Пристрій для гомогенізації паливно-повітряної суміші в карбюраторному двигуні внутрішнього згорання

Устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси в карбюраторном двигате ле внутреннего сгорания, содержащее выполненные из сетки с мелкой ячейкой по лусферические чаши с кольцевыми крепеж ными буртиками в их основании, установленные в потоке смеси, отличаю щееся тем, что в каждой полусферической чаше выполнены центральное макроотвер стие, расположенное в вершине ее полусферы, и ряд боковых макроотверстий, центры которых размещены через равные промежутки на окружности полусферы, параллельной ее основанию и находящейся от него на расстоянии, равном 1/6 длины образующей полусферы, и диаметр которых равен длине стороны правильного многоугольника, вписанного в эту окружность, число сторон которого равно удвоенному количеству боковых макроотверстий, а площадь бокового макроотверстия в два раза больше площади центрального макроотверстия, причем полусферические чаши зеркально закреплены своими буртиками на обеих сторонах дроссельной заслонки, причем центры нижних боковых макроотверстий каждой чаши расположены в плоскости, перпендикулярной оси дроссельной заслонки и проходящей через ее середину, внешний диаметр буртиков равен диаметру дроссельной заслонки, а их внутренний диаметр выполнен меньшим диаметра смесительной камеры карбюратора на две толщины кольца крепежного буртика. С > О о Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к гомогенизаторам топливно-воздушной смеси двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Известно устройство [1], устанавливаемое внутри всасывающего коллектора ДВС на выходе карбюратора. В устройстве в качестве дорэспылителя горючего используются две решетки в виде металлических пластин с большим числом маленьких отверстий, параллельные стержни - из проволоки или сетки с количеством ячеек от 10 до 20 на 1 мм . Одна из решеток имеет форму цилиндра с открытыми торцами, а вторая - форму усеченного конуса с отверстием на его вершине. Усеченный конус соосно размещен внутри цилиндра и его основание методом пайки соединено с входным торцом цилиндра. Диаметр цилиндра и диаметр основания конуса равны и соответствуют диаметру смесительной камеры карбюратора. Высота цилиндра выбрана такой, чтобы при уста 9030 новке его во всасывающий коллектор его выходное отверстие на торце цилиндра пе рекрывалось плоской стенкой всасывающе го коллектора, т.е. имело с ним непосредственный контакт. Высота усечен- 5 ного конуса выбрана равной половине высо ты цилиндра, а площадь отверстия на его вершине берется равной 1:15-1:10 площади отверстия в его основании. Плоская стенка всасывающего коллектора, в которую упира- 10 ется выходной торец цилиндра, является об щей со стенкой канала выхлопа и обогревается выхлопными газами ДВС. Пре дусматривается, что в отдельных случаях для улучшения регулировочных характеристик 15 ДВС при резких изменениях числа оборотов двигателя, на поверхности цилиндра и кону са могут быть выполнены перфорационные отверстия площадью 1/4 площади отвер стия на вершине конуса. 20 Недостатком устройства является то, что оно не может быть применено на большинстве ранее выпущенных двигателях внутреннего сгорания из-за особенностей его построения и конструкции всасывающе- 25 го и выхлопного каналов ДВС, обеспечивающей подогрев сме.си выхлопными газами. Наиболее близким по технической сущности является устройство [2], выполненное на основе одной мелкоячеистой сетки, кото- 30 рой методом формовки придана форма чаши с наклонными краями и кольцевым фланцем в основании. Диаметр проволоки сетки чаши 0,01-0,02 дюйма, число ячеек 30-60. Отверстий на поверхности чаши нет, сетка - 35 сплошная.' Іаше может быть придана и форма полусферы. При сопряжении с карбюратором сеточная чаша с помощью прокладок устанавливается на патрубок всасывающего коллектора ДВС выпуклостью в сторону его 40 полости, т.е. по направлению движения воздушного потока. При использовании указанного устройства в сочетании с многокамерным карбюратором применяется блок из нескольких 45 сеточных чаш. Количество чаш, в этом случае, соответствует количеству смесительных камер в карбюраторе. Применение одинарной сеточной чаши 50 на выходе смесительной камеры карбюратора улучшает качество смесеобразования. Задачей изобретения является повышение эффективности гомогенизации топлив-новоздушной смеси на выходе 55 смесительной камеры карбюратора, в результате чего, повышается экономичность и мощность двигателей внутреннего сгорания и снижается токсичность их выхлопных газов. Постзеленная задача достигается тем, что в устройстве для гомогенизации топливно-воздушной смеси в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем выполненные из сетки с мелкой ячейкой полусферические чаши с кольцевыми крепежными буртиками о их основании, установленные в потоке смеси, согласно изобретению, в каждой полусферической чаше выполнены цеитоэльное макроотверстие, расположенное в вершине ее полусферы, и ряд боковых макроотверстий, центры которых размещены через равные промежутки на окружности полусферы, параллельной ее основанию и находящейся от него на расстоянии, равном 1/6 длины образующей полусферы и диаметр которых равен длине стороны правильного многоугольника, вписанного в эту окружноств, число сторон которого равно удвоенному количеству боковых макроотверстий, а площадь бокового макроотверстия в два раза больше площади центрального макроотверстия, причем полусферические чаши зеркально закреплены своими буртиками на обеих сторонах дроссельной заслонки, причем центры нижних боковых макроотверстий каждой чаши расположены в плоскости, перпендикулярной оси дроссельной заслонки и проходящей через ее середину, внешний диаметр буртиков равен диаметру дроссельной заслонки, а их внутренний диаметр выполнен меньшим диаметра смесительной камеры карбюратора на две толщины кольца крепежного буртика, В многокамерных карбюраторах число отдельных устройств гомогенизации топлисо-ооздушной смеси соответствует числу смесительных камер в карбюраторе, т.е. числу его дроссельных заслонок. Установкой на дроссельную заслонку карбюратора двух, зеркально сопряженных основаниями полусферических чаш, диаметр основания которых меньше диаметра смесительной камеры карбюратора, между стенками смесительной камеры и криволинейной поверхностью сеточных чаш образуется трубчатая полость с переменным поперечным сечением. При движении потока смеси через указанную полость в потоке возрастает скорость перемещения смеси и понижается давление, что способствует отклонению потока смеси к центру смесительной камеры и созданию макрозавихрений. Наличием на поверхности чаш макроотверстий, расположенных относительно друг друга определенным образом, обеспечивается: во-первых, снижение аэродинамического сопротивления сеточных чаш, проходящему через них потоку смеси, а, во 9030 вторых, способствует расслоению основно го продольного потока смеси на ряд отдель ных струй и созданию условий к их взаимному пересечению внутри чаши с про дольным потоком смеси. Наличием макроот- 5 ве р с ти я на ве р ш и н е каждой полусферической чаши обеспечивается от сос внешним потоком части смеси иэ внутрисеточиого пространства чаши и ее повторное распыление. 10 Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид устройства гомогенизации топливно-воэдушной смеси в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания и его размещение в смеситель- 15 ной камере карбюратора. Устройство содержит карбюратор 1, смесительную камеру карбюратора 2, дроссельную заслонку 3, ось вращения дроссельной заслонки 4, полусферические чаши 5 и 6 20 и полость всасывающего коллектора ДВС 7. (Положение дроссельной заслонки 3 на фигуре показано в положении "открыто"). ч На фиг.2 приведен общий вид полусферической чаши 5 (6), где на фиг.2а - вид на 25 чашу со стороны вершины полусферы, а на фиг.2б - вид на чашу 5 (6) сбоку. На фиг.2 показаны крепежный буртик чаши 8, центральное макроотверстие 9 на вершине полусферической чаши 5 (или 6) и ряд 30 макроотверстий 10, расположенных на боковой поверхности той и другой чаши параллельно их основанию. На фиг.З показан порядок закрепления полусферических чаш 5 и 6 на поверхности 35 дроссельной заслонки 3. Чаши 5 и 6 выполнены на коррозионно-стойкой металлической сетки с размером ячейки 0,2-0,5 мм и толщиной проволоки 0,1-0,4 мм. Крепежный Буртик 8 имеет вид кольца, внешний диа- 40 метр которого равен диаметру дроссельной заслонки 3, а внутренний - диаметру основания полусферы 5 или 6. Ширина крепежного буртика 8 равна 3-5 мм, а диаметр основания полусферы чаш 5 и 6 аыбран 45 меньшим внешнего диаметра крепежного буртика 8 (или диаметра дроссельной заслонки 3) на удвоенную толщину его кольца. В пересчете на диаметр смесительной камеры 2 диаметр основания чаш 5 и 6 выбирает- 50 ся равным 0,65-0,85 ее диаметра. Число макроотверстий 10, на боковой поверхности каждой из полусфер 5 и б берется равным 3 или 5 (опт.З), а их диаметр определяется диаметром основания полусферы чаш 5 и 6. 55 Диаметр макроотверстий 10 берется равным стороне правильного многоугольника, вписанного в окружность, проходящую параллельно основанию полусферы на расстоянии одной шестой длины ее дуги (под углом 30 от центра основания полусферы), когда число сторон многоугольника вдвое больше числа макроотверстий 10 на чаше. Диаметр макроотверстий 10 может быть определен по формуле: при наличии 3-х макроотверстий 10D = 0,866 ROCH, при наличии 5 макроотверстий D - 0,535 ROCH, где ROCH - радиус основания полусферы чаш 5 и 6, а коэффициенты 0,866 и 0,535 - результат перемножения косинуса 30° на табличное значение отношения стороны правильного вписанного в окружность многоугольника к радиусу этой окружности. Центральный угол между центрами макроотверстий 10 выбирается при 3-х макроотверстиях, равным 120°, а при 5 макроотверстиях - 72°. Диаметр макроотверстия 9, расположенного на вершинах полусфер чаш 5 и 6, определяется площадью единичного бокового макроотверстия 10 на чаше и берется равным или несколько больше диаметра условного круга, площадь которого вдвое меньше площади макроотверстия 10. Чаши 5 и 6 к дроссельной заслонке 3 крепятся крепежными буртиками 8 с помощью пайки, точечной сварки или путем пришивки буртиков 8 к диску дроссельной заслонки 3 тонкой проволокой или скобами. Для возможности закрепления чаш 5 и 6 на диске дроссельной заслонки 3 с помощью проволоки или скоб, по краю диска заслонки 3 делается ряд отверстий, диаметр которых определяется диаметром проволоки или скоб. Устройство для гомогенизации топливно-воздушной смеси работает следующим образом. В режиме наибольшей мощности ДВС дроссельная заслонка 3 карбюратора 1 полностью открыта, т.е. плоскость ее диска расположена вдоль оси смесительной камеры 2, Полусферические чаши 5 и 6, в этом случае, образуют внутри смесительной камеры 2 полную сферическую поверхность, разделенную дроссельной заслонкой 3 и пронизанную макроотверстиями 9 и 10. При продвижении потока смесив выходу из сме-, сительной камеры 2 поверхность сеточной сферы 5,6 создает потоку смеси некоторое аэродинамическое сопротивление. В связи с этим продольный поток смеси расслаивается на ряд новых потоков. Средняя часть потока, наиболее насыщенная каплями горючего, при встрече с сеткой сферы проникает через ее ячейки внутрь полусфер 5 и 6, где сохраняет прежнее направление движения. Капли горючего при этом дробятся ячейками сетки на более мелкие частицы, которые микрозавихрениями, возникающи 9030 ми за сеткой полусферы, активно перемешиваются. Вторая часть основного потока смеси проникает внутрь полусферических чаш 5 и б через верхние по направлению движения смеси макроотверстия 10, два из которых на каждой чаше расположены симметрично продольной оси смесительной камеры 2. При встрече со сферой 5,6 и входе в верхние макроотверстия 10 часть основного потока смеси раздваивается и в виде двух, сближающихся с большой скоростью и боль* шим углом струй, направляется в нижнее на полусфере макроотверстие 10. Часть смеси из той же чаши ответвляется в макроотверстие 9, находящееся на ее вершине. Образовавшиеся потоки смеси в чашах 5 и 6 при движении сталкиваются один с другим и пересекают внутренний продольный поток смеси в разных направлениях, что способствует образованию в чашах значительных завихрений. Внутренние завихрения интенсивно дробят остатки капель горючего в смеси и превращают их в туман. Третья часть основного потока смеси в полусферические чаши 5 и 6 не попадает, а движется вдоль стенок смесительной камеры 2. При движении эта часть потока смеси проходит через полость с переменным поперечным сечением, образуемую стенками смесительной камеры 2 и границами полусферических чаш 5 и 6. Поток смеси, проходя через узкость в указанной полости, ускоряется, о нем, в соответствии с законом Бернулли, понижается давление и смесь, обтекая поверхность чаш 5 и 6, отклоняется к центру смесительной камеры 2, где, пересекая другие потоки смеси, образует интенсивные турбулентные возмущения. Понижение давления в указанной полости приводит к отсосу части смеси из внутрисеточного пространства чаш 5 и 6 через мэкроотверстия 9 и ячейки сетки на их вершинах. Смесь, отсасываемая из макроотверстий 9 и поток смеси, огибающий с наружной стороны полусферы чаш 5 и б, взаимно пересекаются, притом с большой скоростью и под большим углом, близким к прямому углу. Такое пересечение потоков смеси в полости смесительной камеры 2 приводит, как и в области диффузора карбюратора 1, к дополнительному интенсивному дроблению и перемешиванию частиц горючего с воздухом. Этому же способствует и наличие за сеточной сферой 5,6 значительных турбулентных потоков. Работа устройства гомогенизации смеси в других режимах работы ДВС, в преде 8 лах его средней и полной мощности, в принципе сохраняется такой же, как и при полностью открытой заслонке 3, но с некоторыми отличиями. 5 В режимах, когда дроссельная заслонка 3 частично прикрыта и своей плоскостью экранирует наиболее удаленную по потоку смеси полусферу, происходит перераспределение потоков смеси между чашами 5 и 6. 10 Положение входных макроотверстий 10 на полусферах чаш 5 и б относительно продольного потока смеси в смесительной камере 2, также изменяется. При среднем положении дроссельной 15 заслонки 3 общий поток смеси через смесительную камеру 2 уменьшается и процесс гомогенизации смеси вполне обеспечивается одной, ближайшей по входу потока, полусферической чашей. В то же время в 20 формировании за устройством интенсивных турбулентных потоков, как и в предыдущем режиме работы, участвуют обе полусферы 5 и б и дроссельная заслонка 3, которые суммарно и воздействуют на проходящий про25 дольный поток смеси. Наименьшее влияние устройства гомогенизации на смесеобразование проявляется при работе двигателя в режиме "малый газ", т.е. когда дроссельная заслонка 3 зани30 мает в смесительной камере 2 поперечное положение и главный жиклер карбюратора в смесеобразовании не участвует. В этом режиме работы процесс смесеобразования в карбюраторе сохраняется штатным, но ка35 чество смеси в этом случае повышается. Вопервых, наличие на дроссельной заслонке 3 полусферических чаш 5 и 6 содействует отклонению потока смеси к центру смесительной камеры 2, т.е. переносу смеси е зону 40 наибольших завихрений, а во-вторых, выходное макроотверстие 10 верхней полусферической чаши в режиме "малый газ" будет находиться вблизи места истечения горючего и струя воздуха, вытекающая из макроот45 верстия 10, будет способствовать распылению горючего. Общий эффект гомогенизации топливно-воздушной смеси в ДВС предложенным устройством будет значительным, особенно 50 в режиме максимальной мощности. Это подтверждается тем, что при использовании устройства процесса гомогенизации смеси производится едва этапа. На первом этапе горючее в карбюрато55 ре 1 распыляется по штатной схеме его работы, а на втором этапе уже подготовленная карбюратором топливно-воздушная смесь устройством гомогенизации смеси повторно дораспыляется, перемешивается и переводится в мелкодисперсный туман. 9 Полученная смесь во всасывающем коллекторе ДВС дополнительно испаряется илпшшштш 9030 10 и более полно заполняет цилиндры двигателя. Фиг. 1 Г//////////// 77/7'/ff//Jff///'/// шлпіішиж 9030 .3 Упорядник VI Корольков Замовлення 4537 Техред М.Моргентал Коректор О.Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101