УСТРОЙСТВО РАСПЫЛИВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ Российский патент 1997 года по МПК F02M29/00 F02M29/04 

Изобретение относится к конструкции механических устройств распыливания и распределения топливно-воздушной смеси, устанавливаемых под карбюраторами автомобильных двигателей.

В современном автомобилестроении существует большое количество карбюраторов различных конструкций: карбюраторы двигателей грузовых автомобилей и автобусов; карбюраторы двигателей легковых автомобилей и микроавтобусов.

Недостатком существующих карбюраторов автомобильных двигателей, у которых топливная смесь образуется во впускном трубопроводе двигателя, заключается в том, что практически невозможно добиться равномерного распределения жидкого топлива и его паров (Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями. М. Машиностроение, 1988, с. 292).

Для улучшения распыливания и более равномерного распределения смеси (по составу) по цилиндрам имеется большое количество устройств и систем, устанавливаемых под карбюратором или во впускном трубопроводе двигателя. Эти устройства по способу воздействия на поток смеси могут быть разделены на четыре основные группы: механические; с магнитной обработкой смеси; с подогревом воздуха и смеси; с ультразвуковым распыливанием топлива.

Механические устройства обычно выполняются в виде плоской, сферической или конической металлической сетки. В некоторых случаях они представляют собой неподвижные или вращающиеся крыльчатки.

Испытания существующих механических устройств показали, что при оптимальной регулировке карбюратора снижения расхода топлива не наблюдается, а вследствие увеличения сопротивления в системе впуска мощностные показатели двигателя существенно снижаются (А.В. Дмитриевский, В.Ф. Каменев. Карбюраторы автомобильных двигателей. М. Машиностроение, 1990, с. 37).

Кроме того, применение в механических распыливающих устройствах жесткой металлической сетки с достаточно большой стороной ячейки из-за жестких условий эксплуатации не позволяет качественно распыливать жидкое топливо, имеющееся в топливно-воздушной смеси. Неравномерное распределение жидкого топлива и его паров в смеси может стать причиной протекания аномальных процессов сгорания в автомобильном двигателе (детонация топлива).

Задачей изобретения является уменьшение вероятности детонационного сгорания заряда топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя и повышение его экономичности. Это достигается установкой под первичной смесительной камерой карбюратора двигателя устройства распыливания и распределения топливно-воздушной смеси, которое содержит металлическую решетку и сетку с размерами стороны ячейки (40 56) мкм, причем решетка и сетка образуют со стенкой первичной смесительной камеры боковой канал для прохождения отраженного от сетки и решетки потока топливно-воздушной смеси.

По сравнению с существующей конструкцией механического распыливающего устройства, выполненного в виде плоской, сферической или конической металлической сетки, использование заявляемого устройства распыливания и распределения топливно-воздушной смеси (устройства) позволит:
уменьшить вероятность детонационного сгорания заряда топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя;
повысить топливную экономичность двигателя за счет уменьшения аномальных процессов сгорания зарядов топлива в цилиндрах двигателя;
увеличить мощностные показатели двигателя за счет бокового канала, образованного стенкой первичной смесительной камеры карбюратора, решеткой и сеткой устройства;
использовать этилированные и неэтилированные бензины в двигателях с высокой степенью сжатия.

На фиг. 1 показано устройство распыливания и распределения топливно-воздушной смеси. Между двумя прокладками 3 из неметаллического материала расположены металлическая решетка 2 и металлическая сетка 1 с размерами стороны ячейки (40 56) мкм.

Взаимное расположение деталей 1, 2, 3 фиксируется любым бензостойким склеивающим материалом. Металлическая решетка 2 предназначена для предохранения сетки 1 от прогара и повреждений.

На фиг. 2 изображена схема размещения устройства распыливания и распределения топливно-воздушной смеси под двухкамерным автомобильным карбюратором с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок, где: I и II соответственно первичная и вторичная смесительные камеры карбюратора; 1 корпус карбюратора; 2 корпус смесительных камер карбюратора; 3 дроссельная заслонка; 4 стенка первичной смесительной камеры; 5 устройство распыливания и распределения топливно-воздушной смеси; 6 решетка устройства; 7 сетка устройства; 8 впускной трубопровод двигателя; 9 боковой канал для прохождения потока топливно-воздушной смеси.

Известно, что топливно-воздушная смесь, попадающая в задроссельное пространство смесительной камеры карбюратора, представляет собой поток воздушной смеси жидкого топлива с его парами. Для улучшения смесеобразования и равномерности распределения смеси по цилиндрам двигателя необходимо улучшение распыливания жидкого топливаи перемешивания его с воздушщным зарядом; создание турбулизации смеси во впускном трубопроводе двигателя.

На фиг. 3 изображена схема работы устройства с двухкамерным автомобильным карбюратором с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок, где: I и II соответственно первичная и вторичная смесительные камеры карбюратора; 1 корпус карбюратора; 2 корпус смесительных камер карбюратора; 3 дроссельная заслонка; 4 стенка первичной смесительной камеры карбюратора; 5 устройство распыливания и распределения топливно-воздушной смеси; 6 решетка устройства; 7 сетка устройства; 8 - впускной трубопровод двигателя; 9 боковой канал для прохождения потока топливно-воздушной смеси; _→ воздушный поток; °_→ топливная эмульсия; -топливно-воздушная смесь в карбюраторе; _ _→ -аэрозольная и газообразная составляющая часть топливно-воздушной смеси; распыленная топливно-воздушная смесь.

При такте всасывания топливно-воздушной смеси в цилиндр двигателя во впускном трубопроводе 8 создается разрежение, за счет чего воздух _→ и топливная эмульсия °_→ поступают в смесительные камеры I и II, где смешиваются, образуя топливно-воздушную смесь карбюратора . Высокоскоростной поток топливно-воздушной смеси , достигая решетки 6 и сетки 7 устройства 5, разделяется на следующие составляющие:
аэрозольная и газообразная составляющая часть _ _→ топливно-воздушного потока, которая отражается от сетки 7 и устремляется в боковой канал 9, образованный стенкой 4 первичной смесительной камеры карбюратора 1 и решеткой 6 с металлической сеткой 7 устройства;
жидкое топливо и отдельно летящие его капли, которые тормозятся сеткой 7 устройства 5 и выдуваются потоком через ячейки сетки с размерами (40 56) мкм в полость впускного трубопровода 8 в виде распыленной топливно-воздушной смеси .

Аэрозольный и газообразный топливно-воздушный поток _ _→, истекающий с большой скоростью из бокового канала 9 в полость впускного трубопровода 8, подхватывает распыленную топливно-воздушную смесь за металлической сеткой 7 и переносит в цилиндры двигателя, обеспечивая равномерное распределение топлива по цилиндрам.

При одновременно открытых дроссельных заслонках 3 первичной I и вторичной II камер карбюратора происходит перемешивание потоков топливно-воздушной смеси обеих камер в трубопроводе 8 за счет турбулизации пересекающихся потоков.

Необходимо отметить, что при наличии явления торможения жидкого топлива и отдельно летящих капель о решетку 6 и сетку 7 устройства на начальном этапе такта всасывания в цилиндры двигателя поступает часть обедненной топливно-воздушной смеси.

Согласно теории детонационного сгорания последней части заряда в двигателе, указанное послойное распределение заряда в двигателе положительно сказывается на уменьшении детонационного сгорания заряда. При этом топливная смесь находится в районе свечи зажигания, а воздух или обедненная смесь в зоне последней части заряда (Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями. М. Машиностроение, 1988, с. 301, раздел "Послойное распределение заряда").

Уменьшение детонационного сгорания заряда в двигателе существенно сказывается на топливной экономичности двигателя и позволяет использовать этилированные и неэтилированные бензины.

Для экспериментальной проверки заявляемое устройство с сеткой N 004 по ГОСТ 2851-45 было установлено на автомобиль ВАЗ-2101 с пробегом 140 000 км. Испытания проводились с 2 пассажирами на скоростях от 80 до 100 км/ч. Объем испытаний и их результаты приведены в табл. N 1.

После завершения испытаний были проведены аналогичные испытания и замеры на автомобиле с установленной под карбюратором металлической сеткой сферической формы с размерами стороны ячейки 1 мм. Объем испытаний и их результаты приведены в табл. N 2.

Таким образом, экспериментальная проверка устройства на автомобиле подтвердила оптимальность конструкции устройства для достижения поставленной цели.

Использование: двигателестроение, в частности конструкции механических устройств распыления и распределения топливно-воздушной смеси, устанавливаемых под карбюраторами автомобильных двигателей. Сущность изобретения: устройство содержит металлическую решетку и сетку с размерами стороны ячейки (40 - 56) мкм. Решетка и сетка расположены под первичной смесительной камерой карбюратора и образуют со стенкой камеры боковой канал. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. , 3 ил.

1. Устройство распыливания и распределения топливовоздушной смеси в двигателе, содержащее сетку, расположенную под карбюратором двигателя, отличающееся тем, что дополнительно содержит металлическую решетку, а сетка имеет размеры стороны ячейки 40 56 мкм. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что решетка и сетка установлены под первичной смесительной камерой карбюратора и образуют со стенкой камеры боковой канал.