Устройство для получения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, в частности системы подачи топлива или горючей смеси в двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит смесительную камеру с входным и выходным отверстиями, выполненную расширенной по ходу потока в месте установки пористой мембраны. Мембрана установлена с зазором к входному отверстию и к смесительной камере. 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности, к системам подачи топлива или горючей смеси для этих двигателей. Основной проблемой в ДВС является обеспечение высокой степени гомогенизации горючей смеси и благодаря этому повышение удельных энергетических показателей (снижение расхода топлива, повышение мощности и т.п.) и снижение токсичности отработавших газов.

Известно устройство для получения топливовоздушной смеси для карбюраторного двигателя, содержащее смесительную камеру с входным и выходным отверстиями, диаметр камеры превышает диаметр выходного отверстия, расположенную непосредственно в смесительной камере многоэлементную систему подачи топлива и предварительного смешения его с воздухом в смесительной камере установлены, примыкая к ней и с зазором, пористые мембраны, которые пропитывают топливом (см. например, заявку ФРГ N 3504518, МКИ F02М 17/28).

Недостатком известного устройства является повышенная конструктивная сложность, что связано: с исполнением мембранного узла в виде последовательно соосно расположенных по вертикали ряда пористых мембран различных (уменьшающихся к низу) диаметров; с конструктивным исполнением системы подачи топлива в смесительной камере.

Описанное устройство принимаем в качестве прототипа, как наиболее близкое к заявляемому по технической сущности.

Техническая задача, которая решается заявляемым устройством, заключается в получении высокой степени гомогенности горючей смеси при простом конструктивном исполнении самого устройства, чем повышается его технологичность в изготовлении и надежность в эксплуатации. Технический результат, достигаемый при этом, состоит в том, что посредством одной пористой мембраны вместо нескольких, достаточно эффективно снижается расход топлива и токсичность отработавших газов.

Для достижения указанного результата в устройстве для получения топливовоздушной смеси в ДВС, содержащем смесительную камеру с входным и выходным отверстием и установленную в смесительной камере пористую мембрану, смесительная камера имеет расширение по ходу потока в месте установки мембраны, а мембрана соизмерима с наибольшим диаметром смесительной камеры и установлена без непосредственного примыкания к входному отверстию. Кроме этого, пористая мембрана может быть выполнена из упруго-демпфирующего материала из проволоки, который имеет имеет неоднородную повышающуюся к центру плотность, при этом внутренняя поверхность смесительной камеры со стороны впускного отверстия может быть выполнена вогнутой.

Решение поставленной технической задачи достигается выполнением смесительной камеры расширяющейся по ходу потока и расположению с зазорами в расширенной части пористой мембраны; благодаря этому поток воздуха с каплями топлива, попадая в смесительную камеру, расширяется, чем капли топлива дробятся на более мелкие, попадая в пористую мембрану, растекаются в ней и на выходе превращаются, практически, в гомогенную топливовоздушную смесь.

Для улучшения преемистости ДВС на переходных процессах (разгон, переключение скоростей и т.п.) мембрана в смесительной камере устанавливается с зазором, через который в достаточно турбулентном режиме топливовоздушная смесь попадает в ДВС, минуя мембрану.

Технологичным и долговечным материалом для пористой мембраны может служить металлорезина (МР), т.е. упруго-деформирующий материал из проволоки, причем, чтобы добиться растекания капель топлива, которое, как правило, подают по центру смесительной камеры, как можно по более широким поверхностям, центр мембраны может иметь большую плотность, чем периферия.

Предотвращение при этом пленочного растекания топлива по стенкам смесительной камеры достигается тем, что ее верхняя поверхность выполнена вогнутой и пленка топлива разрывается на переходной кромке отверстия к смесительной камере.

Пример устройства представлен на фиг. 1.

Устройство для получения топливовоздушной смеси в ДВС содержит: 1 входное отверстие; 2 выходное отверстие; 3 смесительная камера; 4 пористая мембрана из МР; 5 опоры мембраны в количестве 3 шт.

Диаметры входного и выходного отверстий 1, 2 равны, диаметр мембраны 4 равен 1,42 диаметра отверстий, а наибольший диаметр смесительной камеры равен 1,75 диаметра отверстий. Толщина мембраны 5 мм, средняя кажущаяся плотность 4000 кг/м³. Мембрана 4 изготовлена из нержавеющей проволоки диаметром 0,1 мм методом предварительной ее навивки, укладки в заготовку и опрессовки давлением так, чтобы центр был более плотным. Высота смесительной камеры 25 мм. Верхняя часть смесительной камеры 3 выполнена вогнутой, а нижняя - конусной.

Работает устройство следующим образом.

По центру входного отверстия 1 подают воздух и топливо в виде капель или суспензии, попадая в расширяющуюся смесительную камеру топливовоздушный поток расширяется, капли топлива дробятся на более мелкие и напитывают пористую мембрану 4, растекаясь по ней, в основном, на периферийной части. Эти измельченные частицы топлива быстрее испаряются, захватываются воздушным потоком и через выходное отверстие 2 подаются в ДВС в виде гомогенной топливовоздушной смеси.

На переходных процессах работы ДВС, когда может резко возрасти сопротивление мембраны топливовоздушному потоку, последний, завихряясь, проходит через зазор между мембраной 4 и смесительной камерой 3, что также способствует гомогенизации топливовоздушной смеси. Параметры устройства подобраны так, что оно создает минимально возможное сопротивление потоку топливовоздушной смеси в ДВС. При образовании пленки топлива на поверхностях входного отверстия 1 она рвется на кромке отверстия, благодаря исполнению верхней части смесительной камеры 3 в виде вогнутой поверхности.

Таким образом, в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом упрощается конструктивное исполнение устройства, а в сравнении с известными, реально используемыми в промышленности России карбюраторами и т.п. устройствами для гомогенизации топливовоздушной смеси в ДВС: избыток топлива аккумулируется в пористой мембране и при "разгоне" двигателя топливовоздушная смесь им обогащается; максимально гомогенизируется топливовоздушная смесь, включая тяжелые фракции топлива, при этом расход топлива снижается на 10-15% уменьшается токсичность отработавших газов и выброс неотработанного топлива, особенно на непрогретом двигателе и на переходных процессах;
упрощается система смесеобразования топлива и воздуха для ДВС, снижаются потери мощности двигателя на подачу в него этой смеси.

Формула изобретения

1. Устройство для получения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее смесительную камеру с входным и выходным отверстиями, и установленную в смесительной камере пористую мембрану, отличающееся тем, что смесительная камера в месте установки мембраны выполнена расширенной по ходу потока, мембрана установлена с зазором к входному отверстию и к смесительной камере.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность смесительной камеры со стороны входного отверстия выполнена вогнутой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пористая мембрана выполнена из упруго деформируемого материала.

4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что материал пористой мембраны выполнен из проволоки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пористая мембрана имеет неоднородную, повышающуюся к ее центру, плотность.

6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что диаметр пористой мембраны выполнен равным 1,42 диаметра входного отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1