Устройство для подогрева горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02M31/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для подогрева горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности испарения жидкого топлива. На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для подогрева горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания; на фиг. 2 -- схема движения топливной пленки во впускном трубопроводе; на фиг. 3 - график зависимости подогрева горючей смеси от диаметра отверстия пластины.

Устройство содержит теплопроводяш,ую пластину 1 с отверстием 2 для пропускания горючей смеси и отверстие.м 3 для выпуска отработавших, газов. Пластина 1 покрыта слоем 4 теплоизоляции, например, из асбеста, которая препятствует передаче теплоты от пластины 1 с отверстием 2 к впуск ному трубопроводу 5, головке 6 блока ци- ;1И11дрОБ и рассеиванию ее в окружающее пространство. Пластина 1 установлена между впускным трубопроводом 5 с впускным каналом 7 и впускным трубопроводом 8 с вы пускным каналом 9, которые кренятся к головке 6 блока цилиндров при помощи шни- лек 10, проходящих через отверстия 11. Впускной трубопровод 5 снабжен фланцем 12, а выпускной трубопровод 8 - фланцем 13.

Тенлопроводящую пластину I изготавливают из материала, и.меющего высокий коэффициент теплопроводности, например из меди или алюминия. Для упрощения и об легчения сборки устройства ее изготавливают в виде прокладки.

Отверстие 2 пластины 1 совместно с поверхностями головки 6 блока цилиндров и фланцем 12 впускного трубопровода 5 образует кольцевое углубление 14 для сбора топливной пленки.

Ширину углубления 14 определяют толщ,и- ной пластипы 1, которая находится в пределах 0,6--0,8 диаметра впускного трубопровода 5, что обеспечивает полный сбор и испарение топливной пленки.

Глубина кольцевого углубления 14 равна 1,2-1,3 диаметра впускного трубопровода 5 и способствует испарению топлива и вывода его паров из уг.яубления 14.

Нижний предел ширины кольцевого углубления 14 обосновывают исходя из условия полного улавливания топливной пленки, движущейся по стенкам впускного трубопровода 5. Кольцевое углубление 14, образованное поверхностями отверстия пластины 1, фланца 12 впускного трубопровода 5 и плоскостью головки 6 блока цилиндров, задерживает топливную пленку.

Топливная пленка, минуя стенку 15 фланца 12 впускного трубопровода 5, движется под действием силы тяжести, пока не достигнет стенки 16 кольцевого углубления 14. Для 70ГО, чтобы топливная пленка не перелетала через кольцевое углубление 14, должны быть выполнены следую1:1;..ие условия: вертикальное перемещение повеохности пленки под действием силы тяжести должно быть заведомо больше толщ лны пленки, т.е.

Sy бил.

где Sy - перемещение пленки в направлении

оси У, м;

бп.о - толщина пленки топлива, движущейся по впускному трубопрово- ду, м.

Полагают, что

Sy бп., + (3 - 4) (1)

где (3-4)- 10 - расстояние от поверхности

впускного трубопровода головки 6 блока цилиндра

до линии боковой стенки 16 кольцевого углубления 14, в которую попадает свободная поверхность топливной пленки, гарантирующее неперехлестывание топлива

за пределы кольцевого углубления, м.

Из известных формул движения под действием силы тяжести с начальной ско- ростью в горизонтальном направлении сос- тавляют систему двух уравнений

Sx Vn.i- T;

(2)

где Sx - перемещение пленки в направлении

оси X. м;

Vii.i - скорость движ,ения пленки по впускному трубопроводу, м.с ; а - время движения пленки от стенки 15 до стенкя 16 кольцевого углубления 14, с; g- единичная массовая сила, м.с.

Учитывая (I), исключают зре.мя т из (2), имеют

40

s. v.,.n/Ii i+-iiid)llol

Определяют толщину пластины Д.

А V...

/2(5ш, -f (3-4}Ч(Я

5 Принимают Х 0,027 Дж-(м.К) ,Св 10 Дж{м.КГ;

рь 1,18 кГ-м V 2,12-10 Т„

383 К; Т 313 К,

имеют

AT 455I-d «A.

Р езультаты расчета ДТдля граничных значений температурь даны в таблице

50

Такое изменение температуры воздуха влечет за собой изменение коэффициента наполнения двигателя с предлагаемым устройством Г), в сравнении с коэффициентом наполнения двигателя без устройства Т1„, причем

л. Тв + ДТ или в процентном выражении

/

().100%.

На фиг. 3 даны графики снижения коэффициента наполнения с увеличением размеров кольцевого углубления 14. Кривые показывают, что при увеличении ширины кольцевого углубления 14 выше 0,8d и его глубины выше 1,3 d коэффициент наполнения двигателя с устройством снижается интенсивнее.

Величина скорости движения пленки топлива и ее толщина равны Упл 0,6 м/с и бпл I lO м, предел толшины пластины: 20 10 м.

При увеличении толщины пластины 1 увеличивается ее поверхность теплоотдачи в кольцевом углублении 14, что облегчает парообразование и вывод паров топлива из топ- ливосборника. Однако верхний предел предлагаемого диапазона, равный 0,8 диаметра впускного коллектора, ограничивается увеличением веса и стоимости двигателя.

В первом приближении значение коэффициента теплоотдачи можно принять равным его значению для случая течения в круговой трубе.

Для критерия Рейнольдса:

Re

где (О - скорость движения воздуха, м.

d - диаметр канала, м; VB-кинематическая вязкость воздуха,

V.

Для значения о) 30 м/с, d 0,03 м.

10 м -с

Re 90000.

Критериальное уравнение примет

N 0,02 Re Отсюда

N. 0,02 ( ) 0,8 и коэффициент теплоотдачи

.0,,-,-,

где Хв - коэффициент теплопроводности духа, Дж(м-КГ. Учитывая, что

F JbdA;m J.4 ,

где РВ - плотность воздуха, кг-м

VB -расход воздуха, м с ; получают

..,T j .

VB° Cj- B-V6

Теплоизоляция пластины 1 с отверстиями 2 приводит к повышению температуры

поверхности пластины 1, соприкасающейся с жидким топливом, путем создания направленного теплового потока, распространяющегося вдоль пластины 1 от ее выпускного отверстия 3 к впускному отверстию 2 и,

Q вместе с тем, препятствует передаче теплоты впускному трубопроводу 5 и движущейся внутри него тепловоздущной смеси. В результате увеличивается интенсивность испарения топлива, собранного в кольцевом углублении 14, и сохраняется величина на5 полнения цилиндров двигагеля свежей топливо-воздушной смесью.

Размещение теплопроводяш,ей пластины 1 с отверстием 2 между впускным трубопроводом 5 и головкой 6 блока цилиндров позволяет удлинить путь, проходимый пленкой до топливосборника, вследствие чего увеличивается время, в течение которого происходит предварительное испарение топливной пленки с поверхности впускного трубопровода без дополнительного подвода теплоты.

5 . „

Устройство работает следующим образом.

При работе ДВС (фиг. 1) часть топлива, поступающего в цилиндр двигателя, движется по впускному трубопроводу 5 в виде пленки и испаряется с ее поверхности. Топ0 ливо, оставшееся в виде пленки на выходе из впускного трубопровода 5, попадает в кольцевое углубление 14, где нагревается и испаряется за счет теплоты, подводимой от поверхности пластины 1. Теплота от отработавших газов передается пластине 1 при про5 хождении их через отверстие 3, а также через поверхность контакта с фланцем 13 выпускного трубопровода 8.

В результате того, что пластина 1 покрыта слоем 4 тепловой изоляции, теплота, воспринятая пластиной от отработавших газов, распространяется в направлении наименьшего термического сопротив;1ения, т.е. вдоль пластины 1 от выпускных отверстий 3 к впускным отверстиям 2.

Такое конструктивное выполнение устрой5 ства обеспечивает повышение эффективности испарения жидкого топлива.

0

Формула изобретения

1. Устройство для подогрева горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее впускной и выпускной трубопроводы с фланцами, головку блока цилиндров и испаритель жидкого топлива, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности испарения жидкого топлива, испаритель выполнен в виде пластины толщиной 0,6-0,8 диаметра впускного трубопровода и с отверстиями под впускной и выпускной трубопроводы, причем пластина установлена между головкой блока цилиндров и фланцами трубопроводов, а диаметр отверстия пластины подвпускной трубопровод равен 1,2-1,3 его диаметра.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пластина имеет непосредственный контакт с фланцем выпускного трубопровода, а все остальные ее поверхности теплоизолированы.

Изобретение относится к области дви- гателестроения и позволяет повысить эффективность испарения жидкого топлива. Устройство содержит теплопроводящую пластину (П) 1 с отверстием 2 для пропускания горючей смеси и отверстием 3 для выпуска отработавших газов. Часть топлива движется по выпускному трубопроводу 5 в виде пленки, испаряясь с ее поверхности. Топливо, оставшееся в виде пленки на выходе из трубопровода 5, попадает в кольцевое углубление 14, где нагревается и испаряется за счет теплоты, подводимой от П 1. Теплота от отработавших газов передается П 1 при прохождении их через отверстие 3, а также через поверхность контакта с фланцем 13 трубопровода 8. П 1 покрыта слоем 4 теплоизоляции, которая препятствует передаче теплоты от П 1 к выпускному трубопроводу 5, головке 6 блока цилиндров и рассеиванию ее в окружаю- шее пространство. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил. & сл Ю О2 оо сх О) 1Риг.}

(i-- j-wo%

w/

Составитель В. Ерохов

Техред И. ВересКорректор М. Демчик

Тираж 503Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4