СМЕСЕОБРАЗУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02M29/00 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для улучшения топливной экономичности и токсичности бензиновых двигателей.

Известны устройства для смесеобразования (карбюраторные или с впрыском бензина) в двигателях внутреннего сгорания, содержащие вихреобразующие элементы для получения гомогенной смеси. Эти элементы создают объемную или пристенную турбулизацию топливновоздушной смеси на участке смесительной камеры (пат. США 4295458, 4463742, 4715354; австрал. пат. 509485; а.с. СССР 1629585 и др.).

Общими недостатками этих устройств являются сложность конструкции и повышенное аэродинамическое сопротивление, создаваемое вихреобразующими элементами на участке смесительной камеры. Эти недостатки не позволяют в полной мере использовать объемную и пристенную турбулизацию потока для гомогенизации топливовоздушной смеси с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов двигателя.

Известно устройство для смесеобразования в бензиновом двигателе, включающее корпус с дроссельной заслонкой, топливодозирующий узел, а также смесительную камеру с пристенными турбулизаторами топливовоздушной смеси в виде поперечных канавок, выполненных на поверхности стенки смесительной камеры (пат. США 4215663, МКИ F 02 M 29/00).

Эта конструкция устройства не позволяет значительно повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов двигателя, поскольку турбулизаторы, выполненные в виде поперечных канавок на стенке смесительной камеры, не создают интенсивной турбулизации пристенного слоя топливовоздушной смеси, а лишь придают волнообразный характер движению топливной пленки по стенке смесительной камеры.

Цель предлагаемого изобретения - улучшение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя за счет повышения степени гомогенизации топливовоздушной смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в смесеобразующем устройстве для бензинового двигателя внутреннего сгорания, включающем корпус с дроссельной заслонкой, топливодозирующий узел, смесительную камеру с пристенными турбулизаторами топливовоздушной смеси, последние выполнены в виде углублений клинообразного сечения, имеющих в плане форму полувала, упорядоченно расположенных на поверхности стенки смесительной камеры, причем малая ось полуовала размещена первой по ходу потока и ориентирована перпендикулярно направлению потока.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что такое усовершенствование устройства для смесеобразования в бензиновом двигателе неизвестно.

На фиг. 1 показана предлагаемая конструкция применительно к системе центрального впрыска бензина. Устройство включает топливодозирующий узел - электромагнитную форсунку 1, установленную в специальном гнезде верхней части 2 корпуса. Последний, кроме верхней части 2, включает и нижнюю часть 3, содержащую дроссельную заслонку 4 и смесительную камеру 5, образованную конфузорным участком 6 и цилиндрическим участком 7. Расположение форсунки 1 позволяет подавать мелкораспыленное топливо в виде полого факела в зону дроссельной заслонки. Ниже нее на стенке цилиндрического участка 5 смесительной камеры выполнены упорядоченно расположенные углубления 8, имеющие в плане форму полуовала.

На фиг. 2а представлена развертка внутренней поверхности цилиндрического участка 7 смесительной камеры, на которой более детально видны расположение и форма углублений 8. Последние расположены в несколько рядов в шахматном порядке. Наибольшая величина углубления составляет h, а продольный размер углубления (большая полуось овала) - d. При этом малая ось полуовала размещена первой по ходу потока и ориентирована перпендикулярно направлению потока. Относительное расположение углубления однозначно характеризуется расстоянием b между двумя рядом расположенными углублениями и размером a между соседними рядами углублений. Значения величин h, d, b, a определяются диаметром D цилиндрического участка смесительной камеры и скоростью потока топливовоздушной смеси на этом участке.

Возможны и другие варианты расположения углублений, например, как показано на фиг. 2б. В этом случае углубления располагаются по винтовой линии, наклоненной к горизонтали под углом β . Расстояние между соседними углублениями на одной винтовой линии составляет l, а расстояние между соседними винтовыми линиями - k. Конкретные значения параметров β , l, k также определяются величиной D и скоростью потока топливовоздушной смеси на этом участке.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Поток воздуха после воздухоочистителя (на фиг. 1 не показан) поступает в смесительную камеру устройства, где и смешивается с топливом, распыливаемым форсункой 1 над дроссельной заслонкой 4. При этом часть топлива попадает на стенку смесительной камеры и движется по ней в виде пленки под действием потока топливовоздушной смеси и гравитационных сил к выходному сечению смесительной камеры. При прохождении участка с углублениями пристенный поток топливовоздушной смеси дополнительно турбулизируется, как экспериментально установлено авторами данной заявки (фиг. 3). Это происходит за счет того, что при обтекании углублений пристенный слой выносится в основной поток вместе с частицами топлива, где последние и перемешиваются с воздухом, повышая гомогенность топливовоздушной смеси. Это, в свою очередь, улучшает топливную экономичность и снижает токсичность отработавших газов двигателя.

Преимуществами предлагаемого решения являются простота и незначительное увеличение сопротивления смесительной камеры. Оно может применяться не только в системах центрального впрыска бензина, но и в традиционных карбюраторных системах.

Вышеприведенные обоснования авторов заявки подтверждаются результатами моторных испытаний предлагаемого устройства. На фиг. 4 представлены скоростные характеристики двигателя MeM3-245 с системой центрального впрыска бензина. В одном случае стенка смесительной камеры была выполнена гладкой, во втором имела описанные полуовальные углубления. Результаты эксперимента показывают, что применение предлагаемого технического решения позволяет снизить удельный расход топлива на 5...10% почти во всем диапазоне работы двигателя.

Предлагаемое техническое решение отличается простотой и эффективностью. Оно позволяет улучшить топливную экономичность двигателя и снизить токсичность его отработавших газов путем повышения гомогенности топливовоздушной смеси.

По предварительным оценкам это может обеспечить экономический эффект порядка 15000 руб. на один автомобиль в год.

Использование - двигателестроение, в частности карбюраторные системы топливоподачи и системы центрального впрыска топлива ДВС. Смесеобразующее устройство для бензинового двигателя внутреннего сгорания, содержит корпус с дроссельной заслонкой, топливодозирующий узел, смесительную камеру с пристенными турбулизаторами топливовоздушной смеси. Турбулизаторы выполнены в виде углублений клинообразного сечения, имеющих в плане форму полуовала, упорядоченно расположенных на поверхности стенки смесительной камеры. Малая ось полуовала размещена первой по ходу потока и ориентирована перпендикулярно направлению потока. При прохождении участка с углублениями пристенный поток топливовоздушной смеси дополнительно турбулизируется, что приводит к повышению гомогенности топливовоздушной смеси. Изобретение позволяет улучшить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов двигателя. 3 ил.

Смесеобразующее устройство для бензинового двигателя внутреннего сгорания, включающее корпус с дроссельной заслонкой, топливодозирующий узел, смесительную камеру с пристенными турбулизаторами топливовоздушной смеси, отличающееся тем, что пристенные турбулизаторы выполнены в виде углублений клинообразного сечения, имеющих в плане форму полуовала, упорядоченно расположенных на поверхности стенки смесительной камеры, причем малая ось полуовала размещена первой по ходу потока и ориентирована перпендикулярно направлению потока.