Пристрій гомогенізації паливно-повітряної суміші для двигуна внутрішнього згорання

УКРАЇНА 01) (19) (ІЗ) F 02 М 29/04 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ГОМОГЕНІЗАЦІЇ ПАЛИВНО-ПОВІТРЯНОЇ СУМІШІ ДЛЯ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ 1t _ ^ (20)94321730,23.07.93 (21)4741698/SU (22)29.09.89 (46)30.09.96. Бюл. №3 (56) 1. Патент ЕПВ hh 0013185, • * кл. F 02 М 29/04, опублик. 1979. 2. Патент США № 4114580, кл. F 02 М 29/04, опублик. 1978. 3. Патент ФРГ № 2525086, кл. F 02 М 29/04, опублик. 1975. (71) Науково-дослідний інститут "Квант" (72) Корольков Микола Васильович, Корольков Юрій Миколайович (73) Корольков Микола Васильович (UA) (57) 1, Устройство гомогенизации топливовоздушной смеси для двигателя внутренне го сгорания, содержащее, по меньшей мере, две сетчатые перегородки с криволинейной поверхностью и крепежным буртом, после довательно установленные в потоке топли во воздушной смеси на выходе смесительной камеры карбюратора, отли чающееся тем, что сетчатые перегородки выполнены полусферическими и установле ны с образованием аэродинамической лин Изобретение относится к области машиностроения или более конкретно к производству карбюраторов для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), используемых в различных областях народного хозяйства и работающих на бензине. Известно большое число различных устройств и способов направленных на повышение качества смесеобразования в карбюраторах разного типа, на повышение экономичности и мощности двигателей зы, на боковых поверхностях сетчатых перегородок выполнены макроотверстия, центры которых относительно главной оси линзы размещены с равными угловыми промежутками по окружности, расположенной на расстоянии четверти длины дуги полусферы параллельно ее основанию, а их размер вдоль линии окружности выбран равным длине хорды, стягивающей отрезок дуги, образованный делением окружности на удвоенное число отверстий, причем полусферические перегородки повернуты относительно друг друга на угол, равный половине центрального угла, заключенного между центрами двух соседних макроотаерстий, а перегородки разделены между собой при помощи дополнительной установочной прокладки с центральным отверстием по оси линзы, диаметр которого выполнен равным диаметру основания полусферической перегородки. С 2. Устройство по п.1, отличающеес я тем, что установочная прокладка выполнена из электронепроводящего материала. внутреннего сгорания или на снижение токсичности их выхлопных газоа. В патенте [1] описано устройство, устанавливаемое между выходным фланцем карбюратора и патрубком всасывающего коллектора ДВС. Устройство выполнено на основе сеточной чаши с наклонными краями и кольцеобразным буртиком в ее основании, отформованной из сетки с мелкой ячейкой (диаметр проволоки 0,01-0,02 дюйма, число ячеек 30-60). Макроотверстий на О 9045 поверх нос ти чаш и но т, Се точная чаш а К недос таткам ус тройс тва можно отнести своею выпуклос тью устанавливаетс я в пат- его неу ниверс альнос ть по использованию . ру бок вс асывающего коллектора ДВ С, г. е, Ус тройс тво не льзя у с тановить на по направлению движения воздуш ного по- больш инс тве ДЗС, из-за ос обеннос тей по-5 тока. Чаш а на патру бке коллектора закреп- с троения их карбюраторов и конс трукции ляетс я прок лад ками и ко льцеобр азным вс ас ывающ его и вых лопного коллектора Буртиком. В час тных случаях сеточной чаше двигателя и необх одимос ти подогрева смеси может быть придана форма полус феры или вых лопными газами. Это ограничивает его конус а. При использовании ус тройс тва со- широкое распрос транение в автомобивмес тно с многокамерным карбюратором 10 лкс троении. применяетс я блок из нескольких отформоНаиболее б лизким к пред лагаемому ванных сеточных чаш. техническому реш ению можно отнес ти ус тЭкс периментальная проверка показаройс тво, описанное в патенте [3] , которое ла, что с еточная чаш а в виде с такана с напринято за прототип. клонными краями или полус феры улучшает 15 В с оответс твии с патентом ус тройс тво смес еобразование карбюратора и эконодораспыления смес и д ля д вигателя вну тмичнос ть ДВ С, но значительно меньше чем реннего сгорания ус танавливаетс я межд у другие более с ложные ус тройс тва того же флянцем карбюратора - и вход ным патру бназначения. ком вс ас ывающего коллектора ДВ С. Ус т20 ройс тво с од ержит две, ус танавливаемые В патенте [ 2] опис ано ус тройс тво, ус тадруг на друга, металлические плас тины с навливаемое внутрь вс асывающего коллек отверс тиями и уплотиитепьиые прок ладки. тор а ДВ С н а в ых од е к ар бю ра тор а, в Центральное круглое отверс тие д ля прохокотором в качес тве дополнительного распыди смеси у плас тин и прокладок имеет д иалителя горючего ис пользу ется д ве решетки 25 метр 28 мм. Другие отверс тия используются определенной формы, выполненные из медля прох ода крепящ их болтов. Кромки центаллических пластин с большим числом мелтральных отверстий на пластина:; имеют отких отверс тий, прово лок и и ли с е тки с гибы, которые в с боре ус танавливаются в количеством ячеек от 10 до 20 иа 1 мм . Одна противоположные с тороны. Между метализ решеток имеет форму цилиндра с откры- 30 лическйми плас тинами размещ ены две ретыми торцами, а вторая - форму усеченного шетки, имеющие плоско-выпуклую форму и конуса с отверс тием на ого вершине. К онус направленные своими сьпукл ос тями 0 просоосно помещен вну трь цилиндре. Диаметр тивоположные с тороны. Р ешетки перекрыцилинд ра и диаметр основания конус а рав вают центральное отверстие металлических ны и со с тороны вх од а смес и с оед инены 35 плас тин и образуют между собой полос ть, пайкой, выс ота цилинд ра выбрана такой, высота которой 12 мм. В образованной почтобы при его ус тановке во вс ас ывающий лос ти размещ аются металлические шарики коллектор его выходное отверс тие перекрыдиаметром 3,2 мм. Число шариков в полости валось плоской стенк ой всас ывающего колне менее 3-х, которые и выполняют роль л е к то р а , т. е. им е л о бы с н и м 40 распыляющего бензовоздушную смесь эленепосредс твенный контакт. Выс ота усеченмента. Реш етки, образующие полос ть д ля ного конуса выбрана павной половине высоразмещения шариков, имеют крупную яч ейты цилинд ра, а площздь отверс тия на его ку и а основном выполняю т роль фиксатора вершине выбирается равной 1:15, 1:10 (опт. положении шариков в рабочем канале сме1:12) площад и отверс тия в его ос новании, 45 сеобразования. Улучш ение смесеобразоваразмер которого равен диаметру смесительния в указанном ус тройс тве д ос тигается ной каморы карбюратора. Плоская с теика тем, что при прохожд ении смеси через ревсас ывающего-коллектора, в которую упишетки с шариками, за шариками образуется раетс я выход ной торец цилинд ра, является поток турбу лентных завих рений, которые и общей с каналом вы хлопа ДВ С и обогрева- 50 обеспечивают дополнительное рас пыление ется выхлопными газами двигателя. Предускапель горючего в смес и. матривается, что в отдельных случаях, для К нед ос таткам указанного ус тройс тва улучш ения регу лировочных х арактерис тик можно отнес ти с равнительно небольшу ю ДВС при резких изменениях числа оборотов э ффективнос ть улучш ения смесеобразовадвигателя, на поверхнос* и цилиндра и кону- 55 ния. За пред метами, имеющими форму шаса могут быть сделаны небольшие перфорара, ту рбу лентны е потоки нед ос та точно ци он ны е о тве рс ти я, п лощ ад ь ко тор ых интенс ивны. Шар имеет дос таточно х оровыбирается равной 1/4 площад и отверс тия шую обтекаемос ть и ту рбулентный поток за на вершине ус еченного конуса. ним имеет узкую, слабо выраженную форму. Для создания более интенсивных з а вихре 9045 ний потребуется разместить в полости между решетками значительное число шариков, но при этом рабочее сечение смесительного канала ДВС перекроется шариками, а это нарушит нормальную работу карбюратора. При работе на малом газу влияние шариков на смесеобразование будет минимальным. Для нормальной работы устройства ось смесительной камеры карбюратора должна занимать вертикальное положение иначе шарики скатятся к краю полости и не будут участвовать в смесеобразовании. Устройство не универсально по использованию и не может устанавливаться на любых карбюраторных ДВС. Задачей, решаемой изобретением, является улучшение гомогенизации топливовоздушной смеси на выходе смесительной камеры карбюратора и, следствие этого, повышение экономичности и мощности двигателя внутреннего сгорания и снижение токсичности его выхлопных газов. Устройство позволяет, за счет улучшения гомогенизации смеси на выходе карбюратора, повысить экономичность и мощность двигателя на 18-20%, снизить токсичность выхлопных газов в 1,5 и более раза, перевести часть автомашин, находящихся в эксплуатации, на потребление бензина с меньшим октановым числом, например, перевести с бензина АИ-93 на бензин А-76. Устройство разрешает использовать более дешевые сорта бензина и повысить при этом экологическую чистоту окружающей среды. Указанное достигается тем, что устройство гомогенизации топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержит по меньшей мере две сетчатые перегородки с криволинейной поверхностью и крепежными буртами в основании, последовательно установленные в потоке бен зо воздушной смеси на выходе смесительной камеры карбюратора, при этом сетчатые перегородки устройства выполнены полусферическими в виде полусферических чаш и установлены относительно друг друга с образованием аэродинамической линзы. На боковых поверхностях сетчатых перегородок выполнены макроотверстия, центры которых, относительно главной оси линзы, размещены с равными угловыми промежутками по окружности, расположенной на расстоянии четверти длины дуги полусферы, параллельно ее основанию, а их размер, вдоль линии окружности, выбран равным длине хорды, стягивающей отрезок дуги, образованный делением окружности на удвоенное число макроотверстий, причем полусферические перегородки повернуты относительно друг друга на угол, равный половине центрального угла, заключенного между центрами двух соседних макроотверстий, а полусферические перегородки (ча-5 ши) разделены между собой при помощи дополнительной установочной прокладки с центральным отверстием по оси линзы, диаметр которого выполнен равным диаметру основания полусферической перегородки. 10 Для изоляции устройства гомогенизации от корпуса двигателя и карбюратора его уплотнителькые и установочная прокладки выполнены из электроне проводящего материала. 15 Устройство гомогенизации топливовоздушной смеси устанавливается на ДВС между выходным фланцем однокамерного или многокамерного карбюратора и входным патрубком всасывающего коллектора 20 ДВС, причем количество аэродинамических линз, входящих в устройство, равно количеству смесительных камер карбюратора, а форма установочной и уплотнительных прокладок, размер и количество отверстий на 25 них соответствует форме и размеру отверстий, имеющихся на выходном фланце карбюратора. Приданием сетчатым перегородкам, составляющим аэродинамическую линзу, 30 формы полусферы и наличием на их боковой поверхности значительных по размеру макроотверстий, обеспечивается значительное снижение аэродинамического сопротивления полусферических перегородок проходя35 щему через них потоку толлиаовоздушной смеси и образование ка их выходе значительных макро- и микротурбулентных завихрений (площадь поверхности полусферы в 2 раза больше площади ее основания). 40 Размещением между полусферическими перегородками установочной прокладки, заданной толщины, обеспечивается необходимый воздушный промежуток между поверхностью перегородок, а размеще45 нием на их боковой поверхности равного числа мэкроотверстий через равные угловые промежутки и последующим поворотом полусферических перегородок относительно друг друга на половину величины цент50 рального угла между центрами двух соседних макроотверстий на полусфере, обеспечивается взаимное перекрытие макроотверстий одной перегородки участками сетки другой полусферической перегород55 ки. Этим обеспечивается расщепление основного потока смеси на выходе карбюратора на ряд меньших потоков (струй) и появление в междусеточном пространстве 9045 аэрод инамической линзы, пересек ающихся топливоиоздушных струй, В целом наличие в устройстве гомогенизации топливовоэдушной смеси ряда новых отличительных признаков, присущих только данном техническому решению, обеспечивает более э ффективну ю гомогенизацию смеси из выход е карбюратора по сраонению с прототипом и аналогами. На фиг.1 показан разрез общего вида устройс тва гомогенизации топливовоэдушной смеси и мес та его размещения в канале смес еобразования двигателя вну треннего сгорания, где 1 -ус тройс тво гомогенизации смеси (аэрод инамическая линза), 2 - карбюратор, 3 - всас ывающий коллектор ДВС, 4 и 5 - полус ферические перегородки, 6 - ус тановочная прокладка, 7 и 8 - уплотнительные прок ладки ус тройс тва. На фиг. 2 показан вид устройс тва гомогенизации топпивовоздуш ной смеси, выполненного в форме двояк овогну той (2а) и д вояковыпу клой (26) аэ род инамичес кой линзы с оответственно. Из фиг.2в аэрод инамическая линза 1 показана со с тороны выходного потока смеси. На фиг.З привед ен общий вид устройс тва гомогенизации топливовоздушной смес и 1 д ля однокамерного (За) и двухкамерного (36) карбюраторов, выполненных в виде законченной с борки из аэ род инамичес кой пид еы и проклад ок 7, 6, 8. В ус тройс тво гомогенизации топливоаоздушной смес и 1 еходят две полус ферические перегородки (чаши) 4 и 5, установочная прок ладка 6 и две уплотнитог.; ные прокладки 7 и 8. В основании полус ферических перегород ок 4 и 5 •имеетс я крепежный бурт 9. а на их боковой поверх нос ти ряд макроотверс тий 10. На вершине полус феры 5 может быть дополнительноемакроотверс тие 11. Изобретение осущес твляется с ледую щим образом. Полус ферические перегород ки 4 и 5, сос тавляющие аэ род инамичес кую линзу 1, отформованы из коррозионнос тойкой с етки с размером яч еек 0, 2-0,6 мм и , имеют форму полус ферической чаши 9 в их основании. Ширина крепежног о бурта 9 выбирается равной 3-5 мм и определяется конс тру к тивн ым и ос о б енн ос тям и фл а нц а карбюратора 2. Полус ферическая перегородка 4, рас полагаемая в аэ род инамичес кой линзе 1 с о с тороны с мес ительной камеры карбюратора 2, может быть выполнена из сетки с более мелкой ячейкой, чем полус ферическая перегородка 5. На боковой поверхнос ти каждой полус ферической перегородки 4 и 5 по окружнос ти, лежащей параллельно их основанию, на расс тоянии четверти д лины дуги ее полус феры, через 8 равные угловые промежу тки относ ительно оси линзы сделано равное чис ло макроот%ерстий 10 (от 2 до 4) в виде круга, овала (эллипса) или многоугольника. 5 Диаметр круглых макроотверс тий 10 на боковой поверхнос ти полус ферической перегородки может быть вычис лен по форму ле: D = 2 г sin 10 а . где г - рад иус окружнос ти, на которой размещаются центры макроотверс тий 15 а - цен тр альный у гол межд у центр ами двух соседних макроотверстий 10 на поверхности полус ферической перегородки 4 или 5. При э том радиус г, указанной окружно20 с ти, опред еляетс я как произведение радиу са ос н ов а н и я п о л у с фе р и ч ес к о й перегородки на косинус 45° (четверть длины дуги полус феры относительно ее центра составляет 45^. 25 При на личии н а боковой поверх нос ти кажд ой полус ферической перегородки 4 или 5З-х-4-х макроотверс тий 10 форма мак роотоерс тий может быть овал (эллипс) с отн ош ен и е м бо л ьш о й ос и к ме н ьш ей о 30 пред елах 1, 5-2, причем д лина малой ос и овала макроотверс тия 10 беретс я равной диаметру аналогичного кру того макроотверстия 10 для той же полус ферической перегород ки. Б ольш ая ос ь овального 35 макроотверс тия 10 при э том размещается вдоль дуги полус феры перегородки от вершины к ее основанию. Кроме того, на верш ине полу с феричес кой перегород ки 5, расположенной со с тороны всас ывающего 40 коллектора 3, может быть сделано дополнительное макпоотверс тие 11, центр которого совпадает с центральной осью полус ферической перегородки 5, Диаметр этого мак роотверс тия выбираетс я равным 0,18-0, 2 45 диаметра ос нования полус феры перегородки 5. Если чис ло макроотверс тий 10 на боков ой п ов ерх нос ти п о лу с фе р ичес к о й перегородки 5 равно 2, то макроотверс тие 11 на ее вершине отсутс твует, 50 Для п олу чен ия межд у с еточного в оздушного промежу тка между полус ферическими перегородками 4 и 5 прокладывается установочная прокладка 6. Толщина установочной прокладки 6 выбирается для двояко55 вогну той аэрод инамической линзы равной 0,15-0,35 диаметра основания полус ферических перегородок, з д ля двояк овыпуклой линзы 0,8-1,5 мм. Для уплотнения мес т соединения полус ферических перегородок 4 и 5 с фланцем карбюратора 2 и патру бком 9045 10 киваются, Это обеспечивается благодаря всасывающего коллектора 3, используются выбранному размещению макроотверстий уплотнительные прокладки 7 и 8, толщина 10 на поверхности полусферических перекоторых выбирается равной 1-2 мм. Уплотгородок 4 и 5 и перекрытию макроотверстий нительные прокладки 7 и 8 и установочная прокладка б изготавливаются из электро- 5 10 на перегородке 4 участками сетки перегородки 5 и наличию между перегородками непроводящего материала, из пэронита и воздушного промежутка. изолируют полусферические чаши 4 и 5 от Потоки смеси, выходящие из макрооткорпуса карбюратора 2 и патрубка всасываверстий 10 перегородки 4 за счет разных ющего коллектора 3. При сборке устройства гомогенизации топливовоэдушной смеси 10 локальных сопротивлений в междусеточном пространстве, раздваиваются и, пересекая прокладки 7, 6 и 8 могут склеиваться в едиосновной продольный поток под большим ную конструкцию. Аэродинамическая линза углом, устремляются с большой скоростью устройства гомогенизации топливовоздушв макроотверстия 10 перегородки 5. В этом ной смеси работает следующим образом. Топливовоздушная смесь из смесительной 15 случае в междусеточном пространстве аэродинамической линзы 1 возникают аэрокамеры карбюратора 2 поступает на подинамические силы, воздействующие на лусферические перегородки 4 и 5 (фиг.1) топливовоэдушную смесь. Под суммарным устройства и за счет их кривизны и наличия на воздействием на смесь аэродинамических их поверхности значительных по размеру мзкроотверстий 10, продольный поток смеси, 20 сил на входе, выходе и в междусеточном пространстве аэродинамической линзы 1, за счет разного аэродинамического совключая и мощные турбулентные потоки во противления в сечении перегородок 4 и 5, всасывающем тракте ДВС, частички горюрасслаивается по скорости и искривляется. За чего в смеси превращаются в мелкодисперсчэт различия массы воздуха и капель > горючего, т.е. их разной инерционности, 25 сный туман и интенсивно испаряются. Гомогенизация смеси способствует более увеличивается относительная скорость равномерному наполнению цилиндров между поверхностью капель и воздухом. ДВС смесью. Кроме того, при прохождении Возникают условия интенсивного дробления топливовоздушной смеси через ячейки секапель горючего. Кроме того, на виходе полусферических перегородок 4 и 5 образу- 30 точных полусферических перегородок 4 и 5, перегородки электризуются. Вокруг перегоются интенсивные макро и микрозавнхр'"-ния, родок 4 и 5 возникает электрическое поле, которые приводят к дальнейшему искривляющее траекторию движения мелразрушению капель горючего и интенсивному ких частиц горючего. Частички горючего перемешиванию смеси. Этому способствует и малый размер ячеек сеткм 35 приобретают одноименный электрический заряд, который препятствует укрупнению полусферических перегородок 4 и 5, который, мелких частиц горючего в капли во всасывасравним или значительно меньше pj.s-гчг.ра ющем коллекторе ДВС. капель горючего. При прохождении основного осевого потока смеси через внут-рисеточное пространство аэродинамической линзы* 1, АО Устройство гомогенизации топливоаоздушной смеси для двигателя внутреннего в ее междусеточном пространстве сгорания универсально по использованию формируется ряд дополнительных воздушных и его применение возможно как на вновь потоков-струй, направленных к основному разрабатываемых двигателях внутреннего потоку смеси под большим углом. Потоки взаимно пересекаются с большой скоростью и 45 сгорания, так и на находящихся в эксплуатации. частично стал 9045 ct Упорядник Замовлення 4538 Техред М.Моргентал Коректор Тираж Підписне Державне патентне від омс тво України, 254655, ГСП, К иїв-53. Львівс ька пл., 8 Відкрите акціонерне товарис тво "Патент", м. Ужгород, вул. Гаг арІна, 101