Сетчатый гомогенизатор горючей смеси обтекаемой формы
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, и может быть применено в двигателях всех типов с внешними устройствами дозирования и смешивания горючего с воздухом (кроме дизельных). Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики устройства без изменения основных габаритных размеров при снижении расхода материалов и расширить области возможного применения с получением максимального эффекта при эксплуатации двигателей. Устройство для подготовки горючей воздушно-топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания с внешними системами образования горючей смеси содержит сетку, установленную под приборами для дозирования и перемешивания топлива с воздухом. Устройство дополнительно выполнено обтекаемой формы в виде конуса с заоваленной вершиной или лекальной кривой, имеет один, два или более слоев, собираемых через прокладки. Края устройства опаяны или опрессованы термобензомаслостойким материалом. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, и может быть применено в двигателях всех типов с внешними устройствами дозирования и смешивания горючего с воздухом (кроме дизельных).
Устройство может быть установлено в любых двигателях вне зависимости от его применения - на транспортных средствах или в энергетических установках. Изобретение повышает мощность и КПД двигателей до 10 - 20% и экологические характеристики без изменения конструкции основных блоков и узлов при минимальных затратах на достижение эффекта.
Устройство для подготовки горючей воздушно-топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания содержит сетку - общую под распыляющим прибором над отверстием газоподводящего коллектора, или под трубами газоподводящего коллектора на каждый цилиндр для двигателей с дозированным распылением индивидуальными приборами. Сетка выполнена обтекаемой формы - конус с заоваленной вершиной или плавной лекальной кривой. Степень вытяжки определяется размерами места для монтажа при минимально возможном собственном сопротивлении. Сетка может иметь один или несколько слоев в зависимости от плотности самой сетки и соответственно рабочих характеристик. Края устройства упрочнены и герметизированы опаиванием или опрессовкой термобензомаслостойким материалом. Многослойное устройство собирается из сеток одинаковой формы.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.
Изобретение применяется в двигателях внутреннего сгорания всех типов с внешними приборами для дозирования и перемешивания топлива с воздухом, как бензина, так и газа.
Устройство может быть установлено в новых двигателях, находящихся в эксплуатации транспортных средств, а также в двигателях энергетических установок.
Известно устройство для подготовки воздушно-топливной смеси, содержащее сетку, установленную под карбюратором над входным отверстием газоподводящего коллектора двигателя (см. патент РФ №2166115, опубл. 27.04.2001).
Данное устройство выполнено на основе формы полушария или полушария и цилиндра при большей вытяжке, что не обеспечивает относительную равномерную плотность сетки в отношении поперечного сечения потока горючей смеси и высокое ее качество на всех режимах работы двигателя от холостого хода до максимальной нагрузки. Для получения гарантированного результата требуется установка устройства из двойной сетки с разной степенью вытяжки или повышения его сопротивления практически в 2 раза - до 110 мм в. ст. при расходе 250 м3/час воздуха. При этом устройство имеет не оптимальные характеристики по отклонению потоков смеси в отношении газоподводящих труб коллектора.
Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик устройства без изменения основных габаритных размеров при снижении расхода материалов и расширение области возможного применения с получением максимального эффекта при эксплуатации двигателей.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для подготовки горючей воздушно-топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания с внешними системами образования горючей смеси, содержащее сетку, установленную под приборами для дозирования и перемешивания топлива с воздухом, выполнено обтекаемой формы в виде конуса с заоваленной вершиной или лекальной кривой, имеет один, два или более слоев, собираемых через прокладки, при этом края устройства опаяны или опрессованы термобензомаслостойким материалом. Сетчатое устройство для подготовки горючей воздушно-топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания делается обтекаемой формы на основе конуса с заоваленной вершиной или плавной лекальной кривой типа эллипсоида, гиперболоида, параболоида с первоначальным углом отклонения от вертикали 0-45° и устанавливается под дозирующее и перемешивающее устройство в питающей системе двигателя, имеет один, два или большее количество слоев сеток одинаковой формы, причем края устройства для упрочнения и герметизации опаяны или спрессованы термобензомаслостойким материалом, а двух- или многослойные устройства монтируются через прокладки. Многослойные устройства могут применяться в случае, если собственная плотность сетки меньше оптимальной.
Перечень графических материалов:
на фиг. 1 представлено устройство с одной сеткой;
на фиг. 2 представлено устройство с двухслойной сеткой или большим количеством слоев, монтирующихся через прокладки.
На фиг. 1 изображено: входящий поток горючей смеси 1 попадает в рабочую часть одинарного сетчатого устройства 3 обтекаемой формы, где дробится на множество мелких струй и отклоняется в разные стороны с образованием исходящего потока 2. Для упрочнения и герметизации края устройства опаиваются или спрессовываются термобензомаслостойким материалом.
На фиг. 2 изображено: входящий поток 1 горючей смеси попадает в рабочую часть двух- или многослойного сетчатого устройства 3 обтекаемой формы, дробится два или больше раз на множество мелких струй до получения необходимых результатов и отклоняется в разные стороны с образованием исходящего потока 2. Для обеспечения необходимого рабочего зазора между слоями устанавливаются прокладки 4 из термобензомаслостойкого материала. Форма краев определяется особенностями посадочного места и монтажа. Положительный эффект от применения устройства 3 реализуется в процессе регулировки качества ГС прогретого двигателя на холостом ходу. По мере приближения состава гомогенизированной ГС к стехиометрическому, а сгорания к полному, число оборотов возрастает до 30% и более от первоначального. После завершения регулировки качества сгорания число оборотов холостого хода доводится до нормы уменьшением подачи горючей смеси в двигатель. Для получения необходимых результатов могут использоваться тахометр, газоанализатор выхлопных газов, запальная свеча-индикатор цвета пламени сгорания (с прозрачной вставкой).
Устройство работает следующим образом.
Выходящий от прибора первичного смешивания струйный поток горючей смеси 1, несущий аэрозоль топлива, в т.ч. капельно-жидкий и имеющий переменную скорость от 0 до 150 м/с, попадает на одно-, двух- или многорядное сетчатое устройство 3 обтекаемой формы, где жидко-капельные частицы растекаются по сетке и испаряются с нее под действием тепла и создаваемого двигателем вакуума. Паро- и газообразное топливо с воздухом проходит через сетку, дробится на множество мелких струй с внутренними завихрениями, где доиспаряется и перемешивается с образованием гомогенизированной смеси 2. Аэродинамически обтекаемая форма устройства 3 позволяет лучшим образом обеспечить поступление смеси 2 во все цилиндры, где происходит практически полное сгорание топлива. Современные устройства дозирования и смешивания горючего в воздухе при соответствующей регулировке позволяют поддерживать стехиометрический состав горючей смеси на всех режимах работы двигателей. Гомогенизированная горючая смесь сгорает с максимальной энергоотдачей при бесцветно-голубоватом цвете пламени во всех цилиндрах. Расход горючей смеси на единицу мощности уменьшается на 15-20% от первоначального при работе на низкооктановом бензине и до 10-12% при работе на газе. Максимальная мощность на рабочих оборотах увеличивается до 10-15%, т.к. сопротивление сетчатого устройства уменьшает максимальное количество подаваемой горючей смеси на 2,5-3%. Основная реализация мощности заключается в соответствующем увеличении крутящего момента двигателя при одинаковом открывании заслонки газа, что придает транспортному средству улучшенные динамические и эксплуатационные характеристики.
У хорошо отрегулированных двигателей на полном сгорании топлива значительно возрастает устойчивость вращения коленвала и биение числа оборотов не превышает 10 об/мин вместо известных 30-40 об/мин для холостого хода, а на рабочих оборотах устойчивость еще выше. Уменьшается вибрация и шумность двигателя, т.к. одновременно уменьшается нагрузка на выхлопную систему и глушитель. При сгорании гомогенизированной стехиометрической горючей смеси в выхлопных газах исчезает сажа, СО может снизиться до 0,1%, а СН до 0,03% для бензина. При работе двигателя на газе токсичность выхлопных газов еще ниже. Доля окислов азота NOx в выхлопных газах не возрастает, т.к. возрастает доля отработанных газов в рабочей смеси камеры сгорания при уменьшении общего времени сгорания. Улучшается холодный пуск двигателя при резком уменьшении забрызгивания свечей. Происходит уменьшение влияния топлива, не соответствующего сезону, на работу двигателя и снижается детонация при резком изменении рабочих нагрузок. В камерах сгорания не образуется нагар. Смазочные масла в двигателе меньше темнеют и дольше сохраняют рабочие характеристики. Перестают действовать известные изобретения как октан-корректор и многоимпульсная искра зажигания, т.к. вне зависимости от октанового числа бензина они сгорают практически одинаково быстро и полностью. Высокие экологические характеристики достигаются без каталитического дожига, который отбирает на себя до 10% мощности. Сетчатые устройства могут применяться в непрерывных химических процессах для перемешивания паро-газовых смесей, жидкостей разной вязкости, эмульсий и суспензий. При соответствующих свойствах материала сетки или нанесенного покрытия можно оказывать каталитическое воздействие на химически активные реагенты, а при подаче электрохимического потенциала на сетку в химически активной среде могут протекать электрохимические реакции. При этом минимальная поверхность круглых тел в отношении к диаметру равна π, или 3.14, при шероховатости поверхности - значительно больше. Сетчатые устройства могут собираться в кассету необходимого размера для получения нужных результатов. В процессе опытной эксплуатации автомобиля ГАЗ-3110 с форсированным от полного сгорания топлива двигателем ЗМЗ 402.10, работающего на бензине Аи 76-80, получены результаты: расход бензина на 100 км пробега по трассе составляет 9,5-10 л, по городу при скорости 30-70 км/ч 12,5-13 л, в условиях “пробок” при скорости 20-25 км/ч - 4,5 л/час. Время ускорения до 100 км/ч составляет 22-23 с.
У автомобиля ВАЗ “Нива” с двигателем 1,6 л с газобаллонной установкой увеличился дорожный пробег с 485-490 км до 540-550 км на одной заправке, где 40% приходится на город и 60% - на трассу за городом. Близкие результаты получены на автомобилях других марок и моделей, в т.ч. с поперечно установленным и V-образным двигателями. Значительно улучшается маневренность автомобилей - как ускорение, так и торможение двигателем.
Устройство для подготовки горючей воздушно-топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания с внешними системами образования горючей смеси, содержащее сетку, установленную под приборами для дозирования и перемешивания топлива с воздухом, отличающееся тем, что оно выполнено обтекаемой формы в виде конуса с заоваленной вершиной или лекальной кривой, имеет один, два или более слоев, собираемых через прокладки, при этом края устройства опаяны или опрессованны термобензомаслостойким материалом.
