Устройство гомогенизации топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания

КЭЗ СОВЕТСКИ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК я)5 Е 02 М 29/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тельский.Н,Корольков185, кл, Р 02 М 29/04,04, 1978 19 ЕНИЗАЦИИ ТОПСИ ДЛЯ ДВИГАОРАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ГОМЛИВОВОЗДУШНОЙ СТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО(57) Назначение; машиностроение, а именно: устройство для гомогенизации в двигателях внутреннего сгорания, Сущность изобретения: устройство содержит полусферические перегородки 4 и 5, составляющие аэродинамическую линзу 1, отформованные из коррозионностойкой сетки с размером ячеек 0,2-0,6 мм и имеющие форму полусферической чаши в их основании, установочную прокладку 6 и две уплотнительные прокладки 7 и 8, На боковой поверхности полусферических перегородок 4 и 5 имеется ряд макроотверстий, а на вершине полусферической перегородки 5 может быть выполнено дополнительное макроотверстие. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.10 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству карбюраторов для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), используемых в различных областях народного хозяйства и работающих на бензине.Известно большое число различных устройств и способов, направленных на повышение качества смесеобраэования в карбюраторах разното типа, на повышение экономичности и мощности двигателей внутреннего сгорания или на снижение токсичности их выхлопных газов.Например, для улучшения смесеобраэования непосредственно в рабочем канале формирования рабочей смеси, разработаны вихревые карбюраторы и вихревые насадки разной конструкции, в которых воздушный поток, всасываемый в смесительную камеру карбюратора, закручивается в спираль, чем и достигается лучше перемешивание топливовоздушной смеси. Применение таких карбюраторов и насадок однако малоэффективно, хотя и дает некоторое увеличение экономичности ДВС, их использование не универсально.Более эффективными устройствами, направленными на повышение гомогенизации топливовоздушной смеси и, как следствие, на повышение экономичности ДВС, можно рассматривать следующие известные устройства,Известно устройство, устанавливаемое между выходным фланцем карбюратора и патрубком всасывающего коллектора ДВС, Устройство выполнено на основе сетчатой чаши с наклонными краями и кольцеобразным буртиком в ее основании, отформованной из сетки с мелкой ячейкой (диаметр проволоки 0,01-0,02 дюйма, число ячеек 30 - 60), Макроотверстий на поверхности чаши нет, Сеточная чаша своею выпуклостью устанавливается в патрубок всасывающего коллектора ДВС, т.е. по направлению движения воздушного потока. Чаша на патрубке коллектора ДВС. закрепляется прокладками и кольцеобразным буртиком, В частных случаях сеточной чаше может быть придана форма полусферы или конуса, При использовании устройства совместно с многокамерным карбюратором применяется блок из нескольких отформованных сеточных чаш.Экспериментальная проверка показала, что сеточная чаша в виде стакана с наклонными краями или полусферы улучшает смесеобразование карбюратором и экономичность ДВС, но значительно меньше, чем другие более сложные устройства того же назначения,Известно устройство, устанавливаемое внутрь всасывающего коллектора ДВС на выходе карбюратора, в котором в качестве дополнительного распылителя горючего используются две решетки определенной формы, выполненные иэ металлических пластин с большим числом мелких отверстий,проволоки или сетки с количеством ячеек от 10 до 20 на 1 мм . Одна из решеток имеет форму цилиндра с открытыми торцами, а вторая - форму усеченного конуса с отверстием на его вершине, Конус соосно помещен внутрь цилиндра, Диаметр цилиндра и диаметр основания конуса равны и со стороны входа смеси соединены пайкой, Высота цилиндра выбрана такой, чтобы при его установке во всасывающий коллектор его выходное отверстие перекрывалось плоской стенкой всасывающего коллектора, т,е,имело бы с ним непосредственный контакт Высота усеченного конуса выбрана равной половине высоты цилиндра, а площадь отверстия на его вершине выбирается равной 1;5, 1;10 (опт, 1:12) площади отверстия в его основании, размер которого равен диаметру смесительной камеры карбюратора. Плоская стенка всасывающего коллектора, в которую упирается выходной торец цилиндра, являегся общей с каналом выхлопа ДВС и обогревается выхлопными газами двигателя. Предусматривается, что в отдельных случаях для улучшения регулировочных характеристик ДВС при резких изменениях числа оборотов двигателя на поверхности цилиндра и конуса могут быть сделаны небольшие перфорационные отверстия, площадь которых выбирается равной 1/4 площади отверстия на вершине усеченного конуса.К недостаткам устройства можно отнести его неуниверсальность про использованию. Устройство нельзя установить на большинство ДВС из-за особенностей построения их карбюраторов и конструкции всасывающего и выхлопного коллектора двигателя и необходимости подогрева смеси выхлопными газами, Это ограничивает его широкое распространение в автомобилестроении.Известно также весьма эффективное устройство гомогенизации бензовоздушной смеси - карбюратор Шотта.В карбюраторе Шотта воздушный поток разделяется на две струи - регулировочную и распылительную, Регулировочная струя подает горючее к распылителю, а распыли- тельная струя, имеющая большую скорость воздушного потока и направленная по отношению к регулировочной струе под углом близким к 90, при столкновении с регули 1778348ровочной струей интенсивно распыляет горючее и образует высококачественную бензовоздушную смесь. Во всасывающую воздушную магистраль воздух подается от отдельного компрессора, привод которого осуществляется от своего же двигателя. На компрессор затрачивается 3 - 4 его полезной мощности,По результатам исследований, проведенных в центре исследований и разработки малолитражных автомобилей, карбюратор Шотта повышает мощность ДВС на 30 . а его экономичность на 20 , Карбюратор позволяет снизить температуру сгорания смеси на 100 С и повысить допустимую степень сжатия смеси в цилиндрах двигателя на 2 единицы.К недостаткам карбюратора можно отнести специфичность конструкции и сложность его изготовления, необходимость в отдельном компрессоре, потребляющем часть мощности двигателя,Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором устройство до распыления смеси для двигателя внутреннего сгорания устанавливается между фланцем карбюратора и входным патрубком всасывающего коллектора ДВС. Устройство содержит две устанавливаемые одна на другую металлические пластины с отверстиями и уплотнительные прокладки. Центральное круглое отверстие для прохода смеси у пластин и прокладок имеет диаметр 28 мм. Другие отверстия используются для прохода крепящих болтов. Кромки центральных отверстий на пластинах имеют отгибы, которые в сборе устанавливаются в противоположные стороны. Между металлическими пластинами размещены две решетки, имеющие плоско-выпуклую форму и .направленные своими выпуклостями в противоположные стороны, Решетки перекрывают центральное отверстие металлических пластин и образуют между собой полость, высота которой 12 мм. В образованной полости размещаются металлические шарики диаметром 3,2 мм. Число шариков в полости не менее З-х, которые и выполняют роль распыляющего бензовоздушную смесь элемента. Решетки, образующие полость для размещения шариков, имеют крупную ячейку и в основном выполняют роль фиксатора положения шариков в рабочем канале смесеобразования, Улучшение смесеобразования в указанном устройстве достигается тем, что при прохождении смеси через решетки с шариками, за шариками образуется поток турбулентных завихрений, которые и обеспечивают дополнительное распыление капель горючего в смеси. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 К недостаткам указанного устройства можно отнести сравнительно небольшую эффективность улучшения смесеобразования. За предметами, имеющими форму шара, турбулентные потоки недостаточно интенсивны. Шар имеет достаточно хорошую обтекаемость и турбулентный поток за ним имеет узкую слабо выраженную форму. Для создания более интенсивных завихрений потребуется разместить в полости между решетками значительное число шариков, но при этом рабочее сечение смесительного канала ДВС перекроется шариками, а это нарушит нормальную работу карбюратора. При работе на малом газу влияние шариков на смесеобразование будет минимальным, Для нормальной работы устройства ось смесительной камеры карбюратора должна занимать вертикальное положение, иначе шарики скатятся к краю полости и не будут участвовать в смесеобразовании, Устройство не универсально по использованию и не может устанавливаться на любых карбюраторных ДВС.Целью изобретения является улучшение гомогенизации топливовоздушной смеси на выходе смесительной камеры карбюратора и, как следствие этого, повышение экономичности и мощности двигателя внутреннего сгорания и снижение токсичности его выхлопных газов,Устройство позволяет за счет улучшения гомогенизации смеси на выходе карбюратора, повысить экономичность и мощность двигателя на 18-20 о , снизить токсичность выхлопных газов в 1,5 и более раза, перевести часть автомашин, находящихся в эксплуатации, на потребление бензина с меньшим октановым числом, например, перевести с бензина АИна бензин А. Устройство разрешает использовать более дешевые сорта бензина и повысить при этом экологическую чистоту окружающей среды,Цель достигается тем, что устройство гомогенизации топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания содержит по меньшей мере две сетчатые перегородки с криволинейной поверхностью и крепежными буртами в основании, последовательно установленные в потоке бенэовоздушной смеси на выходе смесительной камеры карбюратора, при этом сетчатые перегородки устройства выполнены полусферическими в виде полусферических чаш и установлены относительно друг друга с образованием аэродинамической линзы. На боковых поверхностях сетчатых перегородок выполнены макроотверстия, центры которых относительно главной оси линзыразмещены с равными угловыми промежутками по окружности, расположенной на рассплнии четверти длины дуги полусферы,параллельно ее основанию, а их размервдоль линии окружности, выбран равным 5длине хорды, стягивающей отрезок дуги, образованный делением окружности на удвоенное число макроотверстий, причемполусферические перегородки повернутыотносительно друг друга на угол, равный 1половине центрального угла, заключенногомежду центрами двух соседних макроотверстий, а полусферические перегородки (чаши) разделены между собой при помощидополнительной установочной прокладки с 1центральным отверстием по оси линзы, диаметр которого выполнен равным диаметруоснования полусферической перегородки.Для изоляции устройства гомогенизации от корпуса двигателя и карбюратора его 2уплотнительные и установочная прокладкивыполнены иэ электронепроводящего материала,Устройство гомогениэации топливовоэдушной смеси устанавливается на ДВС 2между выходным фланцем однокамерногоили мнотокамерного карбюратора и входным патрубком всасывающего коллектораДВС, причем количество аэродинамическихлинз, входящих в устройство, равно количеству смесительных камер карбюратора, аформа установочной и уплотнительных прокладок, размер и количество отверстий наних соответствует форме и размеру отверстий, имеющихся на выходном фланце карбюратора,Приданием сетчатым перегородкам, составляющим аэродинамическую линзу, формы полусферы и наличием на их боковойповерхности значительных по размеру макроотверстий обеспечивается значительноеснижение аэродинамического сопротивления полусферических перегородок проходящему через них потоку топливовоздушнойсмеси и образование на их выходе значительных макро- и микротурбулентных завихрений (площадь поверхности полусферы в 2раза больше площади ее основания).Размещением между полусферическими перегородками установочной прокладкизаданной толщины обеспечивается необходимый воздушный промежуток между поверхностью перегородок, а размещениемна их боковой поверхности равного числамакроотверстий через равные угловые промежутки и последующим поворотом полусферических перегородок относительнодруг друга на половину величины центрального угла между центрами двух соседнихмакроотверстий на полусфере обеспечивается взаимное перекрытие макроотверстий одной перегородки участками сетки другой полусферической перегородки.Этим обеспечивается расщепление основного потока смеси на выходе карбюратора на ряд меньших потоков (струй) и появление в междусеточном пространстве аэродинамической линзы пересекающихся топливовоздушных струй.О В целом наличие в устройстве гомогенизации топливовоэдушной смеси ряда новых отличительных признаков, присущих только данному техническому решению, обеспечивает более эффективную гомогенизацию 5 смеси на выходе карбюратора по сравнению с прототипом и аналогами.На фиг.1 показан разрез общего видаустройства гомогенизации топливовоздушной смеси и места его размещения в канале 0 смесеобразования двигателя внутреннегосгорания, где - устройство гомогенизации смеси (аэродинамическая линза), 2 - карбюратор, 3 - всасывающий коллектор ДВС, 4 и 5 - полусферические перегородки, 6 - уста новочная прокладка, 7 и 8 - уплотнительныепрокладки устройства.На фиг.2 показан вид устройства гомогенизации топливовоздушной смеси, выполненного в форме двояковогнутой (2 а) и О двояковыпуклой 2 б) аэродинамическойлинзы соответственно. На фиг,2 в аэродинамическая линза 1 показана со стороны выходного потока смеси, На фиг.З приведен общий вид устройства гомогениэации топ ливовоздушной смеси для однокамерного(За) и двухкамерного (Зб) карбюраторов, выполненных в виде законченной сборки из аэродинамической линзы и прокладок 7,6,8.В устройство гомогенизации топливовоз душной смеси 1 входят две полусферические перегородки (чаши) 4 и 5, установочная прокладка 6 и две уплотнительные прокладки 7 и 8. В основании полусферических перегородок 4 и 5 имеется крепежный бурт 9, 5 а на их боковой поверхности - ряд макроотверстий 10. На вершине полусферы 5 может быть дополнительное макроотверстие 11,Полусферические перегородки 4 и 5, составляющие аэродинамическую линзу 1, от формованы иэ коррозионностойкой сетки сразмером ячеек 0,2-0,6 мм и имеют форму полусферической чаши 9 в их основании, Ширина крепежного бурта 9 выбирается равной 3-5 мм и определяется конструктив ными особенностями фланца карбюратора2, Полусферическая перегородка 4. располагаемая в аэродинамической линзе 1 со стороны смесительной камеры карбюратора 2, может быть выполнена из сетки с более мелкой ячейкой, чем полусферическая пере 177848 10городка 5, На боковой поверхности каждой полусферической перегородки 4 и 5 по окрукности, лежащей параллельно их основанию на расстоянии четверти длины дуги ее полусферы, через равные угловые промежутки относительно оси линзы сделано равное число макроотверстий 10 от 2 до 4) в виду круга, овала (эллипса) или многоугольника.Диаметр круглых макроотверстий 10 на боковой поверхности полусферической перегородки может быть вычислен по формулеПО = 2 гз)п,где г - радиус окружности, на которой размещаются центры макроотверстий;а - центральный угол между центрами двух соседних макроотверстий 10 на поверхности полусферической перегородки 4 или 5,При этом радиус г указанной окружности определяется как произведение радиуса основания полусферической перегородки на косинус 45(четверть длины дуги полусферы относительно ее центра составляет 45 О),При наличии боковой поверхности каждой полусферической перегородки 4 или 5 3-х - 4-х макроотверстий 10 форма макроотверстий может быть в виде овала (эллипса) с отношением большой оси к меньшей в пределах 1,5 - 2, причем длина малой оси овала макроотверстия 10 берется равной диаметру аналогичного круглого макроотверстия 10 для той же полусферической перегородки. Большая ось овального макроотверстия 10 при этом размещается вдоль дуги полусферы перегородки от вершины к ее основанию. Кроме того, на вершине полусферической перегородки 5, расположенной со стороны всасывающего коллектора 3, может быть сделано дополнительное макроотверстие 11, центр которого совпадает с центральной осью полусферической перегородки 5. Диаметр этого макро- отверстия выбирается равным 0,18-0,2 диаметра основания полусферы перегородки 5. Если число макроотверстий 10 на боковой поверхности полусферической перегородки 5 равно 2, то макроотверстие 11 на ее вершине отсутствует,Для получения междусеточного воздушного промежутка между полусферическими перегородками 4 и 5 прокладывается установочная прокладка б, Толщина установочной прокладки б выбирается для двояковогнутой аэродинамической линзы, равной 0,15 - 0,35 диаметра основания полусферических перегородок, а для двояковыпуклой линзы - 0,8 - 1,5 мм. Для уплотнения10 15 мест соединения полусферических перео родок 4 и 5 с фланцем карбюра 1 ора 2 и пагрубком всасывающ аго коллектора 3 иь - пользуются упло 1 нительные прокладки 7 и 8, толщина которых выбирается равной 1-2 мм, Уплотнительные прокладки 7 и 8 и усгановочная прокладка 6 изготавливаются из электронепроводящего материала, например из паронита, и изолируют полусферические чаши 4 и 5 от корпуса карбюратора 1 и патрубка всасывающего коллекгора 3. При сборке устройства гомогенизации топливо- воздушной смеси прокладки 7,6 и 8 могут склеиваться в единую конструкцию. Аэродинамическая линза устройства гомогенизации топливовоздушной смеси работает следующим образом,20 25 30 35 40 50 55 Топливовоздушная смесь из смесительной камеры карбюратора 2 поступает на полусферические перегородки 4 и 5 иг,1) устройства и за счет их кривизны и наличия на их поверхности значительных по размеру макроотверстий 10 продольный поток смеси за счет разного аэродинамического сопротивления в сечении перегородок 4 и 5 расслаивается по скорости и искривляется. За счет различия массы воздуха и капель горючего, т.е. их разной инерционности, увеличивается относительная скорость между поверхностью капель и воздухом. Возникают условия интенсивного дробления капель горючего. Кроме того, на выходе полусферических перегородок 4 и 5 образуются интенсивные макро- и микрозавихрения, которые приводят к дальнейшему разрушению капель горючего и интенсивному перемешиванию смеси. Этому способствует и малый размер ячеек сетки полусферических перегородок 4 и 5, который сравним или значительно меньше размера капель горючего, При прохождении основного осевого потока смеси через внутрисеточное пространство аэродинамической линзы 1 в ее междусеточном пространстве формируется ряд дополнительных воздушных потоков-струй, направленных к основному потоку смеси под большим углом, Потоки взаимно пересекаются с большой скоростью и частично сталкиваются. Это обеспечивается благодаря выбранному размещению макроотверстий 10 на поверхности полусферических перегородок 4 и 5 и перекрытию макроотверстий 10 на перегородке 4 участками сетки. перегородки 5 и наличио между перегородками воздушного п ромекутка,Потоки смеси, выходящие из макроотверстий 10 перегородки 4 зэ счет разных локальных сопротивлений в ме:-"сеточномпространстве, раздваиваются и, пересекая основной продольный поток, под большим .углом устремляются с большой скоростью в макроотверстия 10 перегородки 5. В этом случае в междусеточном пространстве аэро динамической линзы 1 возникают аэродинамические силы, воздействующие на топливовоздушную смесь так же, как и в карбюраторе Шотта. Под суммарным воздействием на смесь аэродинамических сил 10 на входе, выходе и в междусеточном пространстве аэродинамической линзы 1, включая и мощные турбулентные потоки во всасывающем тракте ДВС, частички горючего в смеси превращаются в мелкодиспер сный туман и интенсивно испаряются. Гомогенизация смеси способствует более равномерному наполнению цилиндров ДВС смесью. Кроме того, при прохождении топливовоздушной смеси через ячейки сеточ ных полусферических перегородок 4 и 5 перегородки электризуются. Вокруг перегородок 4 и 5 возникает электрическое поле, искривляющее траекторию движения мелких частиц горючего. Частички горючего 25 приобретают одноименный электрический заряд, который препятствует укрупнению мелких частиц горючего в капли во всасывающем коллекторе ДВС.30Устройство гомогенизации топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания универсально по использованию, и его применение возможно как на вновь разрабатываемых двигателях внутреннего 35 сгорания, так и на находящихся в эксплуатации. Формула изобретения 1. Устройство гомогенизации топливо- воздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержащее по меньшей мере две сетчатые перегородки с криволинейной поверхностью и крепежным буртом, последовательно установленные в потоке топливовоздуш ной смеси на выходе смесительной камеры карбюратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения гомогенизации, сетчатые перегородки выполнены полусферическими и установлены с образованием аэродинамической линзы, на боковых поверхностях сетчатых перегородок выполнены макроотверстия, центрьг которых относительно главной оси линзы, размещены с равными угловыми промежутками по окружности, расположенной на расстоянии четверти длины дуги полусферы параллельно ее основанию, а их размер вдоль линии окружности выбран равным длине хорды, стягивающей отрезок дуги, образованный делением окружности .на удвоенное число отверстий, причем полусферические перегородки повернуты одна относительно другой на угол, равный половине центрального угла, заключенного между центрами двух соседних макроотверстий, а перегородки разделены между собой при помощи дополнительной установочной прокладки с центральным отверстием по оси линзы, диаметр которого равен диаметру основания полусферической перегородки.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что установочная прокладка выполнена из электронепроводящего материала,1778348 ставитель Н.Королькхред М Моргентал ректор И,Шулла здательский комбинат "Патент", г. Ужгороц, ул.Гагарина, 101 зводственно каз 4173 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5