RU2240473C1

RU2240473C1 - Device for fuel ignition and supply to evaporation-type burner unit

Info

Publication number: RU2240473C1
Application number: RU2003133238/06A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Кордит (RU); Е.А. Кордит; П.Е. Кордит (RU); П.Е. Кордит
Original assignee: Кордит Евсей Аврумович; Кордит Петр Евсеевич
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2004-11-20

Abstract

FIELD: power engineering and motor-car industry.

SUBSTANCE: device has pipe union joined with furnace chamber, capillary-tube evaporation structure of furnace chamber, air and fuel admission pipes, glow plug, evaporation-type porous conveying component disposed inside pipe union between its inner wall and glow plug in a spaced relation; newly introduced in device is heat shield placed between evaporation-type porous conveying component and glow plug, air admission pipe being disposed in gas-tight coaxial bore of evaporation-type porous conveying component and glow plug.

EFFECT: enhanced reliability of lighting up burner unit.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности.The invention relates to the field of energy, in particular burner devices, and can be used in the automotive industry.

Известна испарительная горелка, содержащая жаровую трубу, камеру сгорания, корпус с испарительной капиллярной структурой, системы подачи воздуха и розжига. Система розжига содержит свечу накаливания (патент DE 3713460 WEBASTO).Known evaporation burner containing a flame tube, a combustion chamber, a housing with an evaporative capillary structure, air supply and ignition systems. The ignition system contains a glow plug (DE 3713460 WEBASTO patent).

Для надежной работы горелочных устройств испарительного типа является отсутствие “луж”, т.е. участков капиллярной структуры полностью заполненных жидким топливом. При наличии таких участков в процессе горения происходит закипание жидкого топлива, при этом наблюдаются два негативных явления: во-первых, в зону горения из кипящих участков поступают крупные капли жидкого топлива, которые не успевают полностью испариться и сгореть; во-вторых, при кипении выделяются твердые сажистые образования, которые ведут к закоксовыванию испарительной капиллярной структуры.For reliable operation of the evaporation type burner devices, there is no “puddles", i.e. sections of the capillary structure completely filled with liquid fuel. If there are such areas during the combustion process, liquid fuel boils, and two negative phenomena are observed: first, large drops of liquid fuel enter the combustion zone from boiling sections, which do not have time to completely evaporate and burn out; secondly, solid soot formations are released during boiling, which lead to coking of the evaporative capillary structure.

В устройстве-аналоге область, где расположена свеча накаливания и происходит испарение жидкого топлива, образование паровоздушной смеси с последующим поджигом, и область, куда вводится жидкое топливо, пространственно разнесены. Жидкое топливо растекается по всей капиллярной структуре и только незначительная часть его подвергается разогреву и испарению. Поскольку свеча накаливания расположена в верхней части, а топливо стекает вниз, жидкое топливо заполняет большую часть капиллярной структуры, и если розжиг не осуществляется в начальные моменты поступления топлива, то в капиллярной структуре образуются “лужи топлива” с соответствующими вредными последствиями. По ряду неконтролируемых причин это происходит достаточно часто.In the analog device, the region where the glow plug is located and the liquid fuel evaporates, the formation of a vapor-air mixture with subsequent ignition, and the region where the liquid fuel is introduced are spatially separated. Liquid fuel spreads throughout the capillary structure and only an insignificant part of it undergoes heating and evaporation. Since the glow plug is located in the upper part and the fuel flows down, liquid fuel fills most of the capillary structure, and if ignition is not carried out at the initial moments of fuel intake, “puddles of fuel” are formed in the capillary structure with corresponding harmful consequences. For a number of uncontrollable reasons, this happens quite often.

В качестве аналога выбрано горелочное устройство (патент DE №3708745 J. Eberspacher), содержащее спираль накаливания, патрубки подачи дизельного топлива, измерительный дроссель, пористую сетку свечи накаливания. Свеча обдувается воздухом, ввернута в штуцер, через который в пористую сетку подводится топливо и который закреплен на стенке камеры сгорания.As an analogue, a burner device (DE patent No. 3708745 J. Eberspacher) was selected, containing an incandescent spiral, diesel fuel supply pipes, a measuring choke, and a porous grid of a glow plug. The candle is blown with air, screwed into a fitting through which fuel is supplied into the porous mesh and which is fixed to the wall of the combustion chamber.

Для обеспечения формирования и поджига горючей смеси необходимо, чтобы количества тепловой энергии, выделяемой свечой накаливания, было достаточно для испарения жидкого топлива из пористой сетки и дальнейшего разогрева горючей смеси до температуры зажигания.To ensure the formation and ignition of the combustible mixture, it is necessary that the amount of thermal energy released by the glow plug is sufficient to evaporate the liquid fuel from the porous mesh and to further heat the combustible mixture to the ignition temperature.

В ряде технических устройств, в частности, предпусковых подогревателях транспортных средств, работающих в режиме выключенного двигателя, свеча накаливания запитывается от аккумуляторной батареи и для предотвращения ее разряда необходимо существенно ограничить допустимую мощность используемых свечей накаливания.In a number of technical devices, in particular, pre-heater vehicles, operating in the engine off mode, the glow plug is powered from the battery and to prevent its discharge, it is necessary to significantly limit the allowable power of the glow plugs used.

Существенным недостатком аналога является низкая надежность поджига при низких температурах, обусловленная, в частности, тем, что значительная часть тепловой энергии свечи накаливания расходуется на нагрев прилегающих к пористой сетке металлических элементов конструкции горелочного устройства.A significant disadvantage of the analogue is the low reliability of ignition at low temperatures, due, in particular, to the fact that a significant part of the thermal energy of the glow plug is spent on heating metal elements of the burner device adjacent to the porous mesh.

Поскольку возможности увеличения мощности свечи накаливания ограничены условием недопущения существенного разряда аккумуляторной батареи, то для повышения надежности поджига и снижения границы надежного поджига в области низких (до -45...-50°С) температур, необходимы такие изменения в конструкции поджигающего устройства, при которых уменьшится отвод тепла к окружающим элементам горелочного устройства.Since the possibility of increasing the power of a glow plug is limited by the condition to prevent a significant discharge of the battery, then in order to increase the reliability of ignition and reduce the boundary of reliable ignition in the low (up to -45 ...- 50 ° С) temperatures, such changes in the design of the ignition device are necessary at which will reduce heat dissipation to the surrounding elements of the burner device.

В качестве прототипа выбрано устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа (заявка DE №10004507, J. Eberspacher), содержащее штуцер крепления свечи накаливания, который соединен с камерой сгорания, систему подачи топлива и воздуха, посредством патрубков. Пористый транспортирующий испарительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки из проволочной сетки, расположен внутри штуцера с зазором, относительно внутренней стенки штуцера, причем в продольном направлении, обращенном к камере сгорания, он длинее, чем нагревательный элемент свечи накаливания.As a prototype, a device for igniting and supplying fuel to an evaporator-type burner device (DE application No. 10004507, J. Eberspacher) was selected, comprising a fitting for securing a glow plug that is connected to a combustion chamber, a fuel and air supply system by means of nozzles. A porous conveying evaporation element made in the form of a cylindrical tube of wire mesh is located inside the nozzle with a gap relative to the inner wall of the nozzle, and in the longitudinal direction facing the combustion chamber, it is longer than the heating element of the glow plug.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность розжига при низких температурах, обусловленная тем, что количество тепловой энергии, выделяемое свечой накаливания, недостаточно для формирования паровоздушной смеси и разогрева ее до температуры зажигания. Наличие зазора между пористым транспортирующим испарительным элементом и внутренней стенкой штуцера уменьшает потери тепла на нагрев штуцера, но этого недостаточно для обеспечения надежного розжига при низких температурах. Необходимо дальнейшее уменьшение расхода тепла на процессы, не связанные с формированием и разогревом горючей паровоздушной смеси.The disadvantage of the prototype is the lack of reliability of ignition at low temperatures, due to the fact that the amount of thermal energy generated by the glow plug is not enough to form a vapor-air mixture and heat it to the ignition temperature. The presence of a gap between the porous conveying evaporation element and the inner wall of the nozzle reduces heat loss for heating the nozzle, but this is not enough to ensure reliable ignition at low temperatures. It is necessary to further reduce heat consumption for processes not related to the formation and heating of a combustible vapor-air mixture.

Для повышения эффективности использования выделяемого свечой накаливания тепла следует нагревать не все, заключенное в пористом транспортирующем испарительном элементе топливо, а только небольшую часть. При этом на нагрев и испарение топлива будет расходоваться гораздо меньшая доля тепла и, соответственно, оставшегося тепла будет достаточно для разогрева паровоздушной смеси до температуры зажигания.To increase the efficiency of using the heat generated by the glow plug, not all the fuel contained in the porous transporting evaporative element should be heated, but only a small part. At the same time, a much smaller fraction of the heat will be spent on heating and evaporating the fuel and, accordingly, the remaining heat will be enough to warm the vapor-air mixture to the ignition temperature.

Для этой цели между свечой накаливания и частью пористого транспортирующего испарительного элемента следует разместить тепловой экран.For this purpose, a heat shield should be placed between the glow plug and part of the porous conveying vaporization element.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности розжига горелочных устройств.The technical result of the invention is to increase the reliability of ignition of burner devices.

Технический результат достигается тем, что в устройство зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа, содержащее штуцер, соединенный с топочной камерой, капиллярную испарительную структуру топочной камеры, патрубки ввода воздуха и топлива, свечу накаливания, пористый транспортирующий испарительный элемент, расположенный внутри штуцера между его внутренней стенкой и свечой накаливания с зазором, дополнительно введен тепловой экран, размещенный между пористым транспортирующим испарительным элементом и свечой накаливания, причем у основания свечи накаливания в пористом транспортирующем испарительном элементе и тепловом экране соосно выполнено отверстие, в котором газоплотно размещен патрубок подачи воздуха.The technical result is achieved by the fact that the ignition device and the fuel supply to the evaporator-type burner device, comprising a fitting connected to the combustion chamber, a capillary evaporation structure of the combustion chamber, air and fuel inlet nozzles, a glow plug, a porous transporting vaporization element located inside the fitting between its inner wall and glow plug with a gap, an additional heat shield is inserted, placed between the porous conveying vaporizing element and the candles second filament, wherein the base of the glow plug in a porous evaporative member, and conveying the heat shield is coaxially provided with an opening, wherein the gas-tight placed air supply pipe.

На чертеже изображено устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа, в котором 1 - штуцер; 2 - свеча накаливания; 3 - тепловой экран, 4 - патрубок ввода воздуха; 5 - патрубок ввода топлива; 6 - капиллярная испарительная структура топочной камеры; 7 - топочная камера; 8 - пористый транспортирующий испарительный элемент.The drawing shows a device for ignition and fuel supply to the burner device of the evaporative type, in which 1 is a fitting; 2 - glow plug; 3 - heat shield, 4 - air inlet pipe; 5 - a pipe for introducing fuel; 6 - capillary evaporation structure of the combustion chamber; 7 - combustion chamber; 8 - porous conveying evaporation element.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В момент запуска подогревателя включается свеча накаливания 2. После прогрева свечи накаливания 2 через патрубок ввода воздуха 4 подается воздух, а в патрубок ввода топлива 5 подается жидкое топливо. Проходя вдоль свечи накаливания 2, воздух разогревается до высокой температуры. В области среза теплового экрана 3 горячий воздух и излучение от кончика свечи накаливания осуществляют интенсивный разогрев пористого транспортирующего испарительного элемента, выполненного в виде цилиндрической трубки из металлической сетки и заполненной топливом и упирающегося в капиллярную испарительную структуру топочной камеры. В результате, в этой области происходит испарение топлива, формирование паровоздушной горючей смеси и ее зажигание у раскаленной свечи накаливания. Поскольку разогревается узкая полоска пористого транспортирующего испарительного элемента, во-первых, основная часть, выделяемого свечой накаливания тепла расходуется на разогрев воздуха, и, во-вторых, тепловой экран 3 не пропускает холодные пары топлива к поверхности свечи накаливания, что способствует формированию более высокой температуры поверхности свечи накаливания. В результате тепло, выделяемое свечой накаливания, эффективно обеспечивает высокую температуру парогазовой смеси, что существенно увеличивает надежность розжига.The proposed device operates as follows. At the moment of starting the heater, the glow plug 2 is turned on. After heating the glow plug 2, air is supplied through the air inlet 4 and liquid fuel is supplied to the fuel inlet 5. Passing along glow plug 2, the air is heated to a high temperature. In the cut-off region of the heat shield 3, hot air and radiation from the tip of the glow plug carry out intensive heating of the porous conveying vaporization element made in the form of a cylindrical tube made of a metal mesh and filled with fuel and abutting against the capillary vaporization structure of the combustion chamber. As a result, fuel evaporation occurs in this area, the formation of a vapor-air combustible mixture and its ignition by a glowing glow plug. Since a narrow strip of porous conveying evaporative element is heated, firstly, the main part emitted by the glow plug is spent on heating the air, and secondly, the heat shield 3 does not pass cold fuel vapor to the surface of the glow plug, which contributes to the formation of a higher temperature glow plug surface. As a result, the heat generated by the glow plug effectively ensures the high temperature of the vapor-gas mixture, which significantly increases the reliability of the ignition.

Claims

A device for igniting and supplying fuel to an evaporator-type burner device containing a fitting connected to the combustion chamber, a capillary evaporation structure of the combustion chamber, air and fuel inlet nozzles, a glow plug, a porous transporting vaporization element located inside the fitting between its inner wall and the glow plug with a gap, characterized in that it further comprises a heat shield placed between the porous conveying vaporizing element and the glow plug, why at the base of the glow plug in the porous conveying evaporation element and the heat shield a hole is coaxially made in which the air supply pipe is sealed tightly.