Способ гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к карбюраторам, позволяет интенсифировать процесс смесеобразования, повысить его качество и степень гомогенности горючей смеси. Горючую топливовоздушную смесь направляют на испарительные теплообменные поверхности(ИТП) трубки 4, навитой в форме конической спирали 5 и размещенной во впускном трубопроводе 3. Витки спирали навиты с зазором один к другому 0,3-0,8 диаметра трубки , наружная поверхность к-рой покрыта гигроскопическим материалом. В поО , токе жидкого теплоносителя с помощью электрического разрядника генерирует искровые эл. разряды с образованием ударных волн (УВ). Кожух 7 разрядника выполнен с рефлекторной поверхностью (РП), на к-рой УВ преобразуются в плоские и направляются в виде пучков на ИТП по ходу движения теплоносителя . РП вьшолнена открытой в форме параболоида вращения и в ее фокусе размещены с межэлектродным .зазором электроды 8, соединенные с источником 9 импульсного эл. питания с блоком коммутации системы зажига.ния двигателя. Кожух 7 сочленен и сообщен с впускным коллектором 6 открытым срезом РП соосно с входным отверстием трубки 4. Испарение топлива осуществляют в режиме ударной вибрации как на ИТП, так и в объеме потока горючей смеси. Волноводом для УВ является трубка 4. Гигро-. скопическре покрытие способствует удержанию жидкой фракции топлива на поверхностях спирали и испарению его под действием тепла и ударной вибрации . 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил. А | «ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4 P 02 М 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ьйч »

Я тъ 1 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д, К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В Иа (21) 4143258/25-06 (22) 05.11.86 (46) 23.06.88. Бюл. 9 23 (72) Ю.В. Кванин, Г. Г. Кадышевв, К.M. Джулай и П.Д. Гилка (53) 621. 43. 052(088. 8) (56) Патент США К 3780714, кл. F 02 В 31/10, опублик. 1973. (54) СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГОРЮЧЕЙ

СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению,в частности к карбюраторам, позволяет интенсифировать процесс смесеобразования, повысить его качество и степень гомогенности горючей смеси. Горючую топливовоздушную смесь направляют на испарительные теплообменные поверхности(ИТП) трубки 4, навитой в форме конической спирали 5 и размещенной во впускном трубопроводе

3. Витки спирали навиты с зазором

I один к другому 0,3-0,8 диаметра трубки, наружная поверхность к-рой покрыта гигроскопическим материалом. В поSU» 14 4 76 А1 токе жидкого теплоносителя с помощью электрического разрядника генерирует искровые эл. разряды с образованием ударных волн (УВ). Кожух 7 разрядника выполнен с рефлекторной поверхностью (РП), на к-рой УВ преобразуются в плоские и направляются в виде пучков на ИТП по ходу движения теплоносителя. РП выполнена открытой в форме параболоида вращения и в ее фокусе размещены с межэлектродным .зазором электроды 8, соединенные с источником 9 импульсного эл. питания с блоком коммутации системы зажигания двигателя.

Кожух 7 сочленен и сообщен с впускным коллектором 6 открытым срезом РП соос- Я но с входным отверстием трубки 4. Испарение топлива осуществляют в режиме ударной вибрации как на ИТП, так и в объеме потока горючей смеси. Волноводом для УВ является трубка 4. Гигро- . скопическое покрытие способствует удержанию жидкой фракции топлива на поверхностях спирали и испарению его под действием тепла и ударной вибрации. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1404676

Изобретение относится к машиностроению, в частности .к карбюраторам, в которых используется способ гомогенизации горючей смеси и устройство для осуществления этого способа.

Целью изобретения является повышение интенсивности процесса смесеобразования и степени гомогенности горючей смеси.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для гомогенизации горючей смеси; на фиг. 2 — конструктивное выполнение трубки, вид А на фи1 4 1 ° l5

Устройство для гомогенизации горючей смеси содержит карбюратор с корпусом 1, смесительную камеру 2 и впускной трубопровод 3 с размещенной в нем трубкой 4, навитой в форме кони- 0 ческой спирали 5, усеченная вершина которой направлена по ходу движения горючей смеси. Входной конец трубки 4 снабжен впускным коллектором 6 и искровым электрическим разрядником, 25

1 содержащим кожух 7; выполненный в ви;, де тела вращения с открытой полостью с рефлекторной поверхностью в форме параболоида вращения, в котором размещены два электрода 8 с межэлектрод- 30 ным зазором в фокусе рефлекторной поверхности и электрически соединены с источником 9 импульсного электрического питания с блоком коммутации системы зажигания двигателя.

Кожух 7 разрядника соединен и сообщен с коллектором 6 открытым, срезом рефлекторной поверхности соосно с входным отверстием трубки 4.

Витки спирали 5 трубки 4 навиты с рабочим зазором друг к другу равным

0,3-0,8 диаметра трубки 4, а общая площадь зазоров между витками спирали в два-три раза превышает:площадь попеРечного сечения выходного отверстия 45 смесительной камеры 2 и обеспечивает пропуск горючей смеси между витками спирали 5.

Трубка 4 выполнена из теплопроводного материала, например из бронзы диаметром 0,8-1,5 см, и покрыта сна50 ружи гигроскопическим материалом толщиной 0,1-0,5 мм, например путем плазменного напыливания. Оба конца трубки 4 выведены из всасывающего трубопровода 3 в одной плоскости большого витка спирали 5 и подключены к системе охлаждения двигателя посредством шлангов (не показаны) с помощью трубки жидкого теплоносителя с возможностью циркуляции. I

Впускной конец трубки 4 подключен к системе охлаждения двигателя через впускной коллектор 6 с возможностью заполнения жидким теплоносителем полости коллектора и кожуха 7 разрядника.

Устройство содержит корпус 1 карбюратора со смесительной камерой 2.

Трубка 4 диаметром 0,8 см выполнена из бронзы в форме конической спирали

5, шесть витков которой навиты с за зором друг к другу равным 0,5 см, а общая площадь зазора между витками в два раза превышает площадь поперечного сечения выходного отверстия смесительной камеры 2.

Спираль 5 размещена во всасывающем трубопроводе 3, усеченная вершина ее направлена по ходу движения горючей смеси, а оба конца трубки выведены из трубопровода 3 в одной плоскости широкого витка спирали, расположенного на входе в трубопровод 3, и подключены шлангами к системе охлаждения двигателя.

Входной конец трубки 4 снабжен впускным коллектором 6 и искровым электрическим разрядником, содержащим кожух 7, выполненный из стали в виде тела вращения с открытой полостью в форме параболоида вращения, в котором размещены два стержневых электрода 8 с электрической изоляцией, с межэлектродным зазором равным 0,5 см в фокусе рефлекторной поверхности.

Коллектор 6 выполнен с цилиндрической полостью диаметром 3 см, с впускным патрубком по периметру полости, соединен и сообщен соосно с входным концом трубки 4.

Подключение входного конца трубки

4 к системе охлаждения двигателя осуществлено через коллектор 6 с обеспечением заполнения коллектора 6, по лости кожуха 7 разрядника и трубки 4 жидким теплоносителем и циркуляции последнего через коллектор и трубку.

Наружная поверхность трубки 4 покрыта снаружи гигроскопичным материалом толщиной 0,2 мм, например путем плазменного наливания.

Электроды 8 подключают к источнику 9 импульсного электрического питания в системе зажигания двигателя с частотой подключений равной частоте зажигания горючей смеси в цилиндре !

3 14046 двигателя (например, 10-20 подключений в секунду).

За время каждого подключения электродов 8 к источнику 9 в межэлектрод5 ном зазоре происходит искровой электрический разряд в жидком теплоносителе, находящемся в полости кожуха 7 разрядника, Искровой разряд мощностью 11 =ЧТ . .Р с энергией равной g =W t возбужцаP P P ет в жидком теплоносителе гидродинамическую волну звукового диапазона частот, преимущественно 20 кГц, мощностью Wz=0,811 с энергией g>=0,8QP 15 в волне, где Ip — сила разрядного тока в искре, t — время искрового разряда, .Y - найряжение на клеммах, Q — энергия волны, W — мощность электрического разряда. 20

Гидродинамическая ударная волна разряда преобразуется на рефлекторной поверхности кожуха 7 разрядника и в виде пучка плоских волн направляется во входное отверстие трубки 4 в сто-25 рону движения жидкого теплоносителя в трубке.

Ударная волна со скоростью 1,5

«1О м/с распространяется по каналу

3 трубки 4, многократно отражается от щ ее поверхности и уходит в теплообменную рубашку двигателя через выходное отверстие трубки. Трубка 4 с жидким теплоносителем является волноводом для ударных гидродинамических волн, в котором каждая волна передает часть своей энергии стенке трубки, поэтому последняя совершает ударную вибрацию с частотами порядка 20 кГц и повторением 10-20 волн в секунду.

Под действием ударных .волн, передаваемых на теплообменные и испарительные поверхности спирали 5, значительно интенсифицируется процесс теплопередачи через стенки трубки 4 и косвенного испарения жидкой фракции топлива как на испарительных поверхностях спирали 5, так и в объеме потока горючей смеси, которая проходит между витками спирали, обтекает их .и направляется в цилиндры двигателя.

Гигроскопическое покрытие испарительных поверхностей спирали 5 способствует удержанию жидкой фракции топлива на поверхностях спирали и бурному испарению его под действием тепла и ударной вибрации.

Гидродинамические ударные волны, направленные попутно с движением mta76

4 .кого теплоносителя в трубке 4, значительно ускоряют циркуляцию теплоносителя через трубку, а выходя в теплообменную рубашку двигателя интенсифицируют отвод тепла от двигателя и препятствуют образованию накипи в системе охлаждения двигателя.

Гомогенизация горючей смеси осуществляется следующим образом..

Смесь топлива с воздухом из смесительной камеры 2 направляют во впускной трубопровод 3, через зазоры между витками спирали подают ее в цилиндры двигателя. Жидкий теплоноситель < системы охлаждения двигателя с темпео ратурой равной 70-90 С пропускают через впускной коллектор 6 и трубку

4, и через выпускной конец трубки 4 возвращают -в теплообменную рубашку двигателя.

Электроды 8 подключают к вибрационной катушке системы зажигания двигателя, запитываемой от электрогенератора с напряжением на клеммах равным Y†= 2 ° 10 В. Подключение электро4 дов 8 осуществляют с частотой зажигания одного из цилиндров двигателя, например 20 подключений. в секунду.

При каждом подключении электродов

S к источнику электрического питания (вибрационной катушке) 9 в межэлектродном зазоре происходит искровой электрический разряд мощностью W =

YI =1,2 ° 10 Х50=6 ° 10 Вт с энергией

5 Р„

5 в разряде Q =W t = 6-10 Х5Х10 -30 Дж

Р P P

Э где I =50 А — сила разрядного тока

P в искре; t =5 .10 с — продолжительность искрового разряда; n=20 — число разрядов в секунду.

Каждый искровой электрический pasряд возбуждает в жидком теплоносителе гидродинамическую ударную волну с частотой преимущественно 20 кГц, мощностью 11 =0,8 Ыр4,8 10 Вт, с энер$ гней в волне Qs 0,80р=24 Дж.

Ударная волна разряда преобразуется на рефлекторной поверхности кожуха 7 в плоскую волну в виде пучка плоских волн и направляется во входное отверстие трубки 4 в сторону движения жидкого теплоносителя в трубке.

Ударная волна со скоростью 1,5 ° lO м/с распространяется по виткам спирали 5, многократно отражаясь от стенки трубки 4, и уходит через выходное отверстие трубки и соединительный шланг в

4 теплообменную рубашку двигателя, 1404676

Трубка 4 с жидким теплоносителем является волноводом для ударных гидродинамических волн. Каждая волна передает часть своей механической энергии стенкам трубки.

Гидродинамические ударные волны, направляемые попутно с движением жидкого теплоносителя в трубку 4, значительно ускоряют циркуляцию теплоноси- 1р теля в трубке 4, а выходя в теплообменную рубашку двигателя она интенсифицирует отвод тепла от двигателя и препятствует образованию накипи в теплообменной рубашке двигателя.

Работу искрового разрядника обеспечивает вибрационная катушка с запитывающим электрогенератором мощностью

M =MPt n=6 10 5«10 g 20=600 Вт.

P P „2P

Предложенный способ и устройство обеспечивают повышение интенсивности и степени гомогенизации горючей смеси за счет воздействия на испарительные поверхности и весь поток горючей смеси ударными волнами звукового диапазона частот, а также улучшения гидродинамических условий обтекания горючей смесью,испарительных поверхностей.

Формула изобретения

1. Способ гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в том, что смешивают топливо с воздухом, образовав- 35 шуюся горючую смесь направляют на испарительные теплообменные поверхности, нагреваемые потоком жидкого теплоносителя, пропускаемого .через полости теплообменных поверхностей, подключенных к системе охлаждения, испаряют топливо и направляют горючую . смесь в цилиндры двигателя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения интенсификации процесса сме- 5 сеобразования и степени гомогенности горючей смеси, в потоке теплоносителя генерируют искровые электрические разряды с образованием ударных волн, последние преобразуют в плоские и 50 направляют их на теплообменные поверхности в виде пучков, причем горючую смесь топлива с воздухом направляют с возможностью контакта ее со всей испарительной поверхностью, а испаре- 55 ние.топлива осуществляют в режиме ударной вибрации как на испарительных поверхностях, так и в объеме потока горючей смеси. !

2. Способ па и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что преобразование ударных разрядов осуществляют на рефлекторных поверхностях искрового раз- рядника, и направляют их в полости теплообменных поверхностей по ходу движения теплоносителя.

3. Устройство для гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее впускной трубопровод с размещенной в нем трубкой, навитой в форме конической спирали с усеченной вершиной, направленной по ходу движения горючей смеси, концы которой выведены из впускного трубопровода и подключены к контуру охлаждения двигателя, карбюратор, размещенный на впускном трубопроводе и снабженный смесительной камерой, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества смесеобразования и повышения степени гомогенности горючей смеси, устройство дополнительно снабжено впускным коллектором, подключенным к одному из концов трубки, и электрическим разрядником, снабженным кожухом с размещенными в нем электродами, подсоединенными к источнику импульсного электрического питания и блоку коммутации, причем кожух разрядника выполнен с рефлекторной поверхностью и сообщен с впускным коллектором с возможностью генерирования искровых разрядов в жидком теплоносителе и направления ударных волн разрядов во входное отверстие трубки, витки спирали которой навиты с зазором по отношению друг к другу от 0,3 до

0,8 диаметра трубки.

4. Устройство по п. 3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что рефлекторная поверхность кожуха разрядника выполнена открытой в форме параболоида вращения, а электроды размещены с межэлектродным зазором в фокусе реф- . лекторной поверхности и подсоединены к системе зажигания двигателя, причем кожух сочленен и сообщен с впускным коллектором открытым срезом рефлекторной поверхности соосно с входным отверстием трубки, 5. Устройство по п. 3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что наружная поверхность трубки покрыта гигроскопическим материалом. 1404676

Составитель В. Ерохов

Редактор Г. Гербер Техред М.Дидык Корректор А. Тяско

Заказ 3071/34

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ 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