RU2079692C1

RU2079692C1 - Fuel mixture evaporating device

Info

Publication number: RU2079692C1
Application number: RU93052129A
Authority: RU
Inventors: Владислав Алексеевич Макаров
Original assignee: Владислав Алексеевич Макаров
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: device has plate with fuel mixture intake channels and exhaust gas outlet channels arranged between cylinder head and flanges of intake and exhaust manifolds of internal combustion engine. Plate is formed by layers between which, in each exhaust channel of plate, a narrowing device is installed. Narrowing device is made in form of space accommodating partition with hole formed by flanging of one of plate layers. Partition divides space into high and low pressure chambers. High pressure chambers of all narrowing devices are connected by common channel. Intake channel of plate accommodates impeller placed between small diffuser and nozzle. Impeller is rigidly coupled with nozzle. Nozzle is located in common channel. EFFECT: improved evaporation of fuel. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения. The invention relates to the field of engine manufacturing.

Известно устройство для гомогенизации топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, с головкой блока цилиндров, и с впускным и выпускным трубопроводами, содержащее сопло, крыльчатку и малый диффузор [1]
Недостатком известного технического решения является отсутствие нагрева и жесткой связи между соплом большого диффузора, турбиной с лопатками и малым диффузором.A device for homogenizing a fuel-air mixture in an internal combustion engine, with a cylinder head, and with inlet and outlet pipes, comprising a nozzle, an impeller and a small diffuser [1]
A disadvantage of the known technical solution is the lack of heating and a rigid connection between the nozzle of a large diffuser, a turbine with blades and a small diffuser.

Задача изобретения заключается в упрощении конструкции и в увеличении площади нагревательных поверхностей. The objective of the invention is to simplify the design and increase the area of the heating surfaces.

Поставленная задача решается тем, что устройство для испарения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания, с головкой блока цилиндров и с впускными и выпускными трубопроводами, содержит сопло, крыльчатку и малый диффузор, причем, устройство снабжено платой с впускными каналами для отработавших газов двигателя с теплоизолирующей втулкой и теплоизолирующими прокладками, при этом плата расположена между головкой блока и фланцами впускных и выпускных трубопроводов двигателя и образована слоями, между которыми в каждом выпускном канале платы предусмотрено суживающее устройство в виде полости с размещенной в ней перегородкой с отверстием, образованной отбортовкой одного из слоев платы, при этом перегородка разделяет полость на камеры высокого и низкого давления, камеры высокого давления всех сужающих устройств соединены общим каналом, крыльчатка расположена во впускном канале платы между малым диффузором и соплом и жестко связана с последними, а сопло размещено в общем канале. Отверстие в перегородке может быть расположено эксцентрично относительно отверстия выпускного канала двигателя. The problem is solved in that the device for evaporating the fuel mixture in an internal combustion engine, with a cylinder head and with inlet and outlet pipes, contains a nozzle, an impeller and a small diffuser, moreover, the device is equipped with a board with inlet channels for exhaust gases of the engine with a heat insulating sleeve and heat-insulating gaskets, while the board is located between the head of the block and the flanges of the intake and exhaust pipelines of the engine and is formed by layers between which in each exhaust A narrowing device is provided in the form of a cavity in the form of a cavity with a partition placed in it with an opening formed by flanging one of the layers of the board, while the partition divides the cavity into high and low pressure chambers, high pressure chambers of all narrowing devices are connected by a common channel, the impeller is located in the inlet channel boards between the small diffuser and the nozzle and is rigidly connected to the latter, and the nozzle is placed in a common channel. The hole in the partition may be eccentric relative to the opening of the exhaust channel of the engine.

Предложенное техническое решение позволило снизить число слоев и сформировать один общий канал для всех выхлопных потоков, при этом эксцентрично расположенные отверстия перегородок выхлопных газов в сужающих устройствах, направляют ближайший поток по каналу на нагрев сопел и жестко связанных с ними крыльчаток. Крыльчатки, имея большое количество лопаток, с центральными малыми диффузорами, дали возможность разделить все проходные сопла топливной смеси нагревательными поверхностями. The proposed technical solution made it possible to reduce the number of layers and form one common channel for all exhaust streams, while the eccentrically located openings of the exhaust gas partitions in the constricting devices direct the nearest stream through the channel to heat the nozzles and the impellers rigidly connected to them. The impellers, having a large number of blades, with central small diffusers, made it possible to separate all the passage nozzles of the fuel mixture by heating surfaces.

Конструкция устройства для испарения топливной смеси (далее устройство) изображена на фиг. 1 и 2. The design of the device for evaporating the fuel mixture (hereinafter the device) is shown in FIG. 1 and 2.

На фиг. 1 изображено устройство в плане на два цилиндра; на фиг. 2 - разрез устройства по впускным и выпускным элементам. In FIG. 1 shows a device in plan for two cylinders; in FIG. 2 is a sectional view of the device along the inlet and outlet elements.

Устройство 1 устанавливается между головкой блока цилиндров двигателя 2 и фланцами впускного 3 и выпускного 4 и 4а трубопроводов. Устройство теплоизолируется от двигателя и фланцев трубопроводов прокладками 5. The device 1 is installed between the cylinder head of the engine 2 and the flanges of the inlet 3 and outlet 4 and 4A of the pipelines. The device is insulated from the engine and pipe flanges by gaskets 5.

Устройство 1 состоит из платы 6 и теплоизолирующей втулки 7 с крепежными отверстиями 8. По втулке 7 проходит штатная охлаждающая жидкость ТОСОЛ. The device 1 consists of a board 6 and a heat insulating sleeve 7 with mounting holes 8. A standard TOSOL cooling fluid passes through the sleeve 7.

Плата 6 состоит из слоев 9 и 10, между которыми сформированы сужающие устройства 11 и 12, соединенные общим каналом 13 и газодинамические нагревательные элементы 14 и 15. The board 6 consists of layers 9 and 10, between which narrowing devices 11 and 12 are formed, connected by a common channel 13 and gas-dynamic heating elements 14 and 15.

В плате 6 слои 9 и 10 сопрягаются по эквивалентным контурам 16 и 17 с выходом герметизируемого шва 18 на лицевую плоскость. Шов 18 герметизируется штатной термоизоляционной прокладкой 5. In the board 6, layers 9 and 10 are mated along equivalent contours 16 and 17 with the output of the sealed seam 18 on the front plane. Seam 18 is sealed with a standard heat-insulating gasket 5.

Сужающие устройства 11 и 12 состоят из камер высокого и низкого давления, величина давления в которых определяет направление потока перед и после перегородок с отверстиями 19 и 20. Так как процесс выхлопа отработанных газов в многопоршневом двигателе последовательно циклический, то камеры с одной величиной давления допустимого соединить общим каналом. В данной конструкции камеры высокого давления соединены общим каналом 13 в плате 6, а камеры низкого давления выпускным трубопроводом 4 и 4а. Отверстия 19 и 20 выполнены с отбортовками 21 и могут быть расположены эксцентрично относительно отверстий выпускного трубопровода 4. The constriction devices 11 and 12 consist of high and low pressure chambers, the pressure value in which determines the direction of flow before and after the partitions with openings 19 and 20. Since the exhaust gas exhaust process in a multi-piston engine is sequentially cyclic, then connect the chambers with one allowable pressure common channel. In this design, the high-pressure chambers are connected by a common channel 13 in the board 6, and the low-pressure chambers by the exhaust pipe 4 and 4a. The holes 19 and 20 are made with flanges 21 and can be located eccentrically relative to the holes of the exhaust pipe 4.

Газодинамические нагревательные элементы 14 и 15 жестко связаны в единый узел, состоящий из сопла 22 и крыльчатки 23. Gas-dynamic heating elements 14 and 15 are rigidly connected into a single unit, consisting of a nozzle 22 and an impeller 23.

Сопло 22, в осевом сечении, имеет профиль конфузора сопла Вентури, который может иметь продолжение профильных форм, переходящих в полное сопло Вентури. Это зависит от конструктивных особенностей впускных камер головок блоков цилиндров и технологических возможностей изготовления полного профиля сопла Вентури. The nozzle 22, in axial section, has a venturi nozzle confuser profile, which may have a continuation of the profile shapes, turning into a complete venturi nozzle. It depends on the design features of the inlet chambers of the cylinder heads and the technological capabilities of manufacturing a complete venturi nozzle profile.

Крыльчатка состоит из лопаток 23 и малого диффузора 25, выполненных в едином блоке. Лопатки изготавливаются по винтовой линии для закручивания потока топливной смеси. Малый диффузор в осевом сечении имеет оптимальный аэродинамический профиль. The impeller consists of blades 23 and a small diffuser 25, made in a single unit. The blades are made along a helical line to swirl the flow of the fuel mixture. The small diffuser in axial section has an optimal aerodynamic profile.

Работа устройства 1 заключается в испарении всех фракций топливной смеси при прохождении ее через разогретые выхлопными газами газодинамические нагревательные элементы 14 и 15 перед впрыском в цилиндры двигателя. The operation of the device 1 consists in the evaporation of all fractions of the fuel mixture when it passes through gas-dynamic heating elements 14 and 15 heated by exhaust gases before being injected into the engine cylinders.

Смесь паров топлива с парами воздуха, без каких-либо мелких жидких частиц, обеспечивает полное сгорание топлива при условии необходимого и достаточного количества окислителя-кислорода в воздухе. A mixture of fuel vapor with air vapor, without any small liquid particles, ensures complete combustion of the fuel, provided the necessary and sufficient amount of oxidizing agent-oxygen in the air.

Цикл работы устройства 1 начинается с прохождения выхлопными газами любого сужающего устройства, например, 11. Основная часть выхлопных газов проходит через отверстие 19 перегородки в выпускной трубопровод 4. Периферийные газы отводятся в общий канал 13 с помощью отбортовки 21. При этом отверстия в отбортовках 21 смещены в сторону от центра трубопровода для отвода выхлопных газов, которые проходят ближе к входу в канал 13. Пройдя по каналу 13, газы обтекают стенки сопел, выходят к противоположному отверстию 20 и через него входят в выпускной трубопровод 4а, далее соединяясь с трубопроводом 4. The cycle of operation of the device 1 begins with the passage of exhaust gases of any constricting device, for example, 11. The main part of the exhaust gases passes through the opening 19 of the partition into the exhaust pipe 4. The peripheral gases are discharged into the common channel 13 by means of the flange 21. The holes in the flanges 21 are displaced away from the center of the pipe for exhaust gases that pass closer to the entrance to the channel 13. Having passed through the channel 13, the gases flow around the walls of the nozzles, go to the opposite hole 20 and through it enter the exhaust pipe wire 4a, then connecting to the pipe 4.

Раскаленные выхлопные газы, протекая по каналам 13 платы 6, отдают тепло окружающим их поверхностям. Так как материалом платы является металл, то все тепло быстро и равномерно распределяется по всему объему, а главное, передается соплам, жестко связанными с ними лопатками и малым диффузором, т.е. газодинамическим нагревательным элементом 14 и 15. Red-hot exhaust gases flowing through the channels 13 of the board 6, give off heat to their surrounding surfaces. Since the board material is metal, all the heat is quickly and evenly distributed throughout the volume, and most importantly, it is transferred to nozzles, blades rigidly connected with them and a small diffuser, i.e. gas-dynamic heating element 14 and 15.

После такта выхлопа отработанных газов, начинается такт заполнения цилиндра топливной смесью. Смесь топлива с воздухом, подготовленная карбюратором, перед попаданием в цилиндр, проходит через газодинамический нагревательный элемент 14 по его составляющим профилированным соплу 22 и малому диффузору 25, в которых с увеличением скорости прохождения потока падает давление и увеличивается интенсивность испарения жидких составляющих смеси, при этом сопло и малый диффузор нагреты, что способствует еще большему ее испарению. Кроме этого, лопатки 24 увеличивают площадь нагревательных поверхностей и длину пути прохождения топливной смеси по нагретым стенкам сопла 22. Интенсивное восхождение испарений от нагретых поверхностей значительно усиливают аэро-, газодинамический эффект и создают интенсивное перемещение паров топливной смеси. Такая смесь способствует полному ее сгоранию. After the exhaust cycle, the cycle begins to fill the cylinder with fuel mixture. The mixture of fuel and air prepared by the carburetor, before entering the cylinder, passes through the gas-dynamic heating element 14 through its constituent profiled nozzle 22 and a small diffuser 25, in which the pressure decreases and the evaporation rate of the liquid components of the mixture increases with the nozzle, while the nozzle and the small diffuser is heated, which contributes to its even greater evaporation. In addition, the blades 24 increase the area of the heating surfaces and the length of the path of the fuel mixture through the heated walls of the nozzle 22. The intense ascent of the fumes from the heated surfaces significantly enhance the aerodynamic and gas-dynamic effect and create an intense movement of the vapor of the fuel mixture. Such a mixture contributes to its complete combustion.

Следующий цикл работы устройства начинается с прохождения выхлопными газами сужающего устройства 12 в той же таковой последовательности. The next cycle of the device begins with the passage of the exhaust gases of the constricting device 12 in the same sequence.

При этом, наличие газодинамических сопротивлений в виде сопел, лопаток и малых диффузоров и нагретого топлива должны вносить невосполняемые потери по давлению и массе наполнения цилиндров двигателя топливной смесью. At the same time, the presence of gas-dynamic resistances in the form of nozzles, blades and small diffusers and heated fuel should introduce irreplaceable losses in pressure and mass filling the engine cylinders with the fuel mixture.

Однако, давление за газодинамическими нагревательными элементами 14 и 15 восстанавливается за счет испарения жидких составляющих топливной смеси и расширения ее при нагреве, что не влечет потери мощности двигателя при меньшей массе топлива, в результате чего происходит экономия топлива и снижение токсичности выхлопных газов. However, the pressure behind the gas-dynamic heating elements 14 and 15 is restored due to the evaporation of the liquid components of the fuel mixture and its expansion when heated, which does not entail loss of engine power with a lower fuel mass, resulting in fuel economy and reduction of exhaust gas toxicity.

Claims

1. A device for evaporating the fuel mixture in an internal combustion engine with a cylinder head and with inlet and outlet pipes, comprising a nozzle, an impeller and a small diffuser, characterized in that it is equipped with a board with inlet channels for the air-fuel mixture, exhaust channels for engine exhaust with a heat-insulating sleeve and heat-insulating gaskets, while the board is located between the cylinder head and the flanges of the intake and exhaust pipes of the engine and is formed by layers between by which in each outlet channel of the board a narrowing device is provided in the form of a cavity with a partition placed in it with an opening formed by flanging one of the layers of the board, the partition separating the cavity into high and low pressure chambers, high pressure chambers of all tapering devices are connected by a common channel, the impeller located in the inlet channel of the board between the small diffuser and the nozzle and is rigidly connected with the latter, and the nozzle is placed in a common channel.

2. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the hole in the partition is eccentric relative to the opening of the exhaust pipe of the engine.