Устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси

(71) Самарский институт инженеров желенодорожного транспорта им, М. Т. Елизар(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 в1763699 5 10 15 20 2530 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 11.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 авторского свидетельства К. 1420225, являясь егоусовершенствованием, то оно является дополнительным изобретением,Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для распыления и гомогенизации горючей смеси по авторскому свидетельству М. 1420225, согласно 50описываемому изобретению, обтекаемыеэлементы выполнены скругленными со стороны, обращенной навстречу потоку горючей смеси, отношение диаметра углубленийспаренных вихревых резонаторов к ширине 55обтекаемого элемента равно 0,7-0,9, отношения величины выступания острой кромкищели углублений спаренных вихревых резонаторов, обращенной навстречу потоку горючей смеси относительно острой кромкитой же щели, направленной по потоку, кдиаметру углублений спаренных вихревых резонаторов. равно 0,03-0,1, отношениеширины щели между острыми кромками кдиаметру углублений спаренных вихревых 5резонаторов равно 0,3-0,4, и отношениемежду обтекаемыми элементами в горловине конфузорно-диффузорных проходных каналов к диаметру углублений спаренныхвихревых резонаторов равно 0,3-0,4, причем концы углублений спаренных вихревыхрезонаторов с каждой стороны сообщеныобщим синхронизирующим каналом,На фиг, 1 изображено схематично устройство для распыления и гомогенизации 15горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; нафиг. 3 - вид сверху на проставку устройствана фиг, 2; на фиг. 4 - вид снизу на проставкуустройства на фиг, 2; на фиг, 5 - отдельно в 20увеличенном масштабе два смежных обтекаемых элемента устройства на фиг, 1,Изображенное на фиг. 1 устройство дляраспыления и гомогенизации горючей смеси в ДВС содержит расположенную между 25карбюратором 1 и впускным трубопроводом2 проставку 3 и жестко закрепленные внутри нее параллельно друг другу обтекаемыеэлементы 4, скругленные со стороны встречного потока горючей смеси и заостренные с 30другой стороны, при этом в проставке 3 перед обтекаемыми элементами 4 со сторонывстречного потока выполнена расширительная камера 5, а обтекаемые элементы 4 образуют между собой конфузорно-диффузорные проходные каналы 6, имеющие всвоей узкой части горловины 7, вдоль которых параллельно им в каждом обтекаемомэлементе 4 по всей длине выполнены углубления 8 в виде продольных каналов круглого 40сечения с образованием острых кромок 9 наповерхности 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 - 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,ны 7. После того, какдавление в углублениях 30 35 40 Е А 45 50 55 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 горлови 8 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 1, определяемой диаметром углублений 8,причем эта частота лежит в пределах 15-25кГц и определяется формулой: где Е - 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 резонато 5 10 15 20 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. М 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 щели 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 об щим синхронизирующим каналом,,Л извод аказ 3440 ВНИИП Тираж П арственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская на 1дписноеи открьпиям при ГКНТ Сб 4/5