RU2076233C1

RU2076233C1 - Device for conversion of fuel-air mixture into gas mixture in internal combustion engine

Info

Publication number: RU2076233C1
Application number: RU93017297A
Authority: RU
Inventors: Михаил Петрович Качкин; Вячеслав Васильевич Сухов; Ефим Максимович Зборовский; Александр Ильич Чернышов; Валерий Михайлович Качкин
Original assignee: Михаил Петрович Качкин; Вячеслав Васильевич Сухов; Ефим Максимович Зборовский; Александр Ильич Чернышов; Валерий Михайлович Качкин
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: device has carburetor and intake manifold accommodating heat exchanger with metal screens. Heat exchanger is made of thin- walled copper pipe coiled into spiral along which hot exhaust gases circulate. EFFECT: improved operation of internal combustion engine. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в машиностроении и на транспорте в эксплуатируемых легковых автомобилях. The invention relates to engine building, in particular to internal combustion engines, and can be used in mechanical engineering and transport in operated passenger cars.

Известно устройство для подогрева топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания (авт.св. СССР N 1420226, кл. F 02 М 31/04, 1984), содержащее соединенный с выводом карбюратора впускной трубопровод с разветвлениями по числу цилиндров, в котором установлен теплообменник. A device for heating the fuel-air mixture in an internal combustion engine (ed. St. USSR N 1420226, class F 02 M 31/04, 1984), containing the inlet pipe connected to the outlet of the carburetor with branches according to the number of cylinders in which the heat exchanger is installed .

Недостатком известного устройства является то, что оно решает частную задачу по регулированию подогрева в зависимости от температуры поступающего в карбюратор воздуха, а также то, что за карбюратором установлен дополнительный электроподогреватель. Это усложняет конструкцию устройства. A disadvantage of the known device is that it solves the particular task of regulating the heating depending on the temperature of the air entering the carburetor, and also that an additional electric heater is installed behind the carburetor. This complicates the design of the device.

Наиболее близким из известных аналогов к предлагаемому решению является устройство для преобразования топливо-воздушной смеси в газовую смесь в двигателе внутреннего сгорания, содержащее впускной коллектор с разветвлениями по числу цилиндров, на котором установлен карбюратор и внутри которого размещен теплообменнике с металлическими сетками (патент Великобритании N 1550897, кл. F 02 М 31/12, публ. 1979). The closest known analogues to the proposed solution is a device for converting a fuel-air mixture into a gas mixture in an internal combustion engine, containing an intake manifold with branching by the number of cylinders on which a carburetor is installed and inside which a heat exchanger with metal grids is placed (UK patent N 1550897 , CL F 02 M 31/12, publ. 1979).

Недостатком известного устройства является неполнота сгорания топлива, что снижает эффективность работы двигателя и повышает токсичность выхлопных газов. A disadvantage of the known device is the incomplete combustion of fuel, which reduces the efficiency of the engine and increases the toxicity of exhaust gases.

Новый технический результат изобретения состоит в том, что решена задача по преобразованию топливо-воздушной смеси в газообразную смесь, которая затем сгорания в двигателе с высокой полнотой. A new technical result of the invention consists in solving the problem of converting a fuel-air mixture into a gaseous mixture, which is then burned in a high-density engine.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем впускной коллектор с разветвлениями по числу цилиндров, на котором установлен карбюратор и внутри которого размещен теплообменник с металлическими сетками, последний выполнен из тонкостенной медной трубки, изогнутой в виде спирали, входной конец которой соединен с выхлопным трубопроводом двигателя, а выходной с его глушителем. This is achieved by the fact that in the known device containing an intake manifold with branches for the number of cylinders, on which a carburetor is mounted and inside which a heat exchanger with metal grids is placed, the latter is made of a thin-walled copper tube curved in the form of a spiral, the inlet end of which is connected to the exhaust pipe engine, and output with its muffler.

Кроме того, технический результат достигается тем, что входной конец медной трубки в месте соединения с выхлопным трубопроводом имеет изогнутую навстречу потоку отработавших газов, часть а выходной конец медной трубки имеет сплющенную часть с отверстиями в его стенке, причем расположение отверстий и линий сплющивания глушителя и выходного конца медной трубки взаимно перпендикулярно. In addition, the technical result is achieved in that the inlet end of the copper tube at the junction with the exhaust pipe is curved towards the exhaust gas flow, the part and the outlet end of the copper tube has a flattened part with holes in its wall, and the location of the openings and flattening lines of the muffler and the outlet the end of the copper tube is mutually perpendicular.

Предлагаемое конструктивное выполнение устройства повышает полноту сгорания топлива и упрощает конструкцию ближайшего из аналогов. The proposed structural embodiment of the device increases the completeness of fuel combustion and simplifies the design of the closest of the analogues.

Ниже приводится пример выполнения устройства для преобразования эмульсионной горячей смеси в газовую смесь для двигателя внутреннего сгорания, установленного в автомобиле "Жигули". The following is an example of a device for converting an emulsion hot mixture into a gas mixture for an internal combustion engine installed in a Zhiguli car.

На фиг.1 показана центральная часть впускного коллектора (вид сверху со стороны карбюратора двигателя); на фиг. 2 разрез подкарбюраторной части впускного коллектора; на фиг.3 разрез впускного коллектора по спиральному змеевику; на фиг.4 схематический вид на впускной коллектор со стороны двигателя; на фиг.5 вид на выхлопной трубопровод перед двигателем; на фиг.6 соединение подводящей трубки 10 с змеевиком; на фиг.7 установка отводящей трубки 11 в глушителе 18. Figure 1 shows the central part of the intake manifold (top view from the side of the carburetor of the engine); in FIG. 2 section of the carburetor part of the intake manifold; figure 3 is a section of the intake manifold along a spiral coil; figure 4 is a schematic view of the intake manifold from the engine; figure 5 is a view of the exhaust pipe in front of the engine; in Fig.6 connection of the supply tube 10 with the coil; Fig.7 installation of the exhaust pipe 11 in the muffler 18.

Устройство для преобразования топливо-воздушной смеси содержит впускной коллектор 1, на котором с помощью шпилек 2 на площадке 3 закреплен карбюратор 4 (фиг.1, 2). В площадке 3 выполнено овальное отверстие 5 для пропуска эмульсии топливо-воздушной смеси из карбюратора 4 во впускной коллектор 1. В полости коллектора 1 против отверстия 5 установлен теплообменник, выполненный из тонкостенной медной трубки наружным диаметром не менее 8 мм, изогнутой в виде спирального змеевика 6. В приливе 7 коллектора 1 выполнены отверстия (не показаны) для соединительных трубок 8 и 9, связанных с трубками 10 и 11 (фиг.4, 5) для подвода и отвода выхлопных газов. В качестве элементов крепления трубок 8 и 9 с трубкой змеевика 6 и с трубками 10 и 11 могут быть гайки или муфты. В полости впускного коллектора 1 по обе стороны от спирального змеевика 6 перед разделителями 12 трубопроводов 13 16 установлены стенки 17 из тонкой металлической проволоки. A device for converting a fuel-air mixture contains an intake manifold 1, on which a carburetor 4 is mounted using studs 2 on a pad 3 (Figs. 1, 2). An oval hole 5 is made in the site 3 for passing the emulsion of the fuel-air mixture from the carburetor 4 into the intake manifold 1. A heat exchanger is installed in the cavity of the collector 1 against the hole 5, made of a thin-walled copper tube with an outer diameter of at least 8 mm, curved in the form of a spiral coil 6 In tide 7 of collector 1, holes (not shown) are made for connecting tubes 8 and 9 connected to tubes 10 and 11 (Figs. 4, 5) for supplying and discharging exhaust gases. As elements for fastening the tubes 8 and 9 with the tube of the coil 6 and with the tubes 10 and 11, there may be nuts or couplings. In the cavity of the intake manifold 1, on both sides of the spiral coil 6, in front of the separators 12 of the pipelines 13 16, walls 17 of thin metal wire are installed.

Трубка 11 для отвода выхлопных газов выведена в глушитель 18 и имеет на своем конце 19 сплющивание 20 до 0,5 мм, которое взаимно перпендикулярно сплющенной щели 21 глушителя 18. Входной конец 22 трубки 10 в месте соединения с выхлопным трубопроводом 23 двигателя (фиг.5, 6) имеет изогнутую часть 24 навстречу потоку отработавших газов (направление потока указано стрелками). Металлические сетки 17 не доходят до стенок разветвлений коллектора, на 10 15 мм за счет винтов 25. В выходном конце 19 медной трубки 11 имеются отверстия 26, которые также взаимно перпендикулярны отверстиям глушителя 18 (фиг.7). The exhaust pipe 11 is discharged into the muffler 18 and has at its end 19 a flattening 20 to 0.5 mm, which is mutually perpendicular to the flattened slot 21 of the muffler 18. The inlet end 22 of the pipe 10 at the junction with the exhaust pipe 23 of the engine (FIG. 5 , 6) has a curved part 24 towards the flow of exhaust gases (the direction of flow is indicated by arrows). The metal mesh 17 does not reach the walls of the junction of the collector, 10 15 mm due to the screws 25. At the output end 19 of the copper tube 11 there are holes 26 that are also mutually perpendicular to the holes of the muffler 18 (Fig. 7).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Выхлопные газы от всех цилиндров двигателя по выхлопному трубопроводу 23 через трубку 10 поступают в змеевик 6 и направляют его до температуры свыше 500^oС и уходят по трубке 11 (фиг.4) через глушитель 18 (фиг.7) в атмосферу достаточно сильно охлажденными. Этому способствует высокая турбулизация выхлопных газов в глушителе 18 за счет смещения отверстий в последнем и выходном конце 19 трубки 11 и их сплющенных частей. Эмульсия, подаваемая через карбюратор 4 в приемную часть впускного коллектора 1, проходит через щели спирального змеевика 6, соприкасаясь с его стенками (площадь соприкосновения более 130м²) мгновенно превращается в газовую смесь (при 150 - 160^oС), резко увеличивается в объеме. Неиспарившиеся частицы эмульсии и газа встречают на пути металлические сетки 17, окончательно перемешаются между собой, происходит испарение оставшихся эмульсионных частиц.The exhaust gases from all the engine cylinders through the exhaust pipe 23 through the pipe 10 enter the coil 6 and direct it to a temperature above 500 ^o C and go through the pipe 11 (Fig. 4) through the muffler 18 (Fig. 7) into the atmosphere sufficiently cooled. This contributes to the high turbulization of the exhaust gases in the muffler 18 due to the displacement of the holes in the last and outlet end 19 of the tube 11 and their flattened parts. The emulsion fed through the carburetor 4 to the inlet of the intake manifold 1 passes through the slits of the spiral coil 6, in contact with its walls (the contact area is more than 130 m ² ) instantly turns into a gas mixture (at 150 - 160 ^o С), it increases sharply in volume. Unevaporated particles of emulsion and gas meet metal nets 17 on the way, finally mix with each other, and the remaining emulsion particles evaporate.

Комплексное воздействие спирального змеевика 6 и сеток 17 дает повышенный результат по преобразованию топливо-воздушной смеси в газовую смесь с достаточно допустимой температурой смеси газов. Упомянутый эффект позволяет применить низкоактивное топливо с присадками, которое сгорает полностью. The combined effect of the spiral coil 6 and the nets 17 gives an increased result in the conversion of the fuel-air mixture into a gas mixture with a sufficiently acceptable temperature of the gas mixture. The mentioned effect allows the use of low-level fuel with additives, which burns completely.

Налицо следующие преимущества предлагаемого преобразователя топливо-воздушной смеси:
экономия горючего топлива в среднем на 30 и выше, учитывая движение в городских условиях и на трассе во все сезоны года;
допустимо применение низкосортного топлива (без вредных присадок) вплоть до керосина;
повышается эффективность работы двигателя за счет повышения полноты сгорания и резко снижается токсичность выхлопных газов;
двигатели автомобилей, оснащенные предлагаемым устройством, практически в конструкции не изменяются;
легкость организации серийного производства предлагаемого устройства и его монтажа в существующих условиях.The following advantages of the proposed fuel-air mixture converter are evident:
saving of combustible fuel by an average of 30 and above, given the movement in urban conditions and on the highway in all seasons of the year;
permissible use of low-grade fuel (without harmful additives) up to kerosene;
increases engine efficiency by increasing the completeness of combustion and sharply reduces the toxicity of exhaust gases;
car engines equipped with the proposed device are practically unchanged in design;
ease of organizing mass production of the proposed device and its installation in existing conditions.

Claims

1. A device for converting a fuel-air mixture into a gas mixture in an internal combustion engine, comprising an intake manifold with branches according to the number of cylinders, on which a carburetor is mounted and inside which a heat exchanger with metal grids is placed, characterized in that the heat exchanger is made of a thin-walled copper pipe bent into in the form of a spiral, the inlet end of which is connected to the exhaust pipe of the engine, and the outlet with its muffler.

2. The device according to claim 1, characterized in that the inlet end of the copper tube at the junction with the exhaust pipe has a portion curved towards the exhaust gas stream, and the outlet end of the copper tube has a tapered portion with holes in its wall, the arrangement of holes and flattening lines silencer and the output end of the copper tube mutually perpendicular.