Устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси

Устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить эффективность распыления и гомогенизации горючей смеси путем расширения диапазона скоростей потока смеси с повышенной амплитудой колебаний. В устройстве для гомогенизации и распыления горючей смеси обтекаемые элементы (Э) 4 3 параллельны,выполнены скругленными со стороны , обращенной навстречу потоку, и образуют конфузорно-диффузорные проходные каналы 6, вдоль горловины к-рых в 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I> >1Q $

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЯЯ

ГК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1420225 (21) 46957". 2/06 (22) 23.05.89 (46) 23.09,92. Бюл, N 35 (71) Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им, M. Т. Елизарова (72) В, И. Гусаров, В. Г. Толкачев и А. Н.

Носов (56) Патент США

N 2078558, кл. 48-180, 1937, Авторское свидетельство СССР

N . 1420225> кл. F 02 М 29/00, 1984, . Ы„, 1763699 А2 (s1)s F 02 М 29/00//F 02 М 27/08 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ И

ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность распыления и гомогенизации горючей смеси путем расширения диапазона скоростей потока смеси с повышенной амплитудой колебаний. В устройстве для гомогенизации и распыления горючей смеси обтекаемые элементы (Э) 4 проставки 3 параллельны,выполнены скругленными со стороны, обращенной навстречу потоку, и образуют конфузорно-диффузорные проходные каналы 6, вдоль горловины к-рых в

1763699

35

40 каждом Э 4 имеются углубления 8 круглого сечения с образованием острых кромок (К) 9 и щели между ними. Углубления 8 двух смежных Э 4 попарно образуют спаренный вихревой резонатор. Отношение диаметра углубления 8 к ширине Э 4 равно 0,7-0,9, отношение величины выступания одной К 9 над другой к диаметру углубления 8 0,03-0,1, отношение ширины щели между К 9 к диаметру углубления 8 0,3-0,4, а расстояние между Э 4 в зоне горловины каналов 6 выполнено в пределах 1-2 мм. Концы У 8 с

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для распыления и гомогенизации горючей смеси, Известны устройства для распыления и гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащие расположенную между карбюратором и впускным трубопроводом проставку с проточным каналом, снабженную обтекаемыми элементами, жестко связанными с проставкой и расположенными перпендикулярно оси проточного канала и один относительно другого параллельно с образованием между собой проходных каналов (1).

Однако такие устройства имеют малую эффективность обработки смеси, так как обеспечивают турбулизацию смеси только вследствие обтекания элементов проставки.

Известны также устройства для распыления и гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащие расположенную между карбюратором и впускным трубопроводом проставку с проточным каналом, снабженную обтекаемыми элементами, жестко связанными с проставкой и расположенными перпендикулярно оси проточного канала и один относительно другого параллельно с образованием между собой проходных каналов, причем обтекаемые элементы выполнены с несимметричным относительно оси проточного канала сечением и образуют конфузорно-диффузорные каналы, имеющие горловины, расположенные перпендикулярно оси проточного канала, а каждые два смежных канала выполнены с горловинами, размещенными на разных уровнях, и через один канал — на одинаковом уровне, при этом в каждом обтекаемом элементе вдоль горловины каждого проходного канала выполнено углубление с острыми кромкаждой стороны соединены между собой при помощи каналов. При работе. двигателя в У 8 происходят периодические колебания давления, что вызывает колебания в потоке проходящей через проставку 3 горючей смеси, причем частота колебаний выбрана сораэмеримой с резонансной частотой собственных колебаний капель топлива горючей смеси. Колебания всех спаренных резонаторов происходят с одинаковой частотой и фазой независимо от любых изменений скорости потока горючей смеси, 5 ил. ками, сообщенное с проточной частью проходного канала,при помощи щели между острыми кромками, и каждые два углубления двух смежных обтекаемых элементов образуют в горловине конфузорно-диффузорного проходного канала спаренйый вихревой резонатор (2).

Однако такие устройства недостаточно эффективны при работе в широком диапазоне скоростей потока горючей смеси из-за низкой амплйтуды колебаний в спаренных вихревых резонаторах, При большой скорости набегания потока, соответствующей работе двигателя при высокой частоте вращения вала двигателя на заостренной стороне, обращенной навстречу потоку, части обтекаемых элементов происходит отрыв потока смеси с образованием утолщенного пограничного турбулентного слоя, который изолирует острые кромки углубления спаренных вихревых резонаторов от взаимодействия с потоком горючей смеси, При малой скорости потока, соответствующей работе двигателя при малой частоте вращения вала (ос обен но неэкономичн ый режим работы) в спаренных вихревых резонаторах образуется небольшой перепад давлений из-за малого разрежения, что обуславливает малую амплитуду колебаний.

К тому же при переходных режимах работы двигателя из-за резкого изменения скорости потока смеси происходит снижение эффективности спаренных вихревых резонаторов из-за работы в различных фазах, Цель изобретения — повышение эффективности распыления и гомогенизации горючей смеси путем расширения диапазона скоростей потока горючей смеси с повышенной амплитудой колебаний, а т.к. описываемое техническое решение содержит все признаки и. 1 формулы изобретения автор1763699

15

40 ского свидетельства ¹ 1420225, являясь его усовершенствованием, то оно является дополнительным изобретением, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для распыления и гомогенизации горючей смеси по авторскому свидетельству N 1420225, согласно описываемому изобретению, обтекаемые элементы выполнены скругленными со стороны, обращенной навстречу потоку горючей смеси, отношение диаметра углублений спаренных вихревых резонаторов к ширине обтекаемого элемента равно 0,7-0,9, отношения величины выступания острой кромки щели углублений спаренных вихревых резонаторов, обращенной навстречу потоку горючей смеси относительно острой кромки той же щели, направленной по потоку, кдиаметру углублений спаренных вихревых резонаторов. равно 0,03-0,1, отношение ширины щели между острыми кромками к диаметру углублений спаренных вихревых резонаторов равно 0,3-0,4, и отношение между обтекаемыми элементами в горловине конфузорно-диффузорных проходных каналов к диаметру углублений спаренных вихревых резонаторов равно 0,3-0,4, причем концы углублений спаренных вихревых резонаторов с каждой стороны сообщены общим синхронизирующим каналом, На фиг, 1 изображено схематично уст.ройство для распыления и гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — вид сверху на проставку устройства на фиг, 2; на фиг. 4 — вид снизу на проставку устройства на фиг, 2; на фиг, 5 — отдельно в увеличенном масштабе два смежных обтекаемых элемента устройства на фиг, 1, Изображенное на фиг. 1 устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси в ДВС содержит расположенную между карбюратором 1 и впускным трубопроводом

2 проставку 3 и жестко закрепленные внутри нее параллельно друг другу обтекаемые элементы 4, скругленные со стороны встречного потока горючей смеси и заостренные с другой стороны, при этом в проставке 3 перед обтекаемыми элементами 4 со стороны встречного потока выполнена расширительная камера 5, а обтекаемые элементы 4 образуют между собой конфузорно-диффузорные проходные каналы 6, имеющие в своей узкой части горловины 7, вдоль которых параллельно vì в каждом обтекаемом элементе 4 по всей длине выполнены углубления 8 в виде продольных каналов круглого сечения с образованием острых кромок 9 на поверхности обтекаемых элементов 4 так, что горловины 7 сообщены через щели между острыми кромками 9 с углублениями 8.

Острые кромки 9 щели углублений 8, обращенные навстречу потоку горючей смеси, по всей длине выполнены выступающими по отношению к острым кромкам 9, направленным по потоку, Каждые два углубления 8 двух смежных обтекаемых элементов 4 образуют в каждой горловине 7 спаренный вихревой резонатор. При этом все углубления 8 вихревых резонаторов по концам соединены между собой общими синхронизирующими каналами 10 (см. также фиг. 2, 3 и 4), Как показано на фиг, 5 отношение диаметра А углублений 8 спаренных вихревых резонаторов к ширине Б обтекаемого элемента 4 должно быть в пределах 0,7-0,9, отношение величины В выступания острой кромки 9, обращенной навстречу потоку горючей смеси, относительно острой кромки 9 той же щели, направленной по потоку, должно быть в пределах 0,03-0,1, отношение ширины Г щели между острыми кромками 9 к диаметру А углублений 8 должно быть в пределах 0,3-0,4, а отношение расстояния Д между обтекаемыми элементами 4 в горловине 7 конфузорно-диффузорных каналов 6 к диаметру А углублений 8 должно быть в пределах 0,3-0,4, Практически углубления 8 вихревых резонаторов можно выполнять с диаметром А =3-4 мм, ширину Г щели между острыми кромками 9 в пределах 0,5-1 мм, расстояние В между обтекаемыми элементами 4 в зоне горловины 7 — в пределах 1-2 мм, и с величиной выступания  — в пределах 0,2-0,5 мм, Обтекаемые элементы 4 выполнены с несимметрич ым поперечным сечением, при этом смежные горловины 7 расположены на разных уровнях, а через одну — на одинаковом уровне.

Обтекаемые элементы 4 могут располагаться попарно на разном расстоянии друг от друга. При этом одни пары смежных обтекаемых элементов 4 расположены друг относительно друга на оптимальном расстоянии, т,е, получения максимальной амплитуды колебания дпаренного вихревого резонатора, другие пары — на расстоянии одинаковом для них и достаточном. чтобы не оказывать существенного дросселирования (дополнительного сопротивления) потоку горючей смеси, Такое расположение обтекаемых элементов 4 позволяет получить суммарную амплитуду колебаний спаренных вихревых резонаторов для предельно максимальных оборотов работы двигателя без дополнительного сопротивления потоку горючей смеси.

1763699 ны 7. После того, какдавление в углублениях 30

40

f=—

А

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Поток горючей смеси из карбюратора 1, где происходит дозировка жидкого топлива в проходящий поток воздуха, поступает через расширительную камеру 5 проставки 3, где происходит равномерное распределение потока горючей смеси по конфузорнодиффузорным проходным каналам 6, проходя которые поток горючей смеси поступает во впускной трубопровод 2, Поток горючей смеси, проходя через горловину 7 конфузорно-диффузорных проходных каналов 6, увеличивает скорость. В начальный момент поток горючей смеси захватывает острыми кромками 9, обращенными навстречу потоку горючей смеси, и он через щели между острыми кромками 9 поступает в углубления 8, где резко увеличивается давление и, затем, когда давление в углублениях 8 достигает своего максимального значения и поступление потока горючей смеси в углубления 8 прекращается, он огибает острые кромки 9 углублений 8. Давление потока горючей смеси, проходящего в горловинах 7, значительно ниже давления в углублениях 8 и горючая смесь из углублений 8 через щель между острыми кромками

9 с большой скоростью поступает в горлови8 и горловинах 7 выравняется, поток горючей смеси вновь захватывается острыми кромками 9, обращенными навстречу потоку горючей смеси, и далее процесс повторяется. Таким образом, происходит периодическое колебание давления в углублениях 8 обтекаемых элементов 4 с частотой

f, определяемой диаметром углублений 8, причем эта частота лежит в пределах 15-25 кГц и определяется формулой: где E — коэффициент, примерно равный

7030 см/с;

А — диаметр углублений 8, При этом частота колебаний выбирается такой, чтобы она была соизмерима с резонансной частотой собственных

-колебаний распыляемых капель топлива горючей смеси.

Углубления 8 смежных обтекаемых элементов 4, образующих спаренный вихревой резонатор, в которых давление колеблется с одинаковой частотой и фазой, так как одно углубление 8 является вторичным резонатором другого и связь между ними осуществляется через горловины 7, где образуется резонанс спаренного вихревого резонато5

25 ра, достигается максимальная амплитуда колебаний и происходит распыление капель топлива в потоке горючей смеси и его гомогенизации, при этом при условии совпадения резонансных частот спаренных вихревых резонаторов и собственных колебаний распыляемых капель топлива горючей смеси процесс распыления и гомогенизации происходит значительно лучше. Связь всех спаренных вихревых резонаторов осуществляется через общие синхронизирующие каналы 10, проходящими по концам углубления 8 обтекаемых элементов 4. Поэтому колебания всех спаренных вихревых резонаторов происходит с одинаковой частотой и фазой, независимо от любых изменений скорости потока горючей смеси. Складываясь, эти колебания поступают в полость впускного трубопровода 2, где происходит стабилизация распыленной и гомогенизированной горючей смеси, предотвращая ее конденсацию после того, как поток горючей смеси, выходя из конфузорно-диффузорных проходных каналов 6 проставки 3, расширяется. Далее распыленная и гомогенизированная горючая смесь по впускному трубопроводу 4 поступает в цилиндры двигателя, Нелинейная зависимость амплитуды колебаний спаренных вихревых резонаторов от расстояния между углублениями 8 смежных обтекаемых элементов 4 приводит к расположению обтекаемых элементов 4 попарно на разном расстоянии друг от друга, для получения максимальной суммарной амплитуды при минимальном сопротивлении скорости потоку горючей смеси, соответствующей предельно макси." .альным оборотам работы двигателя.

Формула изобретения

Устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси по авт. св. N. 1420225, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процессов распыления и гомогенизации горючей смеси путем расширения диапазона скоростей потока горючей смеси с повышенной амплитудой колебаний, обтекаемые элементы выполнены скругленными со стороны, обращенной навстречу потоку горючей смеси, отношение диаметра углублений спаренных вихревых резонаторов к ширине обтекаемого элемента равно 0,7-0,9, отношение величины выступания острой кромки щели углублений спаренных вихревых резонаторов, обращенной навстречу потоку горючей смеси, относительно острой кромки той же щели, направленной по потоку, к диаметру углублений спаренных вихревых резонаторов равно 0,03-0,1, отношение ширины ще10

1763699

: ;г,2 ли между острыми кромками к диаметру углублений спаренных вихревых резонаторов равно 0,3-0,4 и отношение расстояния между обтекаемыми элементами в горловине конфузорно-диффузорных проходных каналов к диаметру углублений спаренных вихревых резонаторов равно 0,3-0,4, причем концы углублений спаренных вихревых резонаторов с каждой стороны соединены об5 щим синхронизирующим каналом.

1763689

Составитель Л,Капралов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректоо З,Лончакова

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 л

Заказ 3440 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьпиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5