Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания

Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Назначение: область машиностроения, а именно: устройства для гомогенизации в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство для гомогенизации содержит осевые лопатки 1, установленные в камере 2 завихрения консольных лопаток 3, размещенных в полости 5 впускного коллектора 6 и профилированных по образующей винтовой линии таким образом, что они образуют между собой тангенциальные щели 4с направлением, совпадающим с наклоном осевых лопаток. 1 ил.

союз советских — СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 М 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !:

М

I»

Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689239/06 (22) 06.05.89 (46) 07.11.92, Бюл. N 41 (75) Т.Х.Вильданов (56) Патент США N. 4515138, кл. F 02 М 29/00, опубл. 1985.

Патент США М 2685504, кл. F 02 М 29/00, опубл, 1954. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ

ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ .Ж 1774051 А1 (57) Назначение: область машиностроения, а именно: устройства для гомогенизации в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство для гомогенизации содержит осевые лопатки 1, установленные в камере 2 завихрения консольных лопаток 3, размещенных в полости

5 впускного коллектора 6 и профилированных по образующей винтовой линии таким образом, что они образуют между собой тангенциальные щели 4 с направлением, совпадающим с наклоном осевых лопаток. 1 ил.

1774051

10

40

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к устройствам для гомогенизации топливовоздушной смеси с помощью звуковой энергии и турбулизации.

Известны устройства для гомогениза- ции топливовоздушной смеси, например гомогенизатор, который содержит несколько лопаток, проходящих вдоль оси канала для прохода горючей смеси и установленных по периметру канала. Одни концы лопаток, соединенные между собой, проходят по окружности вокруг канала и образуют цилиндрическую поверхность. Другие концы лопаток отходят во внутрь от цилиндрической поверхности к оси канала, т.е, профилированы по образующей винтовой линии таким образом, что они образуют коническую поверхность, Но, ввиду того, что цилиндрическая часть лопаток находится в контакте со стенкой канала, колебательный процесс лопаток гасится. А при завихривании, под действием центробежных сил, из смеси вытесняется неиспарившаяся часть топлива, которая оседает на поверхности лопаток и стенке канала и образует дополнительную пленку топлива, Поскольку энергетический потенциал завихривания и турбулиэации гомогенизатора незначителен, а, лопатки, находящиеся в контакте со стенкой канала, не совершают колебательного процесса, то эта пленка топлива не распыляется и не образует с воздухом гомогенную смесь, Высоким энергетическим потенциалам для тонкого распыла топлива и гомогенизации горючей смеси обладает гомогениэатор, который установлен во впускной трубе и состоит из двух завихривающих элементов, Первый завихривающий элемент выполнен в виде осевых лопастей и установлен на входе второго завихривающего элемента, а последний выполнен в виде усеченного конуса, обращенного малым основанием по направлению движения потока смеси, Усеченный конус образован продольными пластинами, одна из сторон которых загнута вовнутрь таким образом, что они образуют тангенциальные щели, обеспечивающие завихривание смеси в обратную сторону относительно осевых лопаток, При таком выполнении гомогенизатора обеспечивается тонкий распыл топлива, и гомогенизация смеси благодаря мелкомасштабных турбулентных вихрей за счет завихривания всего потока сначала в одну, а затем в другую сторону.

Но распыл и гомогенизация смеси происходят в полости второго завихривающего элемента, представляющего собой усеченный конус, малое основание которого обращено по направлению движения потока смеси, При движении потока в полости усеченного конуса образуются линии тока в виде конических скачков уплотнения, вершина которых обращена против движения потока, которые приводят к торможению движения потока с увеличением гидравлического сопротивления. А это является фактором для снижения коэффициента наполнения цилиндров и, как следствие, снижения мощности и топливной экономичности карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение экономичности путем улучшения гомогенизации топливовоздушной смеси.

Указанная цель достигается тем, что оба завихривающих элемента, состоящие первый из осевых и второй — консольных лопаток, выполнены с односторонним вращением, а консольные лопатки, закрепленные по периметру горловины впускного коллектора продольно оси, размещены в полости впускного коллектора, По сравнению с известными, заявляемое изобретение имеет следующие существенные отличия:

1, Оба завихривающих элемента, состоящие первый из осевых и второй из консольных лопаток, выполнены с односторонним вращением.

2. Консольные лопатки, за кре плен н ые по периметру горловины впускного коллектора продольно оси, размещены в полости впускного коллектора, т.е, в полости разветвления впускных каналов, ведущих к цилиндрам.

3. Для шестицилиндровых двигателей с рядным расположением цилиндров, завихривающие элементы выполнены с правым вращением.

4. Для двигателей с V-образным расположением цилиндров завихривающие элементы выполнены с правым вращением.

5, Для четырехцилиндровых двигателей с рядным расположением цилиндров под одной из камер карбюратора завихривающие элементы выполнены с левым, а под второй — с правым вращением, Существенность этих отличий заключается в следующем, В отличие от известных, в данном изобретении консольные лопатки размещены в полости впускного коллектора, где они совершают колебательный процесс с достаточно высокими частотой и энергией для тонкого распыла топлива и гомогенизации смеси. Это достигается за счет воздействия на консольные лопатки переменной пульса1"-74051 не указаны). Камера 2 завихрения выполнена как одна деталь с консольными лопатка- 50

55 ции потока, которая и ее место только в полости впускного коллектора. При этом эта пульсация имеет высокую энергию, которая генерируется за счет периодического изменения направления движения потока от ци. линдра к цилиндру в порядке их работы.

Кроме того. энергия движения потока в одном направлении к цилиндру изменяется от нуля к максимуму и наоборот, это обусловлено величиной хода впускного клапана, т.е. величиной открытия клапана.

В связи с тем,r что вибрирующие консольные лопатки обладают высоким энергетическим потенциалом для тонкого распыла топлива и гомогенизации смеси, выполнение обоих завихривающих элементов с односторонним вращением способствует повышению эффективности вытеснения из смеси неиспарившихся частиц топлива и их осаждению и кавитационному разрушению на поверхности вибрирующих лопаток. При выполнении обоих завихривающих элементов с односторонним вращением усиливается скоростной напор вращающегося потока на вибрирующие лопатки, 4то будет способствовать генерированию акустических волн с высоким энергетическим потенциалом, достаточным не только для тонкого распыла топлива и гомогенизации смеси, но и возможно для повышения химической активации бензовоздушной смеси.

На чертеже изображены гомогенизатор и полость впускного коллектора, продольный разрез, Гомогенизатор состоит из осевых лопаток 1, которые установлены в камере 2 завихрения консольных лопаток 3, а последние профилированы по образующей винтовой линии таким образом, что они между собой образуют тангенциальные щели 4 с направлением, совпадающим с наклоном осевых лопаток, т.е. осевые лопатки 1 и консольные лопатки 3 обеспечивают закрутку смеси в одну сторону.

Консольные лопатки 3 размещены в полости 5 впускного коллектора 6, или, то же самое, в полости 5 патрубка 6 впускных каналов 7, ведущих к цилиндрам (на чертеже ми 3 и на входе смеси имеет кольцевую проточку для установки в ней осевых лопаток 1, а на уровне кольцевой протоки выполнен наружный поясок для крепления с натягом в горловине 8 впускного коллектора 6.

Процесс распыления топлива и гомогенизации смеси в гомогенизаторе происходит в три этапа.

Первый этап распыления и гомогенизации происходит в камере 2 завихрения и в полости, образованной консольными лопатками 3. При этом здесь на топливовоздушную смесь вбздействует два эффекта.

Первый эффект — это резонансное колебание смеси, образованное колебанием консольных лопаток 3, в результате которого в смеси образуются скачки уплотнения и разрежения, которые способствуют кавитационному разрушению топливных капель, Второй эффект — это неравномерное распределение полей температур торможения, т.е. эффект перераспределения полной энергии за счет интенсивной закрутки смеси осевыми лопатками 1 и тангенциальными щелями 4, образованными консольными лопатками 3. При этом, по центру потока температура смеси сни>кается, а по периферии, наоборот, повышается, куда под действием центробе>кных сил вытесняется неиспарившаяся часть топлива, где происходит ее интенсивное испарение, Второй этап распыливания и гомогенизации смеси производится вибрирующими консольными лопатками 3, на поверхность которых под действием центробежных сил принудительно осаждается неиспарившаяся часть топлива, где производится ее кавитационное разрушение и тонкое распыление.

Третий этап гомогенизации и смешения смеси производится уже в полости 5 впускного коллектора 6 и завершается полностью во впускных каналах 7, ведущих к цилиндрам (на чертеже не указаны).

Формула изобретения

Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее два завихривающих элемента, установленных за смесительной камерой карбюратора, причем первый по потоку топливовоздушной смеси элемент выполнен из осевых лопаток и установлен . на входе второго по потоку топливовоздушной смеси элемента, выполненного s виде консольных лопаток, причем последние закреплены по периметру горловины впускного коллектора продольно ее оси, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности путем улучшения гомогенизации топливовоздушной смеси, оба завихривающих элемента выполнены с односторонним вращением, а второй по потоку смеси элемент размещен в полости разветвления трубопроводов впускного коллектора.