Способ предварительной обработки топлива и карбюратор

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: возбуждаемые в жидкой фазе топлива высокочастотные ультразвуковые колебания фокусируют на его верхней поверхности, вследствие чего топливо распыляется и превращается в мелкодисперсный аэрозоль, который затем смешивают с воздухом для образования гомогенной топливовоздушной смеси. Предлагаемый способ реализуется в карбюраторе, содержащем магистраль подачи воздуха и поплавковую камеру. Поплавковая камера, в свою очередь, содержит фокусирующий ультразвуковой излучатель и поплавок, соединенный с топливоподающим клапаном. Воздухоподающая магистраль подключена непосредственно к верхней части поплавковой камеры, а поплавок располагается в камере таким образом, что уровень топлива поддерживается на уровне фокальной плоскости ультразвукового излучателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к карбюраторам для двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить экономичность карбюратора, снизить токсичность двигателя путем повышения гомогенизации топливовоздушной смеси.

Известен карбюратор [1] содержащий, в частности, поплавковую камеру с размещенными в ней на одной оси топливным жиклером, акустической собирающей линзой, концентратором ультразвуковых колебаний и ультразвуковым вибратором. При этом ось расположения перечисленных элементов располагается ниже уровня топлива в поплавковой камере. Известный карбюратор работает таким образом, что возбуждаемые ультразвуковым концентратором колебания фокусируются собирающей линзой на топливодозирующем жиклере. При этом, перемещая фокусирующую акустическую линзу и изменяя интенсивность ультразвуковых колебаний, достигают регулирования количества топлива, истекающего из жиклера.

Недостатком известного карбюратора является то, что он не решает задачу образования гомогенной топливовоздушной смеси, поскольку топливо истекает из жиклера в жидкой фазе.

Известен способ приготовления топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания [2] путем смешения дозированного количества топлива с воздухом. При этом дозированное количество топлива поступает в проточный воздушный канал через частично погруженный в топливо капиллярный канал, в котором возбуждают ультразвуковые колебания с интенсивностью, достаточной для возникновения в этом канале кавитации. При этом в топливе образуется множество мельчайших пузырьков пара, особенно в топливораспыляющей трубке. Топливо кипит и фонтанирует из капиллярного канала, смешиваясь с потоком воздуха, проходящим по проточному каналу. Таким образом, для смесеобразования в проточный канал поступает топливо в виде смеси двух фаз жидкой и газообразной. Такую смесь нельзя признать однородной и пригодной для образования гомогенной топливовоздушной смеси. Указанный недостаток является принципиальным для известного способа т.к. кавитация, лежащая в его основе, возможна только в жидкой среде.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы путем предварительной обработки топлива ультразвуковой создать условия для образования гомогенной топливовоздушной смеси.

В предлагаемом способе поставленная задача решается следующим образом.

В жидкой фазе топлива, частично заполняющей объем поплавковой камеры в ее нижней части, возбуждаются высокочастотные (в эксперименте 2,64 МГц) ультразвуковые колебания, которые концентрируются вблизи поверхности, разделяющей жидкую фазу и находящийся над ней свободный объем поплавковой камеры. Необходимая для осуществления предлагаемого способа концентрация ультразвуковых колебаний может быть достигнута путем использования, например, криволинейного (сферического, параболического и т.п.) излучателя либо при использовании плоского излучателя, с помощью пассивных фокусирующих устройств типа линз, отражателей и т.п.

При возбуждении ультразвуковых колебаний достаточной интенсивности в фокусе ультразвуковых колебаний происходит распыление топлива с образованием мелкодисперсного аэрозоля. При этом 80% образовавшихся частиц имеют диаметр до 5 мкм, а остальные диаметр до 20 мкм. Поскольку фокусирование колебаний происходит вблизи границы раздела фаз, образовавшиеся частицы покидают жидкую фазу топлива и заполняют свободный объем поплавковой камеры. Верхняя часть свободного объема поплавковой камеры включена в воздушную магистраль двигателя внутреннего сгорания. При работе двигателя образовавшиеся частицы аэрозольного топлива уносятся протекающим по магистрали воздухом, а освободившийся объем занимают новые частицы распыленного топлива.

Предлагаемый способ предварительной обработки топлива реализован в карбюраторе (см.чертеж).

Карбюратор состоит из цилиндрического корпуса 1 поплавковой камеры, в нижнюю торцовую часть которого ввернут сферический ультразвуковой излучатель 2, соединенный с выходом генератора электрических колебаний высокой частоты 3. Часть объема поплавковой камеры, расположенная над ультразвуковым излучателем, заполнена жидким топливом 4. В жидкое топливо частично погружен кольцевой поплавок 5, управляющий работой топливоподающего клапана (на чертеже не показан). В верхней части свободного объема поплавковой камеры в ее корпусе размещены впускной и выходной патрубки 6 для подсоединения воздушной магистрали.

Карбюратор работает следующим образом. Электрические колебания с частотой 2,64 МГц от генератора 3 поступают на сферический излучатель 2 и возбуждают его. Ультразвуковые колебания излучателя 2 распространяются в жидкой фазе топлива 4, заполняющей нижний объем поплавковой камеры, и фокусируются на ее поверхности.

Если мощность возбуждающего генератора 3 достаточно велика, то в фокусе ультразвуковых колебаний происходит распыление топлива с образованием мелкодисперсного аэрозоля. Малый размер образующихся частиц аэрозоля обусловлен высокой частотой используемых ультразвуковых колебаний.

В силу однородности и малого размера образующихся частиц полученный топливный аэрозоль устойчив к конденсации и образует с протекающим по патрубкам 6 воздухом высокогомогенную смесь. Кольцевой поплавок 5, связанный с топливоподающим клапаном, поддерживает уровень топлива по мере его расхода на уровне фокальной плоскости ультразвукового излучателя.

Формула изобретения

1. Способ предварительной обработки топлива путем воздействия ультразвуковыми колебаниями, отличающийся тем, что возбуждаемые в жидкой фазе топлива высокочастотные ультразвуковые колебания фокусируют вблизи ее верхней граничной поверхности.

2. Карбюратор, содержащий магистраль подачи воздуха и поплавковую камеру с входящими в нее поплавком, связанным с ним топливоподающим клапаном, фокусирующим ультразвуковым излучателем, отличающийся тем, что магистраль подачи воздуха подключена непосредственно к поплавковой камере, а поплавок в ней размещается таким образом, что уровень топлива поддерживается на уровне фокальной плоскости излучателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1