Устройство для гомогенизации горючего заряда в двигателе внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, для улучшения смесеобразования в ДВС. Сущность изобретения: устройство содержит винтовые лопасти, расположенные между центральной осью и стенкой впускного трубопровода с образованием в последнем продольно-винтовых секторных каналов. С целью повышения эффективности образующие винтовых поверхностей лопастей выполнены дугообразной формы, а шаги смежных винтовых поверхностей имеют различные величины. При протекании через каналы струи воздуха (или горючей смеси) приобретают не только вращательное движение относительно оси трубопровода, но и добавочное завихрение на дугообразных лопастях. Помимо этого струи имеют различную выходную скорость, что усиливает турбулизацию заряда, поступающего в цилиндр. Устройство может располагаться непосредственно на впускном клапане. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для улучшения смесеобразования в четырехтактном ДВС.

Известны устройства предназначенные для организации направленного движения заряда в цилиндр: спиралевидный впускной канал, обуславливающий закрутку газового потока при его движении, а также использование впускных клапанов с ширмами (отражателями).

Недостатками указанных устройств являются их сложность и малая эффективность.

Так выполнение спиралевидного канала связано с трудностями его размещения в головке цилиндра, увеличением ее размеров и ухудшением наполнения вследствие повышения сопротивления на впуске.

Наличие ширмы усложняет конструкцию, уменьшает проходное сечение клапана и ухудшает наполнение. Проворачивание же клапана вокруг своей оси во время работы двигателя вызывает изменение поступления потока, который может направляться прямо на ближайшую по расположению к клапану стенку цилиндра, что еще более ухудшает зарядку.

Известно также устройство для сообщения вращательного движения горючей смеси в цилиндр поршневого двигателя внутреннего сгорания посредством винтообразных лопаток, устанавливаемых во впускном тракте в месте разветвления трубопровода [1].

Недостатком данной конструкции является малая эффективность гомогенизации свежего заряда (горючей смеси для карбюраторных двигателей или воздуха для дизельных) вследствие невысокой степени завихрения как отдельных струй, так и всего потока в целом.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы завихрителя.

Согласно акта испытаний предлагаемого ниже устройства, мощность и экономичность испытуемого двигателя Д-50 повысилась на 4-7%.

Поставленная цель достигается тем, что всему поступающему в цилиндр заряду во впускном трубопроводе перед клапанной щелью с помощью винтовых завихривающих лопаток, поверхность которых образована вращением дугообразной образующей радиуса R с одновременным ее перемещением вдоль оси потока, сообщается направленное вращательно-поступательное движение. Помимо этого завихривающие лопатки выполняются с различными углами закрутки их лопастей.

На фиг.1 - 5 представлены различные варианты изготовления завихрителя и его размещения во впускном тракте двигателя. Общим для обоих вариантов является разделение потока, например, на четыре струи и их закрутка на 180^о.

Устройство выполнено следующим образом.

Винтовые лопатки 1 толщиной 0,8-1,0 мм, на фиг.1, соединены между собой по оси потока сваркой. Завихритель располагается в выточке впускного коллектора и фиксируется в ней стопорным кольцом 2. Проворачивание предотвращается штифтами 3, в которые упираются лопатки.

Для установки завихрителя впускной трубопровод может иметь разъем, который уплотняется хомутом 4.

На фиг. 2 завихритель расположен на впускном клапане, на стержень которого в горячем состоянии насажена втулка 5 с приваренными к ней винтообразными завихривающими лопатками 1 плотно прилегающими к стержню и головке клапана для предотвращения перетекания заряда в цилиндр помимо проточных каналов.

Выполнение поверхности завихривающих лопаток образующей дугообразной формы обеспечивает возможность получения дополнительного вращательного движения каждой струи потока относительно лопатки.

Известно, что только при движении жидкости вдоль криволинейных поверхностей создается вращательное движение ее частиц относительно центра поворота, которое в нашем случае будет продолжаться и при сходе с лопатки на участке "1 - 2" трубопровода (фиг.1).

Таким образом, каждая из четырех струй в своем вращательно-поступательном (винтовом) движении относительно оси канала получает еще и вращательное движение относительно лопатки (фиг.1), что дополнительно завихряет струю и создает на выходе из предлагаемого устройства более турбулизированный поток.

Выполнение лопаток с различными углами закрутки образует, например, четыре винтообразных проточных канала с монотонно-переменными проходными сечениями, имеющими на входе потока F_a = F_b = F_c= = F_d, на выходе - f_a > f_c > f_d > f_b (см.фиг.1), где F,f - сечения канала для струи. Это создает вытекание из выходного сечения завихрителя струй с различными скоростями и хорошее их перемешивание между собой, что в сочетании с вышеизложенным повышает эффективность работы завихрителя.

Число лопаток, их длина, степень закрутки и размещение завихрителя определяются для каждой конкретной марки двигателя экспериментальным путем из условия получения наибольшего эффекта.

Организованное в процессе впуска направленное движение свежего заряда сохраняется затем в процессе сжатия [1].

Эффективное перемешивание струй воздуха с частицами впрыснутого топлива в дизельном двигателе, а также смывание топливной пленки с внутренних стенок впускного трубопровода в карбюраторном ДВС способствуют лучшему испарению топлива, его быстрому и полному сгоранию, что повышает мощность и экономичность двигателя, а также его экологические показатели.

Вариант устройства 1, представленный на фиг.1, является предпочтительным для карбюраторного двигателя. Для лучшего смывания топливной пленки такой завихритель желательно устанавливать после карбюратора во впускном коллекторе.

Вариант II, представленный на фиг. 2, более подходит для дизельного двигателя. Не исключается возможность и совместной установки обоих разновидностей завихрителя.

Использование предлагаемого устройства для завихрения свежего заряда поступающего в цилиндр ДВС обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: более эффективное завихрение и лучшее смесеобразование; повышение мощности и экономичности двигателя; снижение токсичности отработавших газов.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГОРЮЧЕГО ЗАРЯДА В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее корпус с проточным каналом и размещенные внутри последнего винтовые лопасти, расположенные между центральной зоной и стенкой проточного канала с образованием в последнем продольно-винтовых секторных каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, образующие винтовых поверхностей каждой лопасти выполнены дугообразной формы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шаги смежных винтовых лопастей выполнены различной величины с образованием относительно продольной оси проточного канала монотонно переменных проходных сечений в каждом продольно-винтовом канале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5