УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ Российский патент 2003 года по МПК F02M27/08 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в двигателях внутреннего сгорания, преимущественно в двигателях наземных транспортных средств, серийно выпускаемых промышленностью.

Известны способ и гомогенизатор топливовоздушном смеси для обработки потока топливовоздушной смеси акустическими колебаниями с целью интенсификации смесеобразования. При этом акустические колебания возбуждаются формированием высокоскоростных газовых струй в точке, расположенной в зоне движения потока приготовленной топливовоздушной смеси, что улучшает полноту сгорания благодаря увеличению степени дробления частиц топлива (см. кн. Говорущенко Н.Я., Экология топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте, М.: изд. Транспорт, 1990 г., с. 100-102).

Недостатком известного устройства является то, что гомогенизатор, выполнен в виде газоструйного излучателя, представляющего собой точный прибор, требующий специальной калибровки. Кроме того, известно устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси, содержащие во впускном трубопроводе втулку, снабженную рабочими элементами, размещенными в канале трубопровода. Рабочие элементы выполнены в виде криволинейных пластин (см. авт. свид. СССР 1370284, кл. F 02 M 29/04, 27.08.1986 г.). Недостатком известного устройства является сложность изготовления и эксплуатации. Степень гомогенизации является невысокой.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси, содержащее корпус с по меньшей мере одним каналом для подачи топливовоздушной смеси, магистральный канал для подачи газа, подводящий канал для подачи газа в канал для подачи топливовоздушной смеси, и газовые каналы, расположенные по периферии канала для подачи топливовоздушной смеси и сообщающие подводящий канал для подачи газа с каналом для подачи топливовоздушной смеси (см. патент РФ 2018020, М. кл. F 02 M, 27.08.1991).

Известное устройство является усовершенствованием карбюратора и предназначено для повышения качества топливовоздушной смеси. Однако при всех его достоинствах оно до конца не решает проблему полноты сгорания топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания.

Кроме того, его дросселирующие газовые каналы выполнены в корпусе карбюратора, что технологически очень сложно в изготовлении, а тем более в эксплуатации.

Техническая задача заявляемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить малогабаритность и быструю заменяемость устройства при эксплуатации, не снижая преимуществ известного устройства.

Кроме того, техническая задача заключается в том, чтобы при минимальных габаритах обеспечить высокие технические характеристики топливовоздушной смеси и превращения ее в газовую смесь перед входом в камеру сгорания.

Указанная техническая задача решается тем, что устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси содержит корпус с по меньшей мере одним каналом для подачи топливовоздушной смеси и множество газовых каналов, расположенных по периферии канала для подачи топливовоздушной смеси, а также магистральный канал для подачи газа, а корпус выполнен в виде плоской прямоугольной прокладки, имеющей по крайней мере одно отверстие для пропуска топливовоздушной смеси, в котором установлена втулка, в которой выполнен подводящий канал для подачи газа в канал топливовоздушной смеси и газовые каналы.

Кроме того, задача решается тем, что оси газовых каналов могут быть расположены под углом 45^o к поперечной оси канала для подачи топливовоздушной смеси, причем соотношение размеров канала для подачи топливовоздушной смеси к размеру газовых каналов находится в пределах 20÷10.

Также втулка может быть выполнена из теплопроводного материала, а сам корпус из теплостойкого материала.

В корпусе может быть выполнен дополнительный магистральный канал для подачи газа по оси, параллельной длинной стороне прокладки.

Описанное конструктивное исполнение обеспечивает малогабаритность устройства и возможность его встройки во впускной коллектор между карбюратором и двигателем и легкого демонтажа. Выполнение газовых каналов под углом 45^o к поперечной оси канала топливовоздушной смеси позволяет обеспечить максимальную турбулентность потока топливовоздушной смеси, отрыв частиц завихренного потока на стенке канала для подачи топливовоздушной смеси и высокую степень дробления указанных частиц в совокупности с воздействием акустических колебаний, возникающих при дросселировании газа в канале для подачи топливовоздушной смеси благодаря соотношению размеров газовых каналов и канала для подачи топливовоздушной смеси. Эта смесь становится, практически, газовой смесью и ее сгорание в двигателе происходит с максимальной полнотой, что обеспечивает экологию атмосферной среды.

Конструктивное исполнение втулки позволяет осуществить подвод газа параллельно длинной стороне прокладки, что удобно в эксплуатации и дает возможность расположить устройство в любом месте впускного коллектора и не требует больших затрат. Технология изготовления устройства максимально упрощена, прокладка в любое время и в любом месте может быть демонтирована и легко заменена, что делает ее запасной деталью автомобиля или другого транспортного средства.

Ниже приводится пример выполнения устройства, иллюстрируемый чертежами.

На фиг. 1 показан разрез параллельно плоскости прокладки; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 показан разрез Б-Б фиг.1.

Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси содержит корпус 1 в виде плоского прямоугольного параллелепипеда с закругленными углами 2, снабженного монтажными отверстиями 3. Материалом для его изготовления может быть текстолит или другой легкообрабатываемый теплостойкий материал.

В корпусе 1 имеются отверстия 4, в которых запрессованы две кольцевые втулки 5. Каждая из втулок 5 имеет периферический канал 6 любого сечения (прямоугольного, круглого и пр. ), с которым сообщаются газовые каналы 7, имеющие входной 8 и выходной 9 участки конусной формы. Эти участки могут иметь любую другую (например, прямоугольную) форму, однако предпочтительным является выполнение этих участков в виде конусов с целью уменьшения гидравлического сопротивления. Газовые каналы 6 могут и не иметь этих конусных участков, что значительно упрощает технологию изготовления втулок. Соотношение размеров газовых каналов и каналов для подачи топливовоздушной смеси выбрано из учета следующих соображений. При соотношении большем 20 - возможно засорение газовых каналов ингредиентами газа (пылевыми частицами и пр.), при соотношении, меньшем 10, снижается эффект акустических колебаний и влияние газовых струй на качество топливовоздушной смеси.

В корпусе также магистральный канал 10 для подачи газа от внешнего источника (не показан) и запасной канал 11 (как вариант). Материалом для изготовления кольцевых втулок 5 может быть алюминиевый сплав или любой другой материал с большим коэффициентом теплопроводности, что весьма важно в случае предварительного подогрева топливовоздушной смеси до температуры порядка 600^oС перед ее воспламенением в двигателе. Технология изготовления прокладок максимально упрощена, обеспечена легкость монтажа и демонтажа. Серийное изготовление устройства не требует значительных затрат.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания (не показан) топливовоздушная смесь из карбюратора (не показан) поступает в канал 12 и далее через впускные коллекторы (не показаны) к камере сгорания двигателя. Воздух от внешнего источника поступает в канал 10 (или 11) и далее в периферический канал 6, затем входит в газовые каналы 7.

При поступлении воздуха на входные участки 8 газовых каналов происходит сужение потока газа с увеличением его плотности, что формирует энергию струй и далее на выходных участках 9 осуществляется дросселирование потока с возникновением акустических колебаний.

При работе двигателя на низких и номинальных режимах акустические колебания не оказывают существенного влияния на качество топливовоздушной смеси, качество которой определяется энергией воздушных струй, поступающих в каналы 12.

При переходе двигателя на высокий или форсированный режим резко возрастает расход топливовоздушной смеси, что приводит к увеличению разрежения и скорости движения потока в каналах 12. При этом энергия воздушных струй оказывается недостаточной для интенсификации смесеобразования. Благодаря тому, что в воздушных струях возбуждаются акустические колебания в виде зон повышенных и пониженных скоростей движения газовой среды, воздушные струи, истекающие в канал 12 из каналов 7, вносят дополнительную энергию в различные точки поперечного сечения каналов 12. Это способствует интенсификации смесеобразования на высоких и форсированных режимах.

Очевидно, что возможны и другие варианты осуществления предлагаемого устройства, не выходящие за пределы совокупности признаков первого пункта формулы изобретения.

Основными преимуществами заявляемого изобретения являются:
- замена существующей прокладки;
- простота формы и конструкции;
- легкость монтажа и демонтажа как устройства в целом, так и его деталей;
- упрощенная технология и возможность изготовления массовыми сериями;
- широкий выбор материалов для изготовления;
- малый вес и небольшие габариты;
- неизменяемость конструкции двигателя внутреннего сгорания;
- незначительные затраты;
- улучшается экология атмосферной среды.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, и служит для гомогенизации топливовоздушной смеси. Изобретение позволяет обеспечить малогабаритность и быструю заменяемость устройства, а также высокие технические характеристики топливовоздушной смеси. Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси содержит корпус с по меньшей мере одним каналом для подачи топливовоздушной смеси, множество газовых каналов и магистральный канал для подачи газа. Газовые каналы расположены по периферии канала для подачи топливовоздушной смеси. Корпус выполнен в виде плоской прямоугольной прокладки, имеющей по крайней мере одно отверстие для пропуска топливовоздушной смеси. В этом отверстии установлена втулка, в которой выполнен подводящий канал для подачи газа в канал топливовоздушной смеси и газовые каналы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси, содержащее корпус с по меньшей мере одним каналом для подачи топливовоздушной смеси и множество газовых каналов, расположенных по периферии канала для подачи топливовоздушной смеси, а также магистральный канал для подачи газа, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде плоской прямоугольной прокладки, имеющей по крайней мере одно отверстие для пропуска топливовоздушной смеси, в котором установлена втулка, в которой выполнен подводящий канал для подачи газа в канал топливовоздушной смеси и газовые каналы. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оси газовых каналов расположены под углом 45^o к поперечной оси канала для подачи топливовоздушной смеси, причем соотношение размеров канала для подачи топливовоздушной смеси к размерам газовых каналов находится в пределах 20-10. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что втулка выполнена из теплопроводного материала, а сам корпус - из теплостойкого материала. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе выполнен дополнительный магистральный канал для подачи газа по оси, параллельной длинной стороне прокладки.