива, на фиг.2 - испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде вращающейся конической пористой металлокерамической трубы. Испаритель топлива ДВС (см. фиг. 1) содержит испарительную камеру 1, выполненную в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя 4, например воды. Внутри испарительной камеры 1 размещено испарительное устройство 5 с наружными стенками 6, выполненное в виде секционного пористого металлокерамического блока, изготовленного, например, по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. С испарительным устройством 5 соединены патрубок 7 отвода газообразной фракции топлива в цилиндры ДВС (на чертеже не показаны), патрубок 8 отвода жидкой фракции топлива, подключенный к топливному баку 9, и патрубок 10 регулирования подачи топлива, связанный с механизмом 11 регулирования подачи топлива. Патрубок 10 регулирования подачи топлива выполнен в виде трубчатых элементов, соединенных с секциями пористого металлокерамического блока. Механизм 11 регулирования подачи топлива выполнен в виде крана, например, трехходового, подключенного связью управления 12, например механической, к дроссельной заслонке 13, размещенной в патрубке 7 отвода газообразной фракции топлива, а также подсоединенного, например, механической связью, к педали акселератора (на чертеже не показаны). Система подачи топлива содержит топливный бак 9, соединенный с насосом 14, ресивером 15 и механизмом 11 регулирования подачи топлива трубопроводами 16 и 17 соответственно, а также связанный с испарительным устройством 5 патрубком 8 отвода жидкой фракции топлива. В качестве топлива может быть использован метанол. Трубопровод 18 предназначен для подачи топлива от механизма 11 регулирования подачи топлива через патрубок 10, выполненный в виде трубчатых элементов, к секциям пористого металлокерамического блока испарительного устройства 5. Кроме этого, испаритель топлива ДВС снабжен устройством 19 для подвода отработавших газов ДВС к испарительной камере 1, нагревающим теплоноситель 4. Испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде секционного пористого металлокерамического блока и системой регулирования подачи топлива работает следующим образом. Топливо из бака 9 насосом 14 по трубопроводу 16 подается в ресивер 15, где поддерживается рабочее давление, и по трубопроводу 17 - к крану. Кран, например, трехходовой, механизма 11 регулирования подачи топлива в зависимости от положения педали акселератора посредством связи управления 12 включает в работу одновременно одну или несколько секций пористого металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство 5, путем подачи топлива по трубопроводу 18 и патрубку 10, выполненному в виде трубчатых элементов, к испарительному устройству 5. Испарение топлива осуществляется из слоев пористой структуры металлокерамического блока испарительного устройства 5, нагреваемых через стенки 6 газообразной фазой теплоносителя 4, т.е. на паровом участке 2 теплоносителя 4. Газообразная фракция топлива выходит из испарительного устройства 5 и по патрубку 7, минуя дроссельную заслонку 13, подается в цилиндры ДВС. Теплоноситель 4 нагревается отработавшими газами, поступающими к испарительной камере 1 по устройству 19 для подвода отработавших газов ДВС, до температуры парообразования. В свою очередь газообразная фаза теплоносителя 4 на паровом участке 2 нагревает через стенки 6 топливо, находящееся в испарительном устройстве 5, выполненном в виде секционного пористого металлокерамического блока, до температуры выше конечной температуры кипения (испарения). Пар теплоносителя 4 конденсируется на стенках 6, отдавая теплоту фазового перехода топливу. Неиспарившаяся часть жидкой фракции топлива из испарительного устройства 5 через патрубок 8 возвращается в топливный бак 9. Испаритель топлива ДВС (см. фиг. 2) содержит испарительную камеру 1, выполненную в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя 4, например воды. Внутри испарительной камеры 1 осесимметрично ей размещено испарительное устройство 5 с наружной стенкой 6, выполненное в виде конической пористой металлокерамической трубы, изготовленной, например, по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Коническая пористая металлокерамическая труба установлена коаксиально наружной стенке 6 и соединена сужающейся частью с патрубком 7 отвода газообразной фракции топлива в цилиндры ДВС (на чертеже не показаны). Патрубок 8 отвода жидкой фракции топлива подключен к топливному баку 9 и к испарительному устройству 5. Система подачи топлива содержит топливный бак 9, соединенный с насосом 14 и ресивером 15 трубопроводами 16 и 17 соответственно, а также связанный с испарительным устройством 5 патрубком 8 отвода жидкой фракции топлива. В качестве топлива может быть использован метанол. Испаритель топлива ДВС также снабжен устройством 19 для подвода отработавших газов ДВС к испарительной камере 1, нагревающим теплоноситель 4. Испарительное устройство 5 выполнено с возможностью вращения вокруг своей оси в подшипниках 20 посредством двигателя, например электродвигателя (на чертеже не показан), связанного со шкивом 21. Изготовление пористой металлокерамической трубы конической формы позволяет равномерно по длине распределить поступающее топливо. При этом количество топлива будет возрастать пропорционально увеличению оборотов вращения трубы. Испаритель топлива ДВС с испарительным устройством в виде вращающейся конической пористой металлокерамической трубы работает следующим образом. Топливо из бака 9 насосом 14 по трубопроводу 16 подается в ресивер 15, где поддерживается рабочее давление, и далее по трубопроводу 17 - в полость конической пористой металлокерамической трубы, представляющей собой испарительное устройство 5. При вращении конической пористой металлокерамической трубы в подшипниках 20 от двигателя посредством шкива 21 топливо равномерно распределяется в объеме ее пористой структуры. При нагреве наружной стенки 6 и конической пористой металлокерамической трубы, представляющей собой испарительное устройство 5, установленное коаксиально наружной стенке 6, за счет энергии фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние осуществляется испарение топлива, пары которого поступают в патрубки 7 отвода газообразной фракции, а затем - в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Нагрев внешней поверхности наружной стенки 6 и конической пористой металлокерамической трубы производится за счет энергии фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние при вращении этой трубы. Жидкая фаза теплоносителя 4 за счет центробежных сил размещается на внутренней поверхности испарительной камеры 1 и нагревается вследствие утилизации остаточной энергии отработавших газов ДВС, поступающих внутрь устройства 19 для подвода отработавших газов. Неиспарившаяся часть жидкой фракции топлива из испарительного устройства 5 через патрубок 8 возвращается в топливный бак 9. Способ работы испарителя топлива осуществляется следующим образом. Топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции. Топливо для разделения на фракции нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель в испарительной камере до температуры парообразования. Для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы ДВС. Испарение нагретого топлива осуществляется в зоне испарения из слоев пористой структуры испарительного устройства. Таким образом, топливо нагревают до температуры выше конечной температуры испарения (парообразования) газообразной фазой теплоносителя вследствие того, что пар теплоносителя конденсируется на наружных стенках испарительного устройства, отдавая теплоту фазового перехода топливу. Далее газообразную фракцию топлива подают в цилиндры ДВС, а неиспарившуюся часть жидкой фракции топлива после его подачи в зону испарения возвращают в эту зону. Примеры конкретного выполнения способа. Способ работы испарителя топлива с испарительным устройством в виде секционного пористого металлокерамического блока и системой регулирования подачи топлива реализуется следующим образом (см. фиг. 1). Топливо подают в зону испарения, образованную испарительным устройством 1, выполненным в виде секционного пористого металлокерамического блока, из топливного бака 9 посредствам насоса 14, ресивера 15, трубопроводов 16 и 17, через механизм 11 регулирования подачи топлива в зависимости от положения педали акселератора посредством связи управления 12, трубопровод 18 и патрубок 10, выполненный в виде трубчатых элементов. В зону испарения топливо подают для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство 5. Топливо для разделения на фракции нагревают энергией фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель 4 в испарительной камере 1 до температуры парообразования. Для подогрева теплоносителя 4 используют отработавшие газы ДВС, поступающие к испарительной камере 1, выполненной в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя, посредством устройства 19 для подвода отработавших газов к испарительной камере. Испарение нагретого топлива осуществляется в зоне испарения из слоев пористой структуры испарительного устройства 5. Далее газообразную фракцию топлива подают патрубком 7 в цилиндры ДВС, минуя дроссельную заслонку 13. Неиспарившуюся часть жидкой фракции топлива после его подачи в зону испарения возвращают в эту зону через патрубок 8, соединенный с топливным баком 9, систему подачи топлива и механизм 11 регулирования подачи топлива. Таким образом, нагрев топлива, например метанола, до температуры выше конечной температуры испарения (парообразования) газообразной фазой теплоносителя 4 осуществляют за счет того, что пар теплоносителя 4, нагретого отработавшими газами ДВС, конденсируется на наружных стенках 6 испарительного устройства 5, отдавая топливу теплоту фазового перехода. Способ работы испарителя топлива с испарительным устройством в виде вращающейся конической пористой металлокерамической трубы (см. фиг. 2) реализуется следующим образом. Топливо подают в зону испарения, образованную испарительным устройством 1, осесимметрично размещенным внутри испарительной камеры 1 с возможностью вращения вокруг своей оси, выполненным в виде конической пористой металлокерамической трубы, из топливного бака 9 посредством насоса 14, ресивера 15, трубопроводов 16 и 17. При этом осуществляют равномерное распределение топлива в объеме пористой структуры испарительного устройства 5 вследствие вращения этого устройства в подшипниках 20. Топливо подают в зону испарения для разделения на газообразную и жидкую фракции из объема пористой структуры конической металлокерамической трубы, представляющей собой испарительную камеру 5. Топливо для разделения на фракции нагревают энергией фазового перехода теплоносителя 4 из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель 4 в испарительной камере 1 до температуры парообразования. Для подогрева теплоносителя 4 используют отработавшие газы ДВС, поступающие к испарительной камере 1, выполненной в виде двухфазного термосифона с паровым 2 и конденсационным 3 участками теплоносителя 4, посредством устройства 19 для подвода отработавших газов к испарительной камере. Таким образом нагрев жидкой фазы теплоносителя 4, расположенной на внутренней поверхности испарительной камеры 1 за счет центробежных сил, осуществляют путем утилизации остаточной энергии отработавших газов ДВС, поступающих внутри устройства 19. Испарение нагретого топлива производится в зоне испарения из слоев пористой структуры испарительного устройства 5. Далее газообразную фракцию топлива подают из сужающейся части испари тельного устройства 5 патрубком 7 в цилиндры ДВС. Неиспарившуюся часть жидкой фракции топлива после его подачи в зону испарения возвращают в эту зону через патрубок 8, соединенный с топливным баком 9 и систему подачи топлива. Таким образом, нагрев топлива, например метанола, до температуры выше конечной температуры испарения (парообразования) газообразной фазой теплоносителя 4 осуществляют за счет того, что пар теплоносителя 4, нагретого отработавшими газами ДВС, конденсируется на наружных стенках 6 испарительного устройства 5, отдавая топливу теплоту фазового перехода. Предлагаемый способ работы испарителя топлива ДВС и испарители топлива ДВС, реализующие этот способ, позволяют снизить расход топлива, обеспечить низкую токсичность отработавших газов вследствие качественного смесеобразования топливовоздушной смеси для питания ДВС, а также эффективность испарения топлива. ЫрФормула изобретения
1. Способ работы испарителя топлива двигателя внутреннего сгорания путем подачи топлива в зону испарения, причем топливо нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель, а для подогрева теплоносителя используют отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что в зону испарения топливо подают для разделения на газообразную и жидкую фракции из слоев пористой структуры металлокерамического блока, представляющего собой испарительное устройство 2. Испаритель топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружными стенками, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракции топлива, соединенные с испарительным устройством, патрубок регулирования подачи топлива, связанный с механизмом регулирования подачи топлива и испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, отличающийся тем, что испарительное устройство выполнено в виде секционного пористого металлокерамического блока, патрубок регулирования подачи топлива - в виде трубчатых элементов, связанных с секциями пористого металлокерамического блока, механизм регулирования подачи топлива подсоединен к акселератору и дроссельной заслонке, размещенной в патрубке отвода газообразной фракции топлива, при этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к испарительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива. 3. Испаритель топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий испарительную камеру, выполненную в виде термосифона с паровым и конденсационным участками теплоносителя, испарительное устройство с наружной стенкой, размещенное внутри этой камеры, патрубки отвода газообразной и жидкой фракций топлива, соединенные с испарительным устройством, систему подачи топлива, подключенную к испарительному устройству, отличающийся тем, что испарительное устройство, осесимметрично размещенное внутри испарительной камеры с возможностью вращения вокруг своей оси, выполнено в виде конической пористой металлокерамической трубы, соединенной сужающейся частью с патрубком отвода газообразной фракции топлива и установленной коаксиально наружной стенке, при этом испаритель топлива дополнительно снабжен устройством для подвода отработавших газов к испарительной камере, а система подачи топлива подключена к испарительному устройству патрубком отвода жидкой фракции топлива.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.11.2005 БИ: 33/2005
www.findpatent.ru
