“устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания “лабиринт-к” (лабиринт корольковых)”

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Г 02 М 2910 ЕНИ К АВТОРС й институ ьков ЕНИЗАЦИИСИ ДВИГАИЯ "ЛАБИКОВ ЦХ) ностроения, енизации в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГТОГЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНРИНТ-К" (ЛАБИРИНТ КОРОЛЬ(51) Назначение; область машиа именно устройства для гомо Изобретение относится к машиностроению, в частности к гомогенизаторам топливо- воздушной смеси двигателей внутреннего сгорания (ДВС),Известно устройство для улучшения смесеобразования, выполненное на основе одной мелкоячеистой сетки, которой методом формования придана форма чаши с наклонными краями и с кольцевым фланцем в ее основании, Диаметр проьолоки сетки чаши 0,01 - 0,02 дюйма, число ячеек 30 - 60, Отверстий на поверхности чаши нет, сетка сплошная. При сопряжении с карбюратором сеточная чаша устанавливается на патрубок всасывающего коллектора ДВС выпуклостью в сторону его полости. т,е. по направлению движения воздушного потока, При использовании указанного устройства в сочетании с многокамерным карбюратором применяется блок из нескольких сеточных чаш, Количество чаш в этом случае двигателях внутреннего сгорания, Сущ. ность изобретения: устройство. размещенное между карбюратором и всасывающим коллектором; содержит два комплекта ромбовидных лепестков, закрепленных своими свободными концами на установочной пластине через равные интервалы, причем первый по ходу топливовоздушной смеси комплект имеет форму полусферы, второй - форму полуэллипсоида, и оба комплекта образуют по ходу топливовоздушной смеси лабиринт. Внутренние концы лепестков каждого комплекса сходятся и образуют технологическую площадку. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. соответствует количеству смесительных камер в карбюраторе.Известно устройство, содержащее две металлические пластины с отверстиями, ус- д танавливаемые на выходе карбюратора последовательно одна на другой. Диаметр отверстий на пластинах выбран равным диаметру смесительной камеры карбюратора. Между пластинами в районе отверстий размещается две решетк , имеющие плосковы- О пуклую форму, между выпуклостями которых образуется полость высотой 12 мм. В полость между решетками помещены металлические шарики диаметром 3,2 мм, которые могут свободно перемещаться по всему объему полости. Шарики, находясь в потоке бензовоздушной смеси, создают турбулентные завихрения, которые и повышают качество смесеобразования. Решетки имеют крупную ячейку и выполняют роль фиксатора шариков в рабочем канале смесеобрэзования и в процессе смесеобразования практически не участвуют.К недостаткам устройства можно отнести ограниченную эффективность смесеобразования, тэк кэк за шариками возникаютслабые завихрения смеси, а при большом числе шариков значительно сокращаетсярабочее сечение канала смесэобразовэния, что ограничивает поступление смеси в цилиндры, Устройство не универсально и требует вертикального размещения смесительной камеры карбюратора, в противном случае шарики скатятся к краю полости между решетками.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, которое устанавливается внутри всасывающего коллектора ДВС 10 15 20 30 40 50 на выходе карбюратора. В нем в качестве дораспылителя горючего используются две решеткиимеющие определенную форму. В качестве решеток используются металлические пластины с большим числом маленьких отверстий, параллельные стержни из проволоки или сетки с количеством ячеек от 10 до 20 на 1 мм, Одна иэ решеток имеет форму 2 цилиндра с открытыми торцами, а вторая - форму усеченного конуса с отверстием на его вершине. Усеченный конус соосно размещен внутри цилиндра и его основание методом пайки соединено с входным торцом цилиндра. Диаметр цилиндра и диаметр основания конуса равны и соответствуют диаметру смесительной камеры карбюратора. Высота цилиндра выбрана такой, чтобы при установке его во 3 всасывающий коллектор его выходное отверстие на торце цилиндра перекрывэлость плоской стенкой всасывающегоколлектора, т.е, имело с ним непосредственный контакт. Высота усеченного конуса выбрана равной половине высоты цилиндра, а площадь отверстия на его вершине берется равной 1;15-1:10 площади отверстия в его основании, Плоская стенка всасывающего коллектора, в которую упирается выходной торец 4 цилиндра, является общей со стенкой кана.ла выхлопа и обогревается выхлопными газами ДВС. Предусматривается, что в отдельных случаях для улучшения регулировочных характеристик ДВС при резких изменениях числа оборотов двигателя, на поверхности цилиндра и конуса могут быть выполнены отверстия площадью 1/4 площади отверстия на вершине конуса.Устройство имеет ряд недостатков, к ко торым можно отнести его неуниверсальность по использованию, Устройство не может быть применено на всех ранее выпу-. щенных двигателях внутреннего сгорания иэ-за особенностей его построения и консрукции всасывающего и выхлопного каналов ДВС, обеспечивающей подогрев смеси выхлопными газами. Сомнительна и технологичность изготовления цилиндра и усеченного конуса, например, методом штамповки без дополнительного использования сварки или пайкиЦель изобретения - повышение эффективности путем улучшения качества смесеобраэования,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для гомогенизации топливо- воздушной смеси ДВС, содержащем два элемента распыления топливовоздушной смеси, размещенные в проточном канале соосно один в другом с общим основанием на входе топливовоэдушной смеси, содержится установочная пластина, расположенная по периметру проточного канала, каждый элемент распыления выполнен в вИ- де комплекта ромбовидных лепестков с общем вершиной, причем число лепестков в обоих комплектах и углы между лепестками выполнены равными, а лепестки одного комплекта смещены относительно лепестков другого комплекта на угол, равный половине угла между соседними лепестками одного комплекта, Причем длина малой диагонали ромба лепестка по меньшей мере равна расстоянию между двумя ближайшими вершинами двух соседних ромбовидных лепестков одного комплекта, а свободные концы лепестков обоих комплектов закреплены на установочной пластине через равные интервалы, причем первый по потоку смеси комплект лепестков выполнен. в форме полусферы, а второй - в форме полуэллипсоида, и оба комплекта лепестков образуют по ходу топливовоздушной смеси лабиринт, а на больших осях ромбовидных лепестков симметрично их малых диагоналей у первого по потоку смеси комплекта выполнен ряд отверстий.На установочной пластине устройсва для подсоединения к ней напряжения от первичной обмотки катушки зажигания ДВС имеется присоединительный выступ, а уплотнительные прокладки устройства выполнены из электронепроводящего материала,Устройство устанавливается между выходным фланцем одно- или многокамерного карбюратора и выходным патрубком всасывающего коллектора ДВС, Количество лабиринтов, входящих в устройство, равно числу смесительных камер карбюратора,Вследствие придания лепесткам комплектов формы ромба, а комплектам формы полусферы и полуэллипсоида, имеющих значительно большую омываемую поверх15 20 25 30 35 40 45 50 55 ность, резко снижается сопротивление лабиринта проходящему через него потоку бензовоздушной смеси. Приданием второму по направлению потока смеси комплекту формы полуэллипсоида обеспечивается необходимый для работы лабиринта пространственный зазор между вершинами и лепестками комплектов, а взаимным поворотом одного комплекта относительно другого на угол, равный половине угла между 1 соседними лепестками одного комплекта, обеспечивается перекрытие лепестками одного комплекта межлепесткового пространства другого комплекта, чем и обеспечивается лабиринт для проходящей через него смеси. Созданием межлепесткового лабиринта обеспечивается формирование в его пространстве большого числа противоположно направленных, взаимно пересекающихся воздушных потоков(струй), а на выходе лабиринта - интенсивного потока макро- и микро- завихрений. Взаимным пересечением потоков смеси и появлением на выходе лабиринта значительных завихрений обеспечиваются условия для интенсивного дробления капель горючего и перемешивания смеси на его выходе.На фиг. 1 показано место сочленения устройства со смесительной камерой карбюратора и всасывающим коллектором ДВС, общий вид; на фиг, 2 - устройства в сборе, общий вид; на фиг. 3 - развертка лепестков одного из комплектов устройства без привязки их к размерам и форме комплекта; на фиг. 4 - поэлементное размещение и последовательность сборки составных частей лабиринта устройства применительно к. однокамерному каобюратору,На фиг, 1 изображено устройство 1, карбюратор 2, всасывающий коллектор ЗДВС. В лабиринт устройства 1 входят; полусферический комплект 4, комплект 5 в форме полуэллипсоида, установочная пластина 6 для крепления лепестков комплектов 4 и 5, а также уплотнительные прокладки 7 и 8, Лепестки комплексов обозначены цифрой 9.Комплекты 4 и 5 отформованы иэ коррозионно-стс. ого материала, нейтрального к воздействию бензина и других фракций нефти, например, из металлической пластины - латуни, бронзы, нержавеющей стали и т.д., но могут быть отформованы и из пластмассы, отвечающей тем же требованиям. Толщина пластины, используемой для изготовления комплектов 4 и 50,15-0,3 мм. Каждый комплект 4 и 5 имеет равное число лепестков от 3 до 6 (оптимум 5 шт,), которым придана форма ромба, а в последующем, методом формования, вид полусферы - комплект 4, или полуэллипсоида - комплект 5.Диаметры оснований коь плвктов 4 и 5 равны диаметру выходного отверстия смеси- тельной камеры карбюратора. Отношение полуосей полуэллипсоида комплекта 5 выбрано равным 1,15-1,25 (большей к меньшей), чем и обеспечивается необходимый воздушный зазор между вершинами и лепестками комплектов 4 и 5 в составе лабиринта (0,25-0,45 радиуса оснований комплектов). Укаэанный зазор между вершинами комплектов может быть обеспечен и при изготовлении комплекта 5 в виде полусферы, т,е. аналогично комплекту 4. В этом случае каждый лепесток комплекта 5 должен иметь удлинение - подставку длиной 0,25- 0,45 радиуса основания комплекта, Кроме того, толщина уплотнительной прокладки 8 должна быть увеличена на величину удлинения лепестковНа вершине комплектов 4 и 5 лепестки своими внутренними концами сходятся и образуют технологическую площадку, диаметр которой не должен превышать 2-3 мм. Для создания лепесткового лабиринта лепестками комплектов 4 и 5 своими свободными концами закрепляются на установочной пластине 6, представляющей металличе" ский лист толщиной 0,3-0,5 мм с отверстиями для прохода смеси, количество и размео которых соответствует количеству и размеру выходных отверстиях смесительных ка- . мер на фланце карбюратора, Для возможности крепления комплектов лабиринта к пластине 6 на каждом лепестке комплектов 4 и 5 имеется крепежный ус, являющийся продолжением лепестка. Длина усов 4-5 мм, Крепление комплектов 4 и 5 к пластине 6 осуществляется методом пайки, сварки или путем закрепления усов в дополнительных технологическихотверстиях, размещенных по периметру основного отверстия на пластине 6, При креплении лепестков по периметру отверстия на пластине 6, комплект 5 своими лепестками ус- . танавливается относительно комплекта 4 с угловым сдвигом на половину центрального угла, заключенного между двумя его соседними лепестками, т.е. на угол, равный, где и - число лепестков в комплекте.иДля возможности подключения кустановочной пластине б низковольтного напряжения от вьвода первичной обмотки катушки зажигания на пластине 6 имеется выступ 10 для подключения напряжения.Для создания лабиринта проходящему потоку смеси лепестки комплекта 5 должны5 10 15 20 25 зом ЗО 40 45 50 перекрывать межлепестковое пространство комплекта 4 в пределах малая диагональ ромба лепестков - вершина комплекта. Это обеспечивается, еслидлина малых диагоналей лепестков комплектов 4 и 5 равна или несколько больше стороны правильного, вписанного в окружность многоугольника, число сторон которого равно удвоенному числу лепестков комплекта, а описывающая окружность лежит в плоскости их размещения, Для комплекта 4, имеющего форму полусферы, диаметр такой окружности равен 0,707 диаметра основания комплекта (косинус 45), а для комплекта 5 - 0,65 - 0,7 диаметра его основания.Для уплотнения мест соединения устройства 1 с фланцем карбюратора 2 и патрубком всасывающего коллектора 3 используются уплотнительные прокладки 7 и 8. Прокладки изготовлены из электронепроводящего материала, например из паронита, толщиной 1-2 мм. Прокладки после сбори склеиваются.Устройство работает следующим обраТопливовоздушная смесь из смесительной камеры карбюратора 2 поступает на многолепестковые комплекты 4 и 5 лабиринта, При встрече с лепестками компдлекта, имеющего сферичность, за счет разного сопротивления потоку смеси в поперечном сечении полусферы поток смеси расслаивается по скорости и искривляется. Из-за различия масс капель горючего и воздуха увеличивается относительная скорость воздуха относительно поверхности капель, что приводит к их частичному разрушению.Частички горючего, летящие с большой скоростью (80-160 м/с) вдоль оси смесительной камеры карбюратора, встречаясь под большим углом к направлению потока с лепестками комплектов 4 и 5, при ударе дробятся на более мелкие частицы, которые и подхватываются воздушными потоками, .возникающими в лабиринте. Дальнейшее повышение качества смесеобразования осуществляется в межкомплектном пространстве лабиринта и на его выходе, где формируются пересекающиеся потока смеси и мощные макро- и микрозавихрения, По закону Бернулли на внешней выпуклой стороне лепестка увеличивается скорость воздушного потока и появляется область пониженного давления, часть основного потока смеси отклоняется к центру комплекта За линией малой диагонали лепестка воздушный поток срывается из-за большого угла встречии за лепестком образуется поток завихрений, направленный к центру комплекта, Кроме того, в пределах лабиринта осевой поток смеси, встечаясь с лепестками комплектов 4 и 5, разделяется на ряд струй, каждая иэ которых лабиринтом искривляется и, перемещаясь под большим углом к основному потоку в виде турбулентных образований, пересекает осевые потоки смеси, проходящие через междулепестковое пространство, На выходе из лабиринта устройства возникают дополнительные интенсивные пересекающиеся турбулентные потоки, которые окончательно дробят и перемешивают топливовоздушную смесь, превращая ее в мелкодисперсный туман. Перемешиванию потока способствуют и отверстия на лепестках комплекта 4, струя из которых направлена под углом к основному потоку смеси.Кроме того, при прохождении потока через лабиринт устройства, смесь и комплекты 4 и 5 злектризуются, Электризация комплектов и смеси становится возможной, так как уплотнительные прокладки 7 и 8 выполняются из электронепроводящего материала и изолируют устройство от корпуса карбюратора и ДВ С. Как известно, одновременно заряженные частицы смеси взаимно отталкиваются, а зто будет препятствовать . их укрупнению при пролете через канал всасывающего коллектора 3 ДВС, Это также улучшает качество смеси на входе цилиндров ДВС. Появление искрообразования в районе размещения лабиринта исключается. Емкость установочной пластины 6 и комплектов 4 и 5 относительно корпуса карбюратора мала и отсутствуют условия накопления значительного заряда на их поверхности. Кроме того, материал прокладок 7 и 8 не является идеальным изолятором (паронит) и в условиях работы карбюратора заряд будет частично стекать, что исключает появлению больших напряжений. Для лучшего запуска двигателя и электризации смеси вначале движения автомобиля на установочную пластину 6 может быть подано напряжение непосредственно с первичной обмотки катушки зажигания ДВС. Напряжение подключается к выступу 10 установочной пластины 6 через диод и развязывающий резистор 10-20 КОм. Диод препятствует стеканию заряда и должен иметь обратное рабочее напряжение не менее 400 В. Мощность резистора 0,25-0,5 В (напряжение на первичной обмотке катушки зажигания может достигать ЗОО В. Электризация комплектов 4 и 5 улучшает смесеобразование, НО не является определяющей, При необходимости свободный выступ 10 на пластине б может быть эаземлен,Формула изобретения 1, Устройство для гомогенйзации топливовоздуш ной смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее два элемента распыления топливовоздушной смеси, размещенные в проточном канале соосно один в другом с общим основанием на входе топливовоздушной смеси, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения качества смссеобразования, устройство содержит установочную пластину, расположенную по периметру проточного канала, каждый элемент распыления выполнен в виде комплекта ромбовидных лепестков с общей .вершиной, причем число лепестков в обоих комплектов и углы междулепестками выполнены равными, а лепестки одного комплекта смещены относительно лепестков другого комплекта на угол, равный половине угла между соседними лепестками одного комплекта, причем длина малой диагонали ромба лепестка по меньшей мере равна расстоянию между двумя ближайшими вершинами двух соседних ромбовидных лепестков одного комплекта, а свободные концы лепестков обоих комплектов закреплены на установочной пластине через разный интервалы, причем первый по потоку смеси комплект лепестков выполнен в форме полусферы, а второй - в форме полуэллипсоида, и оба комплекта лепестков образуют по ходу топливовоздушной смеси лабиринт,2. Устройство по и, 1, отл и ч а ю ще ес я тем, что на больших осях ромовидных лепестков симметрично их малых диагоналей у первого по потоку смеси комплекта выполйен ряд отверстий,З,Устройство поп.1,отл ича ющеес я тем, что оно снабжено двумя уплотнительными прокладками, расположенными по обе стороны установочной пластины, выполненными из электроизоляционного материала, причем утановочная пластина снабжена с внешней стороны выступом.4, Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве электроизоляционного материала уплотнительных прокладок использован паронит,"Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,роизводственно-издательский комби аказ 2982 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб,. 4/5