RU2006650C1

RU2006650C1 - Homogenizing gas distributing apparatus for supplying system of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2006650C1
Authority: RU
Inventors: Вадим Иванович Прокопьев; Александр Ефремович Княжинский; Александр Иванович Шкаринов
Original assignee: Вадим Иванович Прокопьев; Александр Ефремович Княжинский; Александр Иванович Шкаринов
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: apparatus has gas mixer and homogenizer 8 made of a passage which has rectangular cross-section and two sections 9,10 one of which is concentrically positioned within mixing chamber 2 and the other one is positioned tangentially to the first one. Both sections are ended with cylindrical surface 11 formed of a right angle circular cylinder whose axis is parallel to the axis of mixing chamber 2. Spraying openings 4 have rectangular cross-section and are parallel to a plane tangential to the surface of the mixing chamber. Surfaces 12,13, which are parallel to the axis of the mixing chamber, are positioned so that each of them is tangential to corresponding imaginary cylindrical surface and to an equidistant surface of an imaginary cylinder with radius equal to radius of surface 11 made of right angle circular cylinder. Radii of the imaginary cylindrical surfaces are not the same. Passage 14 for supplying gas-air mixture to homogenizer 8 is parallel to its tangential section 10. Outlet of passage 14 is located at concentric section 9 near tangential section 10. EFFECT: enhanced quality of homogenization. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газосмесительным устройствам и может быть использовано в системах питания двигателя внутреннего сгорания, имеющих устройства для подачи газа как основного или как дополнительного топлива. The invention relates to gas mixing devices and can be used in power systems of an internal combustion engine having devices for supplying gas as the main or additional fuel.

Известно гомогенизирующее газосмесительное устройство системы питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее смесительную камеру, подключенную к источнику подачи газообразного топлива, смеситель и гомогенизатор [1] . Known homogenizing gas mixing device of the power supply system of an internal combustion engine containing a mixing chamber connected to a source of supply of gaseous fuel, a mixer and a homogenizer [1].

Это устройство достаточно сложное из-за выполнения смесителя эластичным и недостаточно эффективно из-за возможности смещения газов только за счет турбулентного их движения через суживающиеся - расширяющиеся диффузоры. This device is quite complex due to the mixer being flexible and not efficient enough due to the possibility of gas displacement only due to their turbulent movement through narrowing - expanding diffusers.

Известен смеситель для питания топливом двигателя внутреннего сгорания, содержащий смесительную камеру, снабженную суживающимся и расширяющимся участками и подключенную к источнику подачи газообразного топлива при помощи распылительных отверстий, расположенных в ее боковых стенках [2] . A known mixer for supplying fuel to an internal combustion engine, comprising a mixing chamber equipped with a tapering and expanding sections and connected to a source of supply of gaseous fuel using spray holes located in its side walls [2].

Этот смеситель малоэффективен, так как основная часть смеси газов может быть приготовлена только за счет турбулизации ее в пристеночном слое диффузора. This mixer is ineffective, since the main part of the gas mixture can be prepared only by turbulizing it in the wall layer of the diffuser.

Известно также гомогенизирующее газосмесительное устройство для системы питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее смесительную камеру, сообщенную с источником подачи газообразного топлива при помощи распылительных отверстий, расположенных в ее боковых стенках, смеситель газовоздушной смеси, сообщенный с магистралью подачи газа и атмосферой, и гомогенизатор с каналом подвода газовоздушной смеси в последний [3] . Also known is a homogenizing gas mixing device for an internal combustion engine power supply system, comprising a mixing chamber in communication with a gaseous fuel supply source by means of spray holes located in its side walls, a gas-air mixture mixer in communication with a gas supply line and atmosphere, and a homogenizer with a supply channel gas-air mixture in the last [3].

Данное техническое решение наиболее близко к предложенному по технической сути и достигаемому результату и потому выбрано в качестве прототипа. Но и оно имеет ряд недостатков, таких как сложность конструкции из-за необходимости подачи газа в диффузор газового карбюратора и в его задроссельное пространство, а также из-за выполнения гомогенизатора в газовом смесителе, выполненном вне карбюратора, низкая эффективность из-за подачи в смесительную камеру лишь части газа в смеси с воздухом. This technical solution is the closest to the proposed technical essence and the achieved result and therefore is selected as a prototype. But it also has a number of drawbacks, such as the complexity of the design due to the need to supply gas to the diffuser of the gas carburetor and its throttle space, and also because of the homogenizer in the gas mixer, made outside the carburetor, low efficiency due to the flow into the mixing the chamber only part of the gas mixed with air.

Целью изобретения является повышение качества смесеобразования и упрощение конструкции. The aim of the invention is to improve the quality of mixing and simplifying the design.

Цель достигается тем, что в гомогенизирующем газосмесительном устройстве для двухтопливной системы питания двигателя внутреннего сгорания, содержащем смесительную камеру, сообщенную с источником подачи газообразного топлива при помощи распылительных отверстий, расположенных в ее боковых стенках, смеситель газовоздушной смеси, сообщенный с магистралью подачи газа и атмосферой, и гомогенизатор с каналом подвода газовоздушной смеси в последний, гомогенизатор выполнен в виде канала, имеющего прямоугольное поперечное сечение и два участка, один из которых расположен концентрично смесительной камере, а другой - тангенциально к первому, оба участка заканчиваются поверхностью в виде части прямого кругового цилиндра, ось которого параллельна оси смесительной камеры, распылительные отверстия выполнены с прямоугольным поперечным сечением и расположены параллельно плоскости, тангенциальной поверхности смесительной камеры, при этом две из их плоских поверхностей, параллельных оси смесительной камеры, расположены таким образом, что каждая из них тангенциальна к соответствующей мнимой цилиндрической поверхности, эквидистантной поверхности мнимого цилиндра с радиусом, равным радиусу указанной выше поверхности в виде прямого кругового цилиндра, причем радиусы мнимых цилиндрических поверхностей не равны между собой, канал подвода газовоздушной смеси в гомогенизатор расположен параллельно его тангенциальному участку, а гомогенизатор и распыливающие отверстия выполнены в единой детали, а выход канала расположен на концентрическом участке ближе к тангенциальному участку. The goal is achieved in that in a homogenizing gas mixing device for a dual-fuel system for supplying an internal combustion engine, comprising a mixing chamber in communication with a gaseous fuel supply source by means of spray holes located in its side walls, an air-gas mixer connected with a gas supply line and atmosphere, and a homogenizer with a channel for supplying a gas-air mixture to the latter, the homogenizer is made in the form of a channel having a rectangular cross section and two sections the fabric, one of which is located concentrically to the mixing chamber, and the other tangentially to the first, both sections end with a surface in the form of a part of a straight circular cylinder whose axis is parallel to the axis of the mixing chamber, spray holes are made with a rectangular cross section and are parallel to the plane tangential to the mixing surface chamber, while two of their flat surfaces parallel to the axis of the mixing chamber are located so that each of them is tangential to the corresponding an imaginary cylindrical surface, an equidistant surface of an imaginary cylinder with a radius equal to the radius of the above surface in the form of a straight circular cylinder, and the radii of the imaginary cylindrical surfaces are not equal to each other, the channel for supplying the gas-air mixture into the homogenizer is parallel to its tangential section, and the homogenizer and spray holes made in a single part, and the channel exit is located on a concentric section closer to the tangential section.

По вариантам выполнения устройства гомогенизатор и распылительные отверстия могут быть выполнены в единой детали, в виде канавок на одной стороне детали с возможностью их одностороннего уплотнения по поверхности сопряженной детали, причем канавки гомогенизатора и распылительные отверстия имеют различную глубину. According to embodiments of the device, the homogenizer and spray holes can be made in a single part, in the form of grooves on one side of the part with the possibility of their one-sided sealing on the surface of the mating part, moreover, the homogenizer grooves and spray holes have different depths.

На фиг. 1 устройство показано со стороны гомогенизатора; на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 device is shown from the side of the homogenizer; in FIG. 2 shows a section AA in FIG. 1.

Гомогенизирующее газосмесительное устройство 1 для системы питания двигателя внутреннего сгорания содержит смесительную камеру 2, подключенную к источнику 3 подачи газообразного топлива при помощи распылительных отверстий 4, расположенных в ее боковых стенках, смеситель 5 газовоздушной смеси, сообщенный, например, с задроссельным пространством карбюратора (на чертеже не показан), с магистралью 6 подачи газа и атмосферой, например, через воздушный фильтр 7, и гомогенизатор 8. The homogenizing gas mixing device 1 for the internal combustion engine power supply system comprises a mixing chamber 2 connected to a gaseous fuel supply 3 using spray holes 4 located in its side walls, a gas-air mixture mixer 5, communicated, for example, with the throttling space of the carburetor (in the drawing not shown), with a gas supply line 6 and an atmosphere, for example, through an air filter 7, and a homogenizer 8.

В устройстве 1 гомогенизатор 8 выполнен в виде канала, имеющего прямоугольное поперечное сечение и два участка, из которых один 9 - расположен концентрично смесительной камере 2, а другой 10 - тангенциально к первому, оба участка заканчиваются поверхностью 11 в виде части прямого кругового цилиндра, ось которого параллельна оси смесительной камеры 2, расположены распылительные отверстия 4, выполнены с прямоугольным поперечным сечением и расположены параллельно плоскости, тангенциальной поверхности смесительной камеры 2, при этом две из их плоских поверхностей 12 и 13, параллельных оси смесительной камеры 2, расположены таким образом, что каждая из них тангенциальна к соответствующей мнимой цилиндрической поверхности, эквидистантной поверхности мнимого цилиндра с радиусом, равным радиусу указанной выше поверхности в виде прямого кругового цилиндра, причем радиусы мнимых цилиндрических поверхностей не равны между собой, а канал 14 подвода газовоздушной смеси в гомогенизаторе 8 расположен параллельно его тангенциальному участку 10 и выход канала 14 расположен на концентричном участке 9 ближе к тангенциальному участку 10. In device 1, the homogenizer 8 is made in the form of a channel having a rectangular cross section and two sections, of which one 9 is located concentrically to the mixing chamber 2, and the other 10 is tangential to the first, both sections end with surface 11 as part of a straight circular cylinder, the axis which is parallel to the axis of the mixing chamber 2, the spray holes 4 are located, are made with a rectangular cross section and are parallel to the plane tangential to the surface of the mixing chamber 2, while two of them are flat surfaces 12 and 13 parallel to the axis of the mixing chamber 2 are arranged in such a way that each of them is tangential to the corresponding imaginary cylindrical surface, the equidistant surface of the imaginary cylinder with a radius equal to the radius of the above surface in the form of a straight circular cylinder, and the radii of the imaginary cylindrical surfaces are not equal to each other, and the channel 14 for supplying the gas-air mixture in the homogenizer 8 is located parallel to its tangential section 10 and the output of the channel 14 is located on a concentric section stke 9 closer to the tangential portion 10.

Гомогенизатор 8 и распылительные отверстия 4 могут располагаться в единой детали, выполненной, например, в виде показанной на чертежах проставки под карбюратор, например, двухкамерной, или не показанной проставки под воздушный фильтр (для дизельных двигателей). The homogenizer 8 and the spray holes 4 can be located in a single part, made, for example, in the form of a spacer for a carburetor shown in the drawings, for example, a two-chamber, or an air filter spacer not shown (for diesel engines).

Устройство содержит также магистраль 15 подвода газовоздушной смеси, сообщенную с каналом 14, и воздушный 16 и газовый 17 регулируемые дроссели смесителя 5. The device also contains a gas supply line 15 connected to the channel 14, and air 16 and gas 17 adjustable chokes of the mixer 5.

Предложенное устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

При работе двигателя внутреннего сгорания или другого устройства, потребляющего газовую смесь, в смесительной камере 2 создается разрежение, которое через распыливающие отверстия 4, гомогенизатор 8, магистpаль 15, смеситель 5 и магистраль 6 подачи газа передается к источнику 3 подачи газообразного топлива, который может быть выполнен в виде газового баллона для сжатого или сжиженного газа с необходимыми редуктором и регулятором расхода или в виде газогенератора и создает устойчивый поток газа в смесительную камеру 2, который смешивается в смесителе 5 с воздухом, поступающим из воздушного фильтра 7, в необходимой пропорции, отрегулированной любыми известными средствами, например, с помощью воздушного 16 и газового 17 регулируемых дросселей, и подается в гомогенизатор 8. В канале гомогенизатора 8 за счет его концентричного участка 9 поток делится на две части, равные по расходу, из-за равенства аэрогидродинамических сопротивлений ветвей газового тракта от входа из канала 14 подвода газовоздушной смеси до выхода их из распыливающих отверстий 4. Цилиндрические поверхности 11 из-за наличия некоторого закручивания потока газа в участке 9 гомогенизатора 8 создают соответствующий местный вихрь, движение газа в периферийной части которого оказывается противоточным направлению течения газа в распыливающих отверстиях 4, что совместно с другими местными сопротивлениями весьма эффективно перемешивает газ с воздухом и позволяет достичь гомогенности смеси. When an internal combustion engine or other device consumes a gas mixture, a vacuum is created in the mixing chamber 2, which is transmitted through the spraying holes 4, the homogenizer 8, line 15, the mixer 5 and the gas supply line 6 to the gaseous fuel supply source 3, which can be made in the form of a gas cylinder for compressed or liquefied gas with the necessary gearbox and flow regulator or in the form of a gas generator and creates a steady gas flow into the mixing chamber 2, which is mixed with Heater 5 with air coming from the air filter 7, in the necessary proportion, adjusted by any known means, for example, using air 16 and gas 17 adjustable chokes, and fed into the homogenizer 8. In the channel of the homogenizer 8 due to its concentric section 9, the flow is divided into two parts, equal in flow rate, due to the equality of the aero-hydrodynamic resistance of the branches of the gas path from the inlet from the channel 14 for supplying a gas-air mixture to their exit from the spray holes 4. Cylindrical surfaces 11 due to A certain twisting of the gas flow in the section 9 of the homogenizer 8 creates a corresponding local vortex, the gas movement in the peripheral part of which is opposite to the direction of the gas flow in the spray holes 4, which together with other local resistances very effectively mixes the gas with air and allows to achieve homogeneity of the mixture.

Мнимые цилиндрические поверхности, к которым тангенциальны поверхности 12 и 13, обеспечивают дополнительное закручивание заряда смеси, возможность образования в нем обогащенной газом части и предотвращение смешивания ее с остальной частью заряда вследствие турбулизации ее в пристеночном слое. Imaginary cylindrical surfaces, to which the tangential surfaces 12 and 13 provide additional twisting of the mixture charge, the possibility of forming a gas-enriched part in it and preventing it from mixing with the rest of the charge due to its turbulence in the wall layer.

Предложенное устройство весьма просто в изготовлении и эффективно может быть использовано в системах с однокамерными карбюраторами как газовыми, так и бензиновыми с двухкамерными карбюраторами и в дизельных двигателях, работающих на газовом топливе с подачей в цилиндры запального жидкого топлива. The proposed device is very simple to manufacture and can be effectively used in systems with single-chamber carburetors, both gas and gasoline, with two-chamber carburetors and in diesel engines running on gas fuel with the supply of ignition liquid fuel to the cylinders.

Эффективность устройства проверена на практике. The effectiveness of the device is tested in practice.

Выполнение устройства с гомогенизатором и распыливающими отверстиями в виде канавок, выполненных на одной стороне единой детали, например, проставки под карбюратор, с различной глубиной значительно упрощает изготовление ее, так как в этом случае она может быть изготовлена такими высокотехнологическими способами, как литье или штамповка, в том числе и из синтетических материалов. The implementation of the device with a homogenizer and spray holes in the form of grooves, made on one side of a single part, for example, spacers for a carburetor, with different depths greatly simplifies its manufacture, since in this case it can be made using such high-tech methods as casting or stamping, including from synthetic materials.

Но при этом такое выполнение требует дополнительной операции при его установке на двигатель, если, например, карбюратор имеет на сопрягаемой с предложенным устройством поверхности технологические выемки или отверстия, по установке уплотняющей прокладки. Если предложенное устройство устанавливается под воздушный фильтр дизельного двигателя, имеющего монолитный установочный фланец, то при этом не требуются дополнительные операции после установки проставки и фильтр устанавливается по штатной технологии. (56) Авторское свидетельство СССР N 1195033, кл. F 02 M 21/04, 1984. But at the same time, this embodiment requires additional operation when it is installed on the engine, if, for example, the carburetor has technological recesses or holes on the surface of the device to be interfaced with, to install a gasket. If the proposed device is installed under the air filter of a diesel engine having a monolithic mounting flange, then no additional operations are required after installing the spacers and the filter is installed using standard technology. (56) Copyright certificate of the USSR N 1195033, cl. F 02 M 21/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР N 953245, кл. F 02 M 21/04, 1976. USSR author's certificate N 953245, cl. F 02 M 21/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР N 983376, кл. F 02 M 21/04, 1981. USSR copyright certificate N 983376, cl. F 02 M 21/04, 1981.

Claims

1. HOMOGENIZING GAS-MIXING DEVICE OF THE POWER SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing a mixing chamber in communication with a source of supply of gaseous fuel by means of spray holes located in its side walls, a gas-air mixture mixer and a gas inlet with a gas supply line to the gas supply line mixture in the last, characterized in that, in order to improve the quality of mixture formation and simplify the design, the homogenizer is made in the form of a channel, I have its rectangular cross section and two sections, one of which is located concentrically with the mixing chamber, and the other tangentially to the first, both sections end with a surface in the form of a part of a straight circular cylinder, the axis of which is parallel to the axis of the mixing chamber, spray holes are made with a rectangular cross section and located parallel to the plane of the tangential surface of the mixing chamber, while two of their flat surfaces parallel to the axis of the mixing chamber are located so that each of them is tangential to the corresponding imaginary cylindrical surface, the equidistant surface of the imaginary cylinder with a radius equal to the radius of the indicated surface in the form of a straight circular cylinder, and the radii of the imaginary cylindrical surfaces are not equal, the channel for supplying the gas-air mixture into the homogenizer is parallel to its tangential section, and the channel exit located in a concentric section closer to the tangential section.

2. The device according to p. 1, characterized in that in order to simplify installation and manufacture, the homogenizer and spray holes are made in a single part.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that in order to simplify the manufacturing technology, the homogenizer and spray holes are made in the form of grooves on one side of a single part with the possibility of their one-sided sealing on the surface of the mating part, and the homogenizer grooves and spray holes have different depths.