Способ гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

(56) Патент США Кф 3780714,кл. Р 02 В 31/10, опублик, 1973.(54) СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГОРЮЧЕЙСМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению,в частности к карбюраторам,позволяет интенсифировать процесссмесеобразования, повысить его качество и степень гомогенностигорючейсмеси, Горючую топливовоздушную смесьнаправляют на испарительные теплообменные поверхности(ИТП) трубки 4, навитой в форме конической спирали 5 иразмещенной во впускном трубопроводе3, Витки спирали навиты с зазоромодин к другому 0,3-0,8 диаметра трубки, наружная поверхность к-рой покрыта гигроскопическим материалом, В поГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ токе жидкого теплоносителя с помощьюэлектрического разрядника генерируетискровые эл. разряды с образованиемударных волн (УВ). Кожух 7 разрядникавыполнен с рефлекторной поверхностью(РП), на к-рой УВ преобразуются вплоские и направляются в виде пучковна ИТП по ходу движения теплоносителя. РП выполнена открытой в форме параболоида вращения и в ее Фокусе размещены с межэлектродным .зазором электроды 8, соединенные с источником 9импульсного эл. питания с блоком коммутации системы зажигания двигателя.Кожух 7 сочленен и сообщен с впускнымколлектором б открытым срезом РП соос- Яно с входным отверстием трубки 4, Испарение топлива осуществляют в режимеударной вибрации как на ИТП, так и вобъеме потока горючей смеси. Волноводом для УВ является трубка 4. Гигро- . аскопическое покрытие способствуетудержанию жидкой фракции топлива наповерхностях спирали и испарению егопод действием тепла и ударной вибрации, 2 с. и 3 з.п. Ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности .к карбюраторам,в которых используется способ гомогенизации горючей смеси и устройство дляосуществления этого способа.5Целью изобретения является повыше ние интенсивности процесса смесеоб-разования и степени гомогенности горючей смеси,10На фиг, 1 приведена принципиальнаясхема устройства для гомогенизациигорючей смеси; на фиг. 2 - конструктивное выполнение трубки, вид А нафиге 1 15Устройство для гомогенизации горю"чей смеси содержит карбюратор с корпусом 1, смесительную камеру 2 ивпускной трубопровод 3 с размещеннойв нем трубкой 4, навитой в форме кони ческой спирали 5, усеченная вершинакоторой направлена по ходу движениягорючей смеси. Входной конец трубки 4снабжен впускным коллектором 6 иискровым электрическим разрядником, 25содержащим кожух 7; выполненный в ви;,де тела вращения с открытой полостьюс рефлекторной поверхностью в формепараболоида вращения, в котором размещены два электрода 8 с межэлектродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности и электрически соединены систочником 9 импульсного электрического питания с блоком коммутации системы зажигания двигателя,Кожух 7 разрядника соединен и сообщен с коллектором 6 открытым, срезомрефлекторной поверхности соосно свходным отверстием трубки 4.Витки спирали 5 трубки 4 навитыс рабочим зазором друг к другу равным0,3-0,8 диаметра трубки 4, а общаяплощадь зазоров между витками спиралив два-три раза превышает. площадь поперечного сечения выходного отверстия 45смесительной камеры 2 и обеспечиваетпропуск горючей смеси между виткамиспирали 5.Трубка 4 выполнена из теплопроводного материала, например из бронзыдиаметром 0,8-1,5 см, и покрыта сна 50ружи гигроскопическим материалом толщиной 0,1-0,5 мм, например путем плазменного напыливания. Обаконца трубки 4выведены из всасывающего трубопровода 3в одной. плоскости большого виткаспирали 5 и подключены к системе охлаждения двигателя посредством шлангов (не показаны) с помощью трубки жидкого теплоносителя с возможностьюциркуляции.Впускной конец трубки 4 подключенк системе охлаждения двигателя черезвпускной коллектор 6 с возможностьюзаполнения жидким теплоносителем полости коллектора и кожуха 7 разрядника,Устройство содержит корпус 1 карбюратора со смесительной камерой 2.Трубка 4 диаметром 0,8 см выполненаиз бронзы в форме конической спирали5, шесть витков которой навиты с зазором друг к другу равным 0,5 см, аобщая площадь зазора между виткамив два раза превышает площадь поперечного сечения выходного отверстия смесительной камеры 2.Спираль 5 размещена во всасывающем трубопроводе 3, усеченная вершина ее направлена по ходу движения горючей смеси, а оба конца трубки выведены из трубопровода 3 в одной плоскости широкого витка спирали, расположенного на входе в трубопровод 3,и подключены шлангами к системе охлаждения двигателя.Входной конец трубки 4 снабженвпускным коллектором 6 и искровымэлектрическим разрядником, содержащимкожух 7, выполненный из стали в видетела вращения с открытой полостью вформе параболоида вращения, в которомразмещены два стержневых электрода 8с электрической изоляцией, с межэлектродным зазором равным 0,5 см в фокусе рефлекторной поверхности.Коллектор 6 выполнен с цилиндрической полостью диаметром 3 см, с впускным патрубком по периметру полости,соединен и сообщен соосно с входнымконцом трубки 4.Подключение входного конца трубки4 к системе охлаждения двигателя осуществлено через коллектор 6 с обеспечением заполнения коллектора 6, полости кожуха 7 разрядника и трубки 4жидким теплоносителем и циркуляциипоследнего через коллектор и трубку,Наружная поверхность трубки 4 покрыта снаружи гигроскопичным материалом толщиной 0,2 мм, например путемплазменного наливания.Электроды 8 подключают к источнику 9 импульсного электрического питания в системе зажигания двигателя счастотой подключений равной частотезажигания горючей смеси в цилиндре3 14046двигателя (например, 10-20 подключений в секунду).За время каждого подключения электродов 8 к источнику 9 в межэлектрод 5ном зазоре происходит искровой электрический разряд в жидком теплоносителе, находящемся в полости кожуха 7разрядника,Искровой разряд мощностью Ю =ЧТР 10.Рс энергией равной Я =МвозбужцаР Р Рет в жидком теплоносителе гидродинамическую волну звукового диапазоначастот, преимущественно 20 кГц, мощностью Ю=0,8 ЫР с энергией Я =0,8 ЯР 15в волне, где 1 Р - сила разрядноготока в искре, Т - время искровогоразряда, Л - найряжение на клеммах,Я 5 - энергия волны, И Р - мощностьэлектрического разряда. 20Гидродинамическая ударная волнаразряда преобразуется на рефлекторнойповерхности кожуха 7 разрядника и ввиде пучка плоских волн направляетсяво входное отверстие трубки 4 в сто рону движения жидкого теплоносителяв трубке.Ударная волна со скоростью 1,51 О м/с распространяется по каналу3трубки 4, многократно отражается от З 0ее поверхности и уходит в теплообменную рубашку двигателя через выходноеотверстие трубки. Трубка 4 с жидкимтеплоносителем является волноводомдля ударных гидродинамических волн,в котором каждая волна передает частьсвоей энергии стенке трубки, поэтомупоследняя совершает ударную вибрациюс частотами порядка 20 кГц и повторением 10-20 волн в секунду.40Под действием ударных .волн, передаваемых на теплообменные и испарительные поверхности спирали 5, значительно интенсифицируется процесс теплопередачи через стенки трубки 4 икосвенного испарения жидкой фракциитоплива как на испарительных поверхностях спирали 5, так и в объеме потока горючей смеси, которая проходитмежду витками спирали, обтекает их .инаправляется в цилиндры двигателя.Гигроскопическое покрытие испарительных поверхностей спирали 5 способствует удержанию жидкой фракциитоплива на поверхностях спирали ибурному испарению его под действиемтепла и ударной вибрации.Гидродинамические ударные волны,напоавленные попутно с движением япщ 764.кого теплоносителя в трубке 4, значительно ускоряют циркуляцию теплоносителя через трубку, а выходя в теплообменную рубашку двигателя интенсифицируют отвод тепла от двигателя и препятствуют образованию накипи в системе охлаждения двигателя.Гомогенизация горючей смеси осуществляется следующим образомСмесь топлива с воздухом из смесительной камеры 2 направляют во впускной трубопровод 3, через зазоры между витками спирали подают ее в цилиндры двигателя. Жидкий теплоносительсистемы охлаждения двигателя с темпеоратурой равной 70-90 С пропускаютчерез впускной коллектор 6 и трубку4, и через выпускной конец трубки 4возвращают в теплообменную рубашкудВигателя.Электроды 8 подключают к вибрационной катушке системы зажигания двигателя, запитываемой от электрогенератора с напряжением на клеммах равным 7=1,2 ф 10 В. Подключение электро 4дов 8 осуществляют с частотой зажигания одного из цилиндров двигателя,например 20 подключений. в секунду.При каждом подключении электродов8 к источнику электрического питания(вибрационной катушке) 9 в межэлектродном зазоре происходит искровойэлектрический разряд мощностью И =У 1 =1,2 10 Х 50=6 10 Вт с энергиейФ РРв разряде Я =М=6.10 Х 5 Х 10 30 ДжР Р РЭгде 1 =50 А - сила разрядного токаРв искре;=5 10 с - продолжительность искрового разряда; п=20 - числоразрядов в секунду,Каждый искровой электрический разряд возбуждает в жидком теплоносителе гидродинамическую ударную волну с частотой преимущественно 20 кГц, мощностью У =0,8 ЯР 4,8 10 Вт, с энергней в волне 0 =0,80 Р=24 Дж.Ударная волна разряда преобразуется на рефлекторной поверхности кожуха 7 в плоскую волну в виде пучка плоских волн и направляется во входное отверстие трубки 4 в сторону движения жидкого теплоносителя в трубке. Ударная волна со скоростью 1,510 м/с распространяется по виткам спирали 5, многократно отражаясь от стенки трубки 4, и уходит через выходное отверстие трубки и соединительный шланг в теплообменную рубашку двигателя, 1404676Трубка 4 с жидким теплоносителем является волноводом для ударных гидродинамических волн. Каждая волна передает часть своей механической энергии стенкам трубки.Гидродинамические ударные волны, направляемые попутно с движением жидкого теплоносителя в трубку 4, значительно ускоряют циркуляцию теплоноси теля в трубке 4, а выходя в теплообменную рубашку двигателя она интенсифицирует отвод тепла от двигателя и препятствует образованию накипи в теплообменной рубашке двигателя.Работу искрового разрядника обеспечивает вибрационная катушка с запитывающим электрогенератором мощностьюЫ =У е п=6 10 510 Х 20=600 Вт.г Р Р 20Предложенный способ и устройство обеспечивают повышение интенсивности и степени гомогенизации горючей смеси за счет воздействия на испарительные поверхности и весь поток горючей смеси ударными волнами звукового диапазона частот, а также улучшения гидродинамических условий обтекания горючей смесью,испарительных поверхностей.Формула изобретения1, Способ гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в том, что смешивают топливо с воздухом, образовав шуюся горючую смесь направляют на испарительные теплообменные поверхности, нагреваемые потоком жидкого теплоносителя, пропускаемого .через полости теплообменных поверхностей, подключенных к системе охлаждения, испаряют топливо и направляют горючую , смесь в цилиндры двигателя, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения интенсификации процесса смесеобразования и степени гомогенности горючей смеси, в потоке теплоносителя генерируют искровые электрические разряды с образованием ударных волн, последние преобразуют в плоские и 50 направляют их на теплообменные поверхности в виде пучков,причем горючую смесь топлива с воздухом направляют с возможностью контакта ее со всей испарительной поверхностью, а испаре ние.топлива осуществляют в режиме ударной вибрации как на испарительных поверхностях, так и в объеме потока горючей смеси./2. Способ па и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что преобразование ударных разрядов осуществляют на рефлекторных поверхностях искрового разрядника, и направляют их в полости теплообменных поверхностей по ходу движения теплоносителя,3, Устройство для гомогенизациигорючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее впускной трубопровод с размещенной в нем трубкой,навитой в форме конической спиралис усеченной вершиной, направленнойпо ходу движения горючей смеси, концыкоторой выведены из впускного трубопровода и подключены к контуру охлаждения двигателя, карбюратор, размещенный на впускном трубопроводе и снабженный смесительной камерой, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюулучшения качества смесеобразованияи повышения степени гомогенности горючей смеси, устройство дополнительноснабжено впускным коллектором, подключенным к одному из концов трубки, иэлектрическим разрядником, снабженным кожухом с размещенными в нем электродами, подсоединенными к источникуимпульсного электрического питанияи блоку коммутации, причем кожух разрядника выполнен с рефлекторной поверхностью и сообщен с впускным коллектором с возможностью генерированияискровых разрядов в жидком теплоносителе и направления ударных волн разрядов во входное отверстие трубки, витки спирали которой навиты с зазоромпо отношению друг к другу от 0,3 до0,8 диаметра трубки.4. Устройство по п. 3, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что рефлекторная поверхность кожуха разрядника выполнена открытой в форме параболоидавращения, а электроды размещены смежэлектродным зазором в фокусе реф" .лекторной поверхности и подсоединенык системе зажигания двигателя, причем кожух сочленен и сообщен с впускным коллектором открытым срезом рефлекторной поверхности соосно с вход"ным отверстием трубки,5. Устройство по п. 3, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что наружнаяповерхность трубки покрыта гигроскопическим материалом.1404676 охов оставительехред М.Дид орректор А. Тяско Редактор ер Заказ 307 Т 505 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5