Предпусковой подогреватель

 

Изобретение относится к предпусковым подогревателям двигателя транспортного средства. Устройство содержит котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом, запорный топливный вентиль, горелка выполнена в виде цилиндрической трубы, в которой размещен испаритель из металлического губчатого материала и предусматривает ее работу как на газовом, так и на жидком топливах. Площадь кольцевого пространства между стенкой трубы и испарителем горелки составляет не менее 1/4 и не более 1/2 площади поперечного сечения трубы. Горелка снабжена пусковым устройством, содержащим распылитель и воспламенитель соответственно с массовым и изолированным электродом для образования искрового разряда между ними, причем роль распылителя играет металлический губчатый материал. Изобретение обеспечивает повышение эффективности действия подогревателя путем увеличения полноты сгорания топлива, стабильности работы системы питания, а также расширение диапазона используемых сортов и видов автомобильных топлив, улучшение эксплуатационных характеристик. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для предпускового подогревателя двигателя транспортного средства.

Известен подогреватель для предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания с безфорсуночной горелкой, работающий без топливного насоса и форсунки, в котором рабочая смесь приготавливается путем эжекции жидкого топлива воздухом, см. например, а.с. 250606, МПК F 02 N 17/06.

Недостатками известного устройства являются: низкая эффективность работы из-за высокой вязкости холодного топлива: не универсальность работы к виду автомобильного топлива; большое содержание канцерогенных веществ в продуктах сгорания.

Известно также устройство по а.с. 208375, F 02 N 17/04, F 01 M 5/02, которое содержит котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом и запорный вентиль. Воздух в бесфорсуночную горелку подогревателя вводится тангенциально и, получив окружную скорость, подхватывает поступающее самотеком топливо и распыляет его.

Последнее устройство является наиболее близким к предлагаемому техническому решению и может служить прототипом.

Недостатком данного устройства является некачественный распыл жидкого топлива, распыляемого потоком воздуха. Особенно низкая эффективность распыла холодного топлива и топлив с относительно большим коэффициентом вязкости. Вследствие этого плохо перемешивается рабочая смесь, снижается полнота сгорания, увеличивается химический недожег, повышается концентрация вредных веществ в дымовых газах. Совокупность этих факторов не дает возможность получить высокий КПД устройства.

Ухудшенный распыл топлива также негативно сказывается в эксплуатационных характеристиках подогревателя. Вследствие плохой воспламеняемости, затруднен пуск подогревателя, что неоправданно увеличивается время пуска подогревателя и снижается надежность его запуска.

Кроме того, в змеевике, предназначенном для подогрева топлива и размещенном в выпускном патрубке, и находящемся в зоне высоких температур, происходит коксообразование, отрицательно влияющее на стабильность подачи топлива и надежность работы агрегата в целом.

К недостаткам конструкции, выбранной в качестве прототипа, следует отнести и тот факт, что устройство не позволяет эксплуатировать его на газообразном топливе. В настоящее время универсальность предпускового подогревателя по отношению к виду автомобильного топлива имеет достаточно большее значение - резко возросло количество автомобильного транспорта, оснащенного наряду со штатной системой питания топливом, дополнительной - предназначенной для газового топлива.

Технический результат - повышение эффективности действия подогревателя путем увеличения полноты сгорания топлива, стабильности работы системы подачи топлива, а также расширение диапазона используемых сортов и видов автомобильных топлив, улучшение эксплуатационных характеристик.

Для достижения технического результата предложено устройство, содержащее котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом, запорный топливный вентиль, отличающееся тем, что горелка выполнена в виде цилиндрической трубы, в которой размещен испаритель из металлического губчатого материала и предусматривает ее работу как на газовом, так и на жидком топливах.

Площадь кольцевого пространства между стенкой трубы и испарителем горелки составляет не менее 1/4 и не более 1/2 площади поперечного сечения трубы.

Горелка снабжена пусковым устройством, содержащим распылитель и воспламенитель соответственно с массовым и изолированным электродами для образования искрового разряда между ними, причем роль распылителя играет металлический губчатый материал.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность действия подогревателя. Положительный эффект, прежде всего, достигается улучшением подготовки газовоздушной смесью. Качество приготовления смеси в основном зависит от таких факторов как степень распыла жидкого топлива, температуры компонентов смеси и интенсивности ее перемешивания. В предложенном устройстве улучшенный распыл топлива обеспечивается естественным испарением жидкости с поверхности губчатого материала. Высокая температура испарительного элемента, выполненного из пористого металла способствует быстрому испарению жидкого горючего. При горении в зону испарения через кольцевой зазор между стенкой трубы и испарителем естественной тягой подсасывается воздух. Расположение испарителя в трубе порождает в ней продольные акустические колебания, которые значительно активизируют смесеобразование горючей смеси. В результате этого увеличивается глубина выгорания факела, уменьшаются его размеры, улучшается полнота сгорания.

Улучшению степени распыла способствуют также и пульсации давления, сопутствующие автоколебательному процессу. Периодические возмущения давления активизируют процессы испарения топлива путем отсасывающего действия паров топлива от испарителя. Эффект отсасывания обеспечивает надежную работу горелки как на бензине, так и на дизельном топливе.

Высокая полнота сгорания газового топлива достигается сильной турбулизацией газовоздушной смеси. Турбулентность пульсации генерируется пульсирующим потоком. Горючий газ подается непосредственно в пористый элемент.

Первоначальный поджиг осуществляется искровой свечой, массовым электродом которой является металлический губчатый материал. Искровой разряд, образующийся между изолированным электродом и металлическим губчатым материалом распыляет пленку жидкого топлива, сформированную на испарителе и надежно поджигает жидкое горючее.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена схема работы предпускового подогревателя.

Предложенный объект осуществляется следующим образом. Предпусковой подогреватель состоит из горелки, включающей в себя цилиндрическую трубу 1, пористый губчатый материал 2, и искровую свечу 3, массовым электродом которой является губчатый материал 2; котла, выполненного из листовой стали и имеющего форму цилиндра 4 со съемной крышкой 5 с отверстиями. На цилиндре 4 имеется два штуцера 6 и гнездо 7 для вкручивания искровой свечи 3 на трубу горелки 1; емкости 8 для жидкого топлива, в нижней части которой размещена поплавковая камера 9 с поплавком 10 и жиклером 11. К поплавковой камере 9 ввернут запорный топливный вентиль 12; баллона 13 с расходным вентилем 14, заправочным вентилем 15 и редуктором 16.

Описанный подогреватель работает следующим образом. При работе подогревателя на жидком топливе питание горелки осуществляется от емкости 9. При открытии топливного вентиля 12 жидкость по топливопроводу подается на губчатый материал 2 и растекается по его поверхности в виде пленки. Подачей на искровую свечу высоковольтного напряжения между губчатым материалом 2 и изолированным электродом свечи формируется искровой разряд.

В результате разряда обеспечивается распыление топлива, испарение и последующее его воспламенение. Высоконагретые продукты сгорания по трубе 1 устремляются вверх, отдавая тепло стенкам трубы. При этом в нижней части трубы 1 возникает разрежение, которое обеспечивает непрерывное поступление воздуха в зону горения через кольцевой зазор, образованный губчатым материалом и трубой. Продукты сгорания из горелки удаляются в окружающее пространство через отверстия крышки 5. Непрерывная циркуляция охлаждающей жидкости производится через штуцеры 6.

Выключение подогревателя осуществляется закрытием топливного вентиля 12.

При работе подогревателя на газовом топливе питание горелки горючим осуществляется от газового баллона 13. После открытия расходного вентиля 14 поступление отредуцированного газа на губчатый материал 2 обеспечивается топливопроводом. Равномерное распределение газообразного топлива по поверхности губчатого материала 2 достигается его пористой структурой. Поджиг газовоздушной смеси осуществляется искровой свечой 3. Предпусковой подогреватель отключается закрытием расходного вентиля 14. Заправка баллона газовым топливом производится через заправочный вентиль 15.

Таким образом, режим вибрационного горения, реализованный в предлагаемом устройстве, позволяет улучшить полноту сгорания топлива, уменьшить концентрацию вредных веществ в газовых выбросах, а также ускорить теплоотдачу от высоконагретых газов к стенкам трубы в 2 раза.

Использование в качестве испарительного элемента пористого материала в сочетании с особым видом горения - вибрационным - обеспечивает одинаково надежную и эффективную работу подогревателя как на газовом, так и на жидком топливах.

Формула изобретения

1. Устройство для пускового разогрева двигателя внутреннего сгорания, содержащее котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом и запорный топливный вентиль, отличающееся тем, что горелка выполнена в виде цилиндрической трубы, в которой размещен испаритель из металлического губчатого материала и предусматривает ее работу как на газовом, так и на жидком топливах.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь кольцевого пространства между стенкой трубы и испарителем горелки составляет не менее 1/4 и не более 1/2 площади поперечного сечения трубы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что горелка снабжена пусковым устройством, содержащим распылитель и воспламенитель соответственно с массовым и изолированным электродом для образования искрового разряда между ними, причем роль распылителя играет металлический губчатый материал.

РИСУНКИ

Рисунок 1