Устройство для подогрева горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области двигателестроения 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 окружаюшее пространство. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил. & сл Ю О2 оо сх О) 1Риг.}

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК аИ 4 F 02 М 31 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4020067/25-06 (22) 10.02.86 (46) 07.07.87. Бюл. № 25 (71) Волгоградский политехнический институт (72) В. Б. Куличев, А. П. Семерня и Е. А. Федянов (53) 621.436.038 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 892003, кл. F 02 М 31/04, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить эффективность испарения жидкого топлива. Устройство содержит теплопроводяшую пласти„„SU„„1321886 A 1 ну (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 «а выходе из трубопровода 5, попадает в кольцевое углубление !4, 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 окружающее пространство. з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил, 1321886

Изобретение относится к маши ностроеиию, 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 теплопроводящую пластину с отверстием 2 для пропускания горючей смеси и отверстием 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 впускному трубопроводу 5, головке б блока цилиндров и рассеиванию ее в окружающее пространство. Пластина установлена между впускным трубопроводом 5 с впускным каналом 7 и впускным трубопроводом 8 с вы иускным каналом 9, которые крепятся к головке б блока цилиндров при помощи шпилек !О, проходящих через отверстия 11.

Впускной трубопровод 5 снабжен фланцем !

2, а выпускной трубопровод 8 фланцсм 13.

Теплопроводящую пластину 1 изготавливают из материала, имеющего высокий коэффициент теплоироводности, например из меди или алюминия, Для упрощения и об легчеиия 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 иленки.

Ширину углубления 4 определяют толгци-иой пластины 1, которая находится в ирделах 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 впускно -о трубопровода 5 и способствует испарению топлива и вывода его паров из углубления 14.

Нижний предел ширины кольцевого ytлубления 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 топливнук> пленку.

Топливная пленка. минуя стенку 15 фланца 12 впускного трубопровода 5, движется иод действием силы тяжести, пока не достигнет стенки 16 кольцевого углубления 14.

Для того, чтобы топливная пленка не пере8» = — пл »

s,=ß, где S» — перемещение пленки в направлении (2) оси Х. м

V . — — скорость движ.ения пленки по впускному трубопроводу, м.с ;

o — в рpеeмMя движе44ия пленки от стенки 15 до стенки 16 кольцевого углубления 14, с;

2 р. — — единичная массовая сила, м.с..

Учитывая (1), исключают время т из (2), имеют

g . (8 + (3 — 4) 10

1

Определяют толщину пластины Л. ! 2(6. + (3 — 4) 1(T у

Л = VII»1 5

45 Принимают А ==- 0,027 Дж. (м.К),С

= — 10 Дж(м К) ;

=t

Р == 1,!8 кГ-м, Ъх =- 2,12-10 м с Ч „

== 383 К; Т = 313 К, имеют

Л т = 4551,10 Л

Результаты расчета ЛТ для граничных значений температуры даны в таблице

1 !

О,о

6,12

5,77

7,65

8, 15 летала через кольцевое углубление 14, должны быть выполнены следуюи;ие условия: вертикальное перемещение поверхности пленки под действием силы тяжести должно быть заведомо больше толщины пленки, т.е.

Яу 5.;, где Ь.. — перемещение пленки в направлении оси У, м; о . — толщина пленки топлива, движущейся по впускному трубопрово10 ду

1. олагают, что

Ьу =- бпх + 13 — 4):!0, (!) где (3- — 4) 10 †- расстояние от поверхности впускного трубопровода го15 ловки 6 блока цилиндра до линии боковой стенки 16 кольцевого углубления 14, в которую попадает свободная поверхность топливной пленки, гарантирующее не20 перехлестывание топлива за пределы кольцевого углубления, м.

Из известных формул движения под действием силы тяжести с начальной скоростью в горизонтальном направлении составляют систему. двух уравнений

1321886

Т.

1,=Т.+-дт

Форл ула изобретения

<,с = 0,02

Такое изменение температуры воздуха влечет за собой изменение коэффициента наполнения двигателя с предлагаемым устройством q „â сравнении с коэффициентом наполнения двигателя без устройства q„, причем или в процентном выражении

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 V.n = 0,6 м/с и

6nn = 1 10 м, предел толщины пластины:

010 м

При увеличении толщины пластины 1 увеличивается ее поверхность теплоотдачи в кольцевом углублении 14, что облегчает парообразование и вывод паров топлива из топливосборника. 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:

Rå= — ) тв где а — скорость движения воздуха, м.с";

d — диаметр канала, м;

V â — кинематическая вязкость воздуха, м с .

Для значения а = 30 м/с, d = 0,03 м, V> = 10 M с, Re = 90000.

Критериальное уравнение примет вид

N. = 0,02 R, .

Отсюда

N„=ОО2()ов и коэффициент теплоотдачи где л.в — коэффициент теплопроводности воздуха, Дж (м К) .

Учитывая, что

Е=% д Ь; m, =p-V,, где рв — плотность воздуха, кг-м, Vs — расход воздуха, м с ; получают

1О

ЬТ вЂ” K02 h" " (Т. — Т.!

Vâ" s 2в. Чв

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

Размещение теплопроводящей 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.

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. Топливо, 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 прохождении 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 1 от отработавших газов, распространяется в направлении наименьшего термического сопротивления, т.е. вдоль пластины от выпускных отверстий 3 к впускным отверстиям 2.

Такое конструктивное выполнение устройстваа обеспечивает повышение эффективности испарения жидкого топлива.

1. Устройство для подогрева горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее впускной и выпускной трубопроводы с фланцами, головку блока цилиндров и испаритель жидкого топлива, отличаюи(ееея 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 выпуск1321886

Фиг. 2

1у

l (1 — J 100%

2, 100

97 а=0,8а

Ю

11 1Z 15 14 чиг. 5

1,0

Состав ител ь В. Ер око в

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 2735/26 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Г!роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной 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.