Устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7б !7

Фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3777362/27-06 (22) 01.08.84 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В. И. Гусаров, В. Г. Толкачев и А. Н. Носов (53) 621.43.036.91 (088.8) (56) Патент США № 2078558, кл. 48- 180, опублик. 1937. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСГ1ЫЛЕНИЯ И ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГОРЮЧЕЙ

СМЕСИ в двигателе внутреннего сгорания, содержащее расположенную между карбюратором и впускным трубопроводом проставку с проточным каналом, снабженную обтекаемыми элементами, жестко связанными с проставкой и расположенными перпендикулярно оси проточного канала и один относительно другого параллельно с образованием между собой проходных каналов. отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки горючей смеси, обтекаемые элементы вцполнены с несимметричным относительно оси проточного канала сечением и образуют конфузорно-диффузорные проходные каналы, имеющие горловины, расположенные перпендикулярно оси проточного канала, а каждые два смежных канала выполнены с горловинами, „„SU„„1420225 A 1

15д 4 F 02 М 29/00 // F 02 М 27/08 размещенными на разных уровнях, и через один канал на одинаковом уровне, причем в каждом обтекаемом элементе вдоль горловины каждого проходного канала выполнено углубление с ocTDhlMH кромками, сообщенное с проточной частью проходного канала при помощи щели между острыми кромками, и каждые два углубления двух смежных обтекаемых элементов образуют в горловине конфузорно-диффузорного проходного канала спаренный вихревой резонатор.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что горловины конфузорно-диффузорных проходных каналов и углубления с острыми кромками расположены параллельно друг другу и наклонно относительно плоскости, перпендикулярной оси проточного канала.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в теле обтекаемых элементов выполнены каналы, сообщающие углубления с острыми кромками смежных спаренных вихревых резонаторов.

4. Устройство по пп. 1- 3, oTëèчающеесч те тем, что в проставке перед обтекаемыми элементами относительно потока смеси выполнена расширительная камера, проходное сечение которой по меньшей мере ран»о суммарной проходной площади конфузорно-диффузорных проходных каналов.

1Д

1420225

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для распыления и гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки горючей смеси.

На фиг. 1 схематично изображено описываемое устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания; на фиг. 2 — проставка в увеличенном масштабе; на фиг. 3 разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — — разрез Б Б на фиг. 1.

Устройство для распыления и гомогенизации горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит расположенную между карбюратором 1 и впускным трубопроводом 2 проставку, образованную пластинами 3 и 4 и закрепленной в последних промежуточной деталью 5, имеющей обтекаемые элементы 6, которые размещены в проточном канале, который выполнен в пластинах 3 и 4 и образован расширительной камерой 7, расположенной относительно потока смеси перед обтекаемыми элементами 6, и проходными каналами 8 между последними. Обтекаемые элементы 6 жестко связаны с промежуточной деталью 5 (или выполнены за одно целое с ней) и расположены перпендикулярно оси проточного канала и параллельно один относительно другого, причем обтекаемые элементы 6 имеют несимметричные относительно оси проточного канала сечения (см. также фиг. 2), так что проходные каналы 8 являются конфузорно-диффузорными и имеют горловины 9, расположенные перпендикулярно оси проточного канала. При этом каждые два смежных проходных канала 8 выполнены с горловинами 9 на разных уровнях, а через один — имеют горловины 9 на одинаковом уровне. В каждом обтекаемом элементе 6 вдоль каждой горловины 9 выполнены углубления в виде продольных отверстий 0 с образованием острых кромок 11 на поверхностях обтекаемых элементов 6, так что проходные каналы 8 сообгцены через щели между кромками 11 с продольными отверстиями 10. Поэтому каждые два отверстия 10 двух смежных обтекаемых элементов 6 образуют в каждом проходном канале 8 спаренный вихревой резонатор.

Карбюратор при помощи воздуховода 12 соединен с воздушным фильтром 3, который может быть выполнен преимущественно сухой очистки. Воздушный фильтр 13 соединен с выходом компрессора 14 любого типа, например осевым, центробежным или винтовым, работающего на энергии, отбираемой от отработавших газов двигателя. Вхо.i компрессора 14 снабжен заборным патрубком 15, который может быть выполи и за о.!fl() целое с воздушным фильтром грл.ой очистки (пе показан), Воздушный фиги — 13 может быть расположен непосредственно над карбюраго5

2 ром 1 (на двигателях, не имеющих ограничений габаритов по высоте), а сам карбюратор 1 может выполняться многокамерным с падающим потоком (фиг. ), причем выходы всех смесительных камер карбюратора 1 сообщены с расширительной камерой 7. Обтекаемые элементы 6 могут располагаться оптимально на расстоянии

l,5 — 2 мм, а суммарная площадь горловин 9 всех проходных каналов 8 может быть в пределах суммарной проходной площади на выходе смесительных камер карбюратора 1 (при этом возможно выполнение двигателя без компрессора 14).

Впускной трубопровод 2 имеет впускные каналы 16 для подвода смеси к цилиндрам, а полость 17, расположенная непосредственно под обтекаемыми элементами 6, образует общую резонасную камеру, причем стенку впускного трубопровода 2 в области полости 17 целесообразнее выполнять выгнутой.

Как видно из фиг. 3, продольные отверстия 10, образующие спаренные вихревые резонаторы, проходят вдоль каждого обтекаемого элемента 6. Наиболее целесообразно выполнять их размером 3- — 4 мм, причем ширина щели между кромками 11 должна лежать в пределах 1 — 2 мм. При этом ка:.кдая пара продольных отверстий 10, образующих спаренный вихревой резонатор, сообщена между собой при помощи каналов

18, выполненных в промежуточной детали 5.

Когда впускной трубопровод 2 выполнен с полостью 17 (фиг. 1), продольные отверстия IO и горловины 9 проходных каналов

8 выполняют наклонными относительно плоскости, перпендикулярной оси проточного канала, при этом каждая вторая пара продольных отверстий 10 смегцена относительно соседних так, что их верхние концы находятся на одной высоте с нижними концами смежных продольных отверстий 10. Причем наклон всех продольных отверстий 10 выполнен одинаковым.

Обтекаемые элементы 6 расположены (фиг. 4) по всему проходному сечению проставки.

Устройство работает следующим образом.

Атмосферный воздух под действием разрежения поступает в компрессор 14, где происходит его сжатие. Из компрессора 14 сжатый воздух поступает в воздушный фильтр 13, где происходит тонкая очистка воздуха. Очищенный сжатый воздух по воз уховоду 12 направляется в карбюратор 1, н котором осуществляется дозированная подача жидкого топлива (а также различных присадок) в проходящий поток воздуха, причем обеспечивается в карбюраторе приготовление топливовоздушной смеси заданного состава, эта смесь неоднородна, так как содержит пары и капельки неиспарившегося жидкого топлива. Топливовоздушная

1420225

n=ar(tg, Ь смесь из карбюратора 1 поступает в расширительную камеру 7, к проходным канялам 8 и, пройдя обтекаемые элементы 6, попадает в полость 17 впускного трубопровода 2. Из полости 17 по впускным каналам 16 направляется к цилиндрам двигателя.

Когда топливовоздушная смесь проходит через проходные каналы 8, то поток в каждом проходном канале 8 вначале резко увеличивает скорость, причем давление в нем уменьшается. В зоне острых кромок 11 поток имеет максимальную скорость. Проходя мимо них, поток топливовоздушной смеси завихряется, в зоне щелей между кромками

11 происходит резкое повышение давления, а затем — резкое его снижение в проходном канале 8 после выхода из зоны острых кромок 11. В продольных отверстиях 10 происходит периодическое колебание давления с частотой f, определяемой диаметром продольных отверстий 10, причем частота f o((ределяется по формуле где d — диаметр продольных отверстий 10;

А — коэффициент, примерно равный

7030 см/с.

Так как продольные отверстия расположены одно напротив другого, то это усиливает колебание давлений, и в промежутке между ними наблюдается резонанс двух вихревых резонаторов.

Для синхронизации работы все вихревые резонаторы соединены между собой каналами 18, поэтому в полости 17 образуются сфазированные колебания всех вихревых резонаторов. Таким образом, в потоке происходит с высокой частотой большой перепад давления, имеющий максимальное значение в пространстве между продольными отверстиями 10. В результате этого в топлиноноздушной смеси происходит дробление капелек топлива и равномерное распределение топлива по всему проходному сечению каждого проходного канала 8 (при этом частота выбирается в пределах 18 23 кГц, что позволяет обеспечить распыление капелек топлива до нескольких микрон).

Далее поток топлиновоздушной смеси с возбужденными в ней колебаниями давления попадает в полость 17, н которой образуется стоячая колебательная волна от перепада давлений при условии ря«положения стенки впускного трубопровода 2 от геометрического центра продольных отверстий 10 на расстоянии, кратном длине полуволны стоячей колебательной волны. Поток смеси, поступая н полость 17, расширяет5

50 ся, давление и «го скорость »«значи г«лши) снижаются. При этом стоячая колебательная волна способствует дальнейшей гомог«ни (;(ции топливовоздушной смеси, ч)о особ«l»(() важно при использонании л(ногокал(«рных карбюраторов, так как посту»ян)щяя нз нескольких смесительных камер Tol(i»»)()()() (душная смесь неоднородна по качеств«t»l()му составу.

Стенка впускного трубопровода, им«я выгнутую форму под полостью 17, обеспечивает фокусировку колебаний, препятствуя их интерференции даже при сильном потоке смеси, особенно при высокой «a«готе вращения, создавая таким образом условия для стабилизации стоячей колебательной волны на всех режимах работы двигателя. Продольный наклон продольных отверстий 10 обеспечивает условие резонанса стоячей колебательной волны вне зависимости от состава горючей смеси, а также от разрежения в полости 17 впускного трубопровода 2. Так как частота перепада давлений в продольных отверстиях 10, зависящая от их размеров, постоянна, то дл ина стоячей колебательной вол н ы будет определяться составом и параметрами (плотность, давление) среды ее распространения.

В связи с этим продольные отверстия выполнены с наклоном где и — угол наклона; а — разность высот между концами каждого продольного отверстия 10;

t) — длина каждого продольного отверстия 10.

Причем для расширения диапазона резонанса в этом процессе участвуют расположенные выше, а также ниже продольные отверстия 10 Резонанс плавно и последовательно переходит с выше расположенных на ниже расположенные продольные отверстия, и наоборот, так как расстояние от стенки впускного трубопровода 2 до верхней части расположенных ниже про.(»льны. ()Tверстий 10 равно расстоянию до нижнеи части расположенных выше продольных отверстий 10.

Таким образом, н проходных кана (;(х 8 между обтекаемыми элементал(и 6 прои ходит интенсивное дробление кяп«лек топая()я и перемешнвяние последнего с воздухом н топлиновоздушной сме«и, приготонл«»ной карбюратором l. а в полости l i пост»гается л ябил изя пи я и дял ьн«й(п;) я г() м огенизяция c((e«((, няправля«мой в ((»»»((ры двигателя, н связи с ч«м повып(я«тся эффективно Tb обработки го((аннин»злу»»(()(( смеси.

f0 (ос TdHIITC .Ih. (.ннай

Редактор l. Маловскан Те ре (!1 !)ерсс );орректор Г Р(шетник

Заказ 43()6 35 1нраж 5()5 Пода ис н о(ВНИИПИ Го" арственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

035, Москва, Ж--35, Ра> шская наб., д 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная, 4