Пристрій для гомогенізації паливоповітряної суміші у двигуні внутрішнього згоряння

(19) (II) два элемента распыления топливовоэдушной смеси, установленных соосно в проточном канале один в другом на выходе карбюратора, установочную пластину, расположенную по периметру проточного канала и уплотнительмые прокладки с центральными отверстиями для прохода топливовоздушной смеси, один из элементов распыления смеси которого выполнен в виде комплекта ромбовидных лепестков с общей вершиной, свободные концы которых, через равные угловые промежутки, закреплены на установочной пластине, причем длина их малых диагоналей ромба, по меньшей мере, равна расстоянию между двумя ближайшими вершинами двух соседних лепестков в комплек те, имеющему форму полуэллипсоилз (полусферы), о т л и ч а ю щ е е с я тем, что между установочной пластиной и первой со стороны входа смеси уплотнительной прокладкой размещена разделительная прокладка с центральным отверстием для прохода смеси, диаметр которого равен диаметру аналогии ного отверстия на установочной пластине, в котором, со стороны входа смеси, установлена сетчатая перегородка с криволинейной выпуклой поверхностью и крепежным Буртом о ее основаним, на поверхности которой по окружности, проходящей параллельно основанию криволинейной перегородки на уровне расположения малых диагоналей ромбовидных лепестков комплекта, выполнены мэкроотверстия, центры которых, относительно центральной оси комплекта лепестков, размещены через равные угловые промежутки, а по углу совмещены с положением больших диагоналей ромбовидных лепестков комплекта, при этом число макроотверстий на поверхности криволинейной перегородки и их размер по линии размещения их центров равны, соответственно, числу лепестков в комплекте и длине их малой диагонали ромба. Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гомогенизаторам топливовоэдушной смеси в двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Известны устройства, назначение которых направлено на улучшение смесеобразо вания в проточном канале двигателей внутреннего сгорания, например, устройства, описанные в Европейском патенте Ї\І? 0013185 (ЕП) М.кл. F 02 М 29/04, опубликованном в 1979 г. и в описании изобретения СССР № 1778348, М кл. F 02 М 29/04, опуб 14987 количеству смесительных камер о карбюраликованном в 1992 г. Европейский патент № торе. 0013185 (ЕП). Описано устройстпо, выполненное на основе одной мелкоячеистой сетК недостаткам устройства можно отнеки, которой придана форма чаши с сти следующее. Аэродинамическое сопронаклонными краями и с кольцевым фланцем 5 тивление сетки, проходящему потоку, в ее основании. Диаметр проволоки сетки сравнительно невелико, что приводит D месчаши 0.01-0,02 дюйма, число ячеек 30—10, тах перекрытия макроотяерстий одной переМакроатверстий па поверхности чаши нет, юрод к и участками сетки другой сетка сплошная. При сопряжении с карбюперегородки, к ограничению взаимных ператором сегочная чаша устанавливается на 10 ресечений потоков смеси в междусеточном патрубок всасывающего коллектора ДВС пространстве линзы и к снижению количествыпуклостью о сторону его полости. При исва макрозавихреиий за второй перегородпользовании устройства в сочетании с мнокой, что снижает эффективность гокамерным карбюратором применяется гомогенизации смеси. Устройство не полно^';ок из нескольких сеточных чаш. Количесг- 15 стью реализует заложенные в него возможпо чаш а отом случае соответствует количености. ству смесительных камер в карбюраторе Из известных устройсів наиболее близким к предлагаемому техническому решеНедостаток устройства - сраішмтельно нию является "Устройство для НЄ00/Ч.ШОЙ уровень гомогенизации топливовоздушной смеси. 20 гомогенизации топлииопоздушной смеси доигатечл внутреннего сгорания "ЛабиринтВ описании изобретения по аит.св. К" (Лабиринт Корольковых), описанное в а.с. СССР N: 1 778343 рассматривается усі ройсгСССР hh 1758267, М. кл. F 02 М 29/04, опубDO гомогенизации топливовоздушмои смеси ликованное в бюллетене № 32 от 30.08.1992 г. в ДВС, содержащее по меньшей мере дае суточные перегородки с криволинейной по- 25 Это устройство и принимаем за прототип данного изобретения. серхиостью, последовательно установлен ные в проточном канале топливовоздуішюи Усі ройстоо содержит два элемента рассмеси на пыходе смесительной клмеры карпыления топливовоздушной смеси ц виде бюратора. Переюродкям устройства придадвух комплектов ромбовидных лепестков, на форма полусферических чаш, с 30 размещенных по всасывающем канале ДВС крепеченым Оуртиком в основании попусфеcooctto один в другом с общим основанием ры и с макросгворс(и.'(ми па их боковой пона входе смеси, первому комплекту придана верхности. Сеточные перегородки-чаши форма полусферы, а второму, по потоку смевыполнены из мелкой сетги и разделены си, форма полузллипсоида; установочную *-е>*ду собой установочной прокладкой, имо- 35 пластину с центральным отверстием для ющей центральное отверстие дли проходи прохода смеси и две уплотнительмые про'„меси v.Q оси проточного канала. Макрооткладки, расположенные с двух сторон уставерстия на боковой поверхности чаши разновочной пластины, с центральными мещены своими центрами, относительно отверстиями. Диаметр отверстий для прохоцентральной оси полусферы, через раи-ше 40 да смеси на установочной пластине и на угловые промежутки по окружности, распоуллотиительных прокладках одинаков и выложенной на РЗСС1О51ШШ четверти длш;ы дубран раш 1ым диаметру выходного отверстия ги полусферы, параллельно ее основанию. смесительной камеры карбюратора. КоличеРазмер макроотверстий, расположенных ство таких отверстии па пластине и прокладг.допь линии окружности, выбран ранным' 45 ках равно количеству смесительных камер в длине хорды4 стягпозющей отрезок дуги, обкарбюраторе. Каждый комплект лепестков разованный делением окружности на удвоимеет от 3 до 6 лепестков, которые в центре енное число указанных мокростгтрстий, имеют общую вершину D виде технологичепричем полусферические перегородки отноской площадки. Количество лепесткоБ в обосительно друг друга повернуть! на угол, pan- SO их комплектах и углы между ними чь:й половине центрального угла, выполнены равными, причем длина малой заключенного между центрами двух соседдиагонали ромбовидного лепестка в каждом них какроотвирстий и в целом образуют для ко.-шлркто по меньшей мере равна расстояснеси аэродинамическую линзу. Устройство нию между двумя Олижайшими вершинами гомогенизации топливаеоздушнон смеси ус- 55 дчух соседних лепестков D этом комплекте, та на вливаете я на ДВС между выходным Оба комплекта лепестков своими свободныФлзнцем однокамерного пли двухкамерного ми концами закреплены через равные углокарбюратора и входным патрубком всасывавые интервалы на установочной пластине по ющего коллектора ДВС, причем количество периметру отерстил дня прохода смеси, линз В устройстве равно причем лепестки одного комплекта при уста 14987 новке на пластину смещены относительно лепестков другого комплекта на угол, равный половине угла между соседними лепестками одного комплекта. За счет разности длины больших диагоналей ромбовидных 5 лепестков первого и второго комплектов между лепестками комплектов образуется необходимый воздушный зазор, а за счет взаимного углового сдвига комплектов относительно друг друга для проходящей смеси 10 образуется лабиринт. Устройство устанавливается между фланцем карбюратора и патрубком всасывающего коллектора ДВС. Количество лепестковых лабиринтов, устанавливаемых в проточном канале двигателя, 15 равно количеству смесительных камер в карбюраторе, К недостаткам устройства можно отнести следующее. Гомогенизация топливоздушной смеси устройством наиболее 20 эффективно осуществляется при работе ДВС на средней и максимальной мощности, когда дроссельная заслонка карбюратора полностью или почти полностью открыта В этих режимах воздействие турбулентных по- 25 токов в лабиринте на топливоаоздушную смесь наибольшее. При запуске ДВС и работе двигателя на малых оборотах дроссельная заслонка карбюратора прикрыта. В этом режиме топливовоздушная смесь проходит 30 через щель между дроссельной заслонкой и стенкой смесительной камеры карбюратора и движется вблизи мест крепления ромбовидных лепестков к установочной пластине. В этих местах у лепестковых комплектов от- 35 сутствует взаимное перекрытие лепестков и между их концами образуются воздушные промежутки, где воздействие завихрений на проходящую смесь будет ослаблено. За счет этого гомогенизация смеси устройством в 40 этом режиме снижается, что приводит к снижению экономичности и экологичности ДВС. Наличие указанных воздушных промежутков частично сказывается и при работе ДВС на максимальной мощности, что не же- 45 лательмо. Кроме того, наличие а устройстве*двух комплектов разной формы (полусфера и эллипс) увеличивает количество необходимой оснастки для их изготовления, что также не- 50 желательно. Указанное и является недостатками прототипа. Задачей, решаемой данным изобретением, является устранение перечисленных недостатков прототипа с целью дальнейше- 55 го повышения как экономичности так и мощности карбюраторных ДВС во всех режимах его работы (до 25-30%) при использовании предлагаемого технического решения, а также с целью снижения токсичности выхлоп ных газов двигателя при его работе на малых оборотах. Кроме того изобретением решается задача улучшения технологичности изготовления устройств гомогенизации топливовоздушной смеси, сокращения количества необходимой оснастки и материалов для их изготовления, т.е. и удешевления. Указанная задача решается тем, что в устройство гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащем по крайней мере два элемента распыления смеси, установленных соосно в проточном канале на выходе смесительной камеры карбюратора, установочную пластину, расположенную по периметру проточного канала и уплотнительные прокладки с центральными отверстиями для прохода топливовоздушной смеси, при этом один из элементов распыления смеси выполнен в виде комплекта ромбовидных лепестков с общей вершиной, свободные концы которых, через равные угловые промежутки, закреплены на установочной пластине, причем длина малых диагоналей ромба лепестков, по меньшей мере, равна расстоянию между двумя ближайшими вершинами двух соседних лепестков в комплекте. Комплекту лепестков п целом придана форма полуэллипсоида или полусферы (когда отношение полуосей эллипсоида равно единице). Между установочной пластиной и первой по входу топливовоздушной смеси уплотнительной прокладкой размещена разделительная прокладка с центральным отверстием, диаметр которого равен диаметру аналогичного отверстия на установочной пластине В центральное отверстие разделительной прокладки, со стороны входа смеси, установлена сетчатая перегородка с криволинейной поверхностью и крепежным буртом в основании, на боковой поверхности которой по окружности, проходящей параллельно основанию перегородки на уровне расположения малых диагоналей ромбовидных лепестков комплекта, выполнены макроотверстия, центры которых размещены, относительно центральной оси комплекта, через равные угловые промежутки и совмещены по углу с положением больших диагоналей ромбовидных лепестков. Число макроотверстий и их размер по линии размещения их центров на боковой поверхности сетчатой перегородки раоны. соответственно, числу лепестков в комплекте и длине малой диагонали ромбовидных лепестков, Сетчатая перегородка может быть выполнена в виде чаши, которой придана форма полусферы с крепежным буртом в основании или в виде прямого усеченного 14987 конусас днищем и буртом для крепления. На неошине криволинейной перегородки может быть сделано дополнительное макроотоерстие, центр которого совпадает с центральной осью комплекта лепестков. Уплотшпельные и разделительная прокладки в устройстве выполнены из электронепроводящего материала, например из паронита. а установочная пластина снабжена внешним оыступом для подключения к ней напряжении от первичной обмотки катушки зажигания д в е На фиг.1 показано место соединения устройства со смесительной камерой карбюратора и всасывающим коллектором ДВС, а также порядок поэлементного размещения составных частей устройства применительно к однокамерному карбюратору. На фиг.2 показана криволинейная сетчатая перегородка, выполненная в аиде: а) полусферический чаши с крепежным буртом в основании; б) прямого кругового усеченного конуса с днищом в верхнем основании конуса и с крепежным буртом в его нижнем основании. На фиг.1 изображены: устройство 1. карбюрптор 2, всасывающий коллектор ДВС 3, а также, входящие п устройство 1, комплект пепеегков 4 в форме полузллипсоида (полусферы), установочная пластина 5, для крепления лепестков комплекта 4, криволинейная сетчатая перегородка 6, разделительная прокладко 7 и две уплотнительные прокладки 8 и 9. Нйфиг.2 показаны, имеющиеся на перегородке 6, крепежный бурт 10 и макроотоерстия 11. В комплект 4 входят от 4 до 8 идентичных ромбовидных лепестков с общей пяршиной о виде технологической площадки диаметром 3-3,5 мм. В каждом свободном конце лепестков комплекта 4 имеется крепежный ус, используемый для крепления ромбовидных лслесткоз на установочной пластине 5. Длина крепежного уса 4 6 мм. В целом комплекту лепесі коо 4 придана форма полуэллипсоида, отношение полуосей в котором, большей к меньшей, равно 1-1,2 (при отношении, равном 1, полуэлилсоид переходит в полусферу). Диаметр основания комплекта 4 рааен диаметру центрального отверстия на установочной пластине 5. Комплект лепестков 4 выполняется из коррозионно-стойкого материала, нейтрального к воздействию на него бензина и других фракций нефти, например из металлического листа толщиной 0,3-0,6 мм (латунь, н е р ж а в е ю щ а я сталь) или из пластмассы, отвечающей тем же требованиям. Металлическая установочная пластина 5 также изготавливается из листа толщиной 0,3-0,6 мм. На пластина 5 сделано централь 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ное отверстие длч прохода смеси, по периметру которого, через равные угловые интервалы, закрепляются свободные концы ромбовидных лепестков комплекта 4. Количество и размер центральных отверстий на установочной пластине 5 соответствуют количеству и размеру выходных отверстий смесительных камер на фланце карбюратора 2. Криволинейная сетчатая перегородка 6 выполнена из пластины с большим числом небольших сквозных отверстий на ее поверхности, например из коррозионно-стойкой металлической сотки с размеров ячейки 0.20,5 мм и толщиной прополоки 0,3-0,5 мм. Сетчатая перегородка 6 выполняется в виде полусферической чаши или о виде прямого усеченного кругового конуса с днищем в его верхнем основании. Диаметр нижнего основа пил криволинейной перегородки 6 выбирается равным диаметру центрального отверстия для прохода смеси на установочной пластине 5 и разделительной прокладке 7. В нижнем основании перегородки 6 отформован крепежный бурт 10 шириной в 4-6 мм, а на ее криволинейной поверхности сделаны макроотверстия 11 в виде ромба, эллипса или овала с отношением осей, большей к меньшей, D пределах 1.5-3,4. При выполнении криволинейной перегородки 6 в виде прямого усеченного конуса с днищем, высота конуса и радиус его верхнею основапил (днища) выбираются риьнымп произведению радиуса его нижнего основания на синус и косинус 45-50 град., соответственно. Макроотверстия 11, в этом случае, на поверхности конической чаши 6 выполняются с учетом тех же требований, что и для полусферической чаши, однако центры малых осей макроотверстий 11 размещаются па окружности, образованной пересечением боковой поверхности конуса плоскостью его верхнего основания (днища). В этом случае малая ось каждого макроотверстия 11 является линией, которой ею площадь делится на две рапновеликие части, одна из которых располагается на боковой поверхности конуса, а вторая на его днище, Для установки необходимого воздушного зазора между сетчатой перегородкой 6 и комплектом лепестков 4 используется разделительная прокладка 7 толщиной 2-3 мм. Толщина уплотнительных прокладок 8 и 9 1-2 мм. При наличии между перегородкой 6 и комплектом лепесткоп4 воздушного зазора и совмещении больших осей (полуосей) макроотверстий 11 на криволинейной перегородке б, по углу, с положением больших диагоналей на лепестках комплекта 4, для потока топливовоздушной смеси, проходящего через устройство 1 создается сетчато 14987 лепестковый лабиринт, в котором пролет капель вне сетки перегородки 6 исключается. Устройство работает следующим образом. Топливовоздушная смесь из смеситель- 5 ной камеры карбюратора 2 поступает на вход устройства гомогенизации 1 со значительным содержанием в ней капель горючего. При встрече потока с криволинейной перегородкой 6, имеющей разное попереч- 10 мое сечение вдоль проточного канала и ряд макроотверстий 11 на ее поверхности, поток смеси расслаивается по скорости, отклоняется к центру и делится на ряд струй. Из-за различия масс капель горючего и воздуха 15 увеличивается относительная скорость воздуха у поверхности капель, что приводит к их частичному разрушению. Дроблению капель способствует и малый размер отверстий на криволинейной перегородке 6, 20 которые по размеру сравнимы или значительно меньше капель горючего о смеси. Этому же способствуют и многочисленные микрозавихрения и потоки, возникающие за перегородкой 6. Дальнейшее повышение ка- 25 чества смесеобразования осуществляется в пространстве между сеткой перегородки 6 и лепестками комплекта 4 лабиринта, а также на его выходе, где формируются взаимно пересекающиеся потоки смеси и мощные 30 макро- и микрозавихрения. В сеточно^лепеCTKODOM лабиринте устройства 1 все воздушные промежутки между лепестками комплекта 4, включая и промежутки у мест крепления ромбовидных лепестков в уста- 35 нопочной пластине 5, перекрываются сеткой криволинейной перегородки 6, а расположенные на ней макроотверстия 11 - лепестками комплекта 4. При таком построении лабиринта в устройстве 1 исключается про- 40 рыв части потока смеси через воздушные промежутки между лепестками комплекта 4, когда при работе ДВС на малом газу основной поток смеси перемещается вблизи сте 10 нок проточного канала, чем и устраняется основной недостаток прототипа. В других режимах работы ДВС продольный поток топливовоздушной смеси, проходя через криволинейную перегородку 6 о районе размещения макроотверстий 11, делится на ряд меньших потоков, которые при встрече с ромбовидными лепестками комплекта 4, изменяют направление своего движения и пересекая основной поток смеси, сталкиваются друг с другом, образуя мощные турбулентные образования, интенсивно воздействующие на проходящую смесь, Кроме того, за счет сферичности ометаемой поверхности лабиринта все выходящие из него вихревые потоки отклоняются к центру проточного канала, где топлиповоздушнэч смесь интенсивно перемешивается, испаряется и о виде однородной парообразной массы поступает во всасывающий коллектор ДВС. Гомогенизация смеси способствует более полному наполнению цилиндров ДВС смесью и ее полному сгоранию, что в свою очередь способствует экономичности двигателя и снижению токсичности его выхлопных газов. Возрастает и мощность двигателя. Известно, что при электризации одноименные заряженные частицы взаимно отталкиваются, что препятствует их укрупнению в последующем. Это свойство может быть использовано для стабилизации гомогенизированной смеси при прохождении ее через всасывающий коллектор ДВС. Для электризации смеси на внешний выступ (лепесток) установочной пластины 5 может быть подключено напряжение от первичной обмотки катушки зажигания ДВС. Подключение напряжения производится через последовательно включенные резистор и диод с высоким обратным напряжением пробоя. В других случаях лепесток может быть заземлен на корпус ДВС. 14987 2 'ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZL Фиг. / a Упорядник Замовлення 4161 Фиг.і Техред М.Моргєнтал 6' Коректор А. Обручар Тираж Підписне Держание патентно відомство України, 254655, ГСП, Киїо-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101