RU2078978C1 - Device for atomizing and distribution of fuel-air mixture in engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion carburetor engines; mechanical fuel-air mixture atomizing and distribution devices. SUBSTANCE: device has metal screen and gauze with mesh side dimensions of 40-55 μm. Screen and gauze are placed under primary mixing chamber of carburetor and they form side channel with chamber wall. EFFECT: improved reliability of operation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции механических устройств распыливания и распределения топливно-воздушной смеси, устанавливаемых под карбюраторами автомобильных двигателей. The invention relates to the design of mechanical devices for atomization and distribution of the air-fuel mixture, installed under the carburetors of automobile engines.

В современном автомобилестроении существует большое количество карбюраторов различных конструкций: карбюраторы двигателей грузовых автомобилей и автобусов; карбюраторы двигателей легковых автомобилей и микроавтобусов. In modern automotive industry there are a large number of carburetors of various designs: carburetors of engines of trucks and buses; carburetors of engines of cars and minibuses.

Недостатком существующих карбюраторов автомобильных двигателей, у которых топливная смесь образуется во впускном трубопроводе двигателя, заключается в том, что практически невозможно добиться равномерного распределения жидкого топлива и его паров (Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями. М. Машиностроение, 1988, с. 292). The disadvantage of existing carburetors of automobile engines in which the fuel mixture is formed in the intake manifold of the engine is that it is almost impossible to achieve an even distribution of liquid fuel and its vapors (Fuel Efficiency of Cars with Gasoline Engines. M. Mashinostroenie, 1988, p. 292).

Для улучшения распыливания и более равномерного распределения смеси (по составу) по цилиндрам имеется большое количество устройств и систем, устанавливаемых под карбюратором или во впускном трубопроводе двигателя. Эти устройства по способу воздействия на поток смеси могут быть разделены на четыре основные группы: механические; с магнитной обработкой смеси; с подогревом воздуха и смеси; с ультразвуковым распыливанием топлива. To improve atomization and a more uniform distribution of the mixture (in composition) between the cylinders, there are a large number of devices and systems installed under the carburetor or in the intake manifold of the engine. These devices by the method of influencing the flow of the mixture can be divided into four main groups: mechanical; with magnetic treatment of the mixture; heated air and mixture; with ultrasonic atomization of fuel.

Механические устройства обычно выполняются в виде плоской, сферической или конической металлической сетки. В некоторых случаях они представляют собой неподвижные или вращающиеся крыльчатки. Mechanical devices are usually made in the form of a flat, spherical or conical metal mesh. In some cases, they are fixed or rotating impellers.

Испытания существующих механических устройств показали, что при оптимальной регулировке карбюратора снижения расхода топлива не наблюдается, а вследствие увеличения сопротивления в системе впуска мощностные показатели двигателя существенно снижаются (А.В. Дмитриевский, В.Ф. Каменев. Карбюраторы автомобильных двигателей. М. Машиностроение, 1990, с. 37). Tests of existing mechanical devices have shown that with optimal carburetor adjustment, fuel consumption is not reduced, and due to an increase in resistance in the intake system, engine performance is significantly reduced (A.V. Dmitrievsky, V.F. Kamenev. Carburetors of automobile engines. M. Mechanical Engineering, 1990, p. 37).

Кроме того, применение в механических распыливающих устройствах жесткой металлической сетки с достаточно большой стороной ячейки из-за жестких условий эксплуатации не позволяет качественно распыливать жидкое топливо, имеющееся в топливно-воздушной смеси. Неравномерное распределение жидкого топлива и его паров в смеси может стать причиной протекания аномальных процессов сгорания в автомобильном двигателе (детонация топлива). In addition, the use in a mechanical spraying device of a rigid metal mesh with a sufficiently large side of the cell due to harsh operating conditions does not allow high-quality spraying of liquid fuel available in the fuel-air mixture. Uneven distribution of liquid fuel and its vapors in a mixture can cause abnormal combustion processes in an automobile engine (fuel detonation).

Задачей изобретения является уменьшение вероятности детонационного сгорания заряда топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя и повышение его экономичности. Это достигается установкой под первичной смесительной камерой карбюратора двигателя устройства распыливания и распределения топливно-воздушной смеси, которое содержит металлическую решетку и сетку с размерами стороны ячейки (40 56) мкм, причем решетка и сетка образуют со стенкой первичной смесительной камеры боковой канал для прохождения отраженного от сетки и решетки потока топливно-воздушной смеси. The objective of the invention is to reduce the likelihood of detonation combustion of the charge of the fuel-air mixture in the cylinders of the engine and increase its efficiency. This is achieved by installing a device for atomization and distribution of the fuel-air mixture under the primary mixing chamber of the carburetor of the engine, which contains a metal grid and a mesh with a side size of the cell (40 56) μm, the grid and mesh forming a side channel with the wall of the primary mixing chamber for passage reflected from grids and gratings of a stream of a fuel-air mixture.

По сравнению с существующей конструкцией механического распыливающего устройства, выполненного в виде плоской, сферической или конической металлической сетки, использование заявляемого устройства распыливания и распределения топливно-воздушной смеси (устройства) позволит:
уменьшить вероятность детонационного сгорания заряда топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя;
повысить топливную экономичность двигателя за счет уменьшения аномальных процессов сгорания зарядов топлива в цилиндрах двигателя;
увеличить мощностные показатели двигателя за счет бокового канала, образованного стенкой первичной смесительной камеры карбюратора, решеткой и сеткой устройства;
использовать этилированные и неэтилированные бензины в двигателях с высокой степенью сжатия.Compared with the existing design of a mechanical spray device made in the form of a flat, spherical or conical metal mesh, the use of the inventive device for spraying and distributing a fuel-air mixture (device) will allow:
reduce the likelihood of detonation combustion of the charge of the fuel-air mixture in the engine cylinders;
increase fuel efficiency of the engine by reducing abnormal processes of combustion of fuel charges in the cylinders of the engine;
increase engine power indicators due to the side channel formed by the wall of the primary mixing chamber of the carburetor, the grill and mesh of the device;
use leaded and unleaded gasoline in high compression engines.

На фиг. 1 показано устройство распыливания и распределения топливно-воздушной смеси. Между двумя прокладками 3 из неметаллического материала расположены металлическая решетка 2 и металлическая сетка 1 с размерами стороны ячейки (40 56) мкм. In FIG. 1 shows a device for atomizing and distributing a fuel-air mixture. Between two gaskets 3 of non-metallic material, a metal grid 2 and a metal mesh 1 are located with the cell side dimensions (40 56) μm.

Взаимное расположение деталей 1, 2, 3 фиксируется любым бензостойким склеивающим материалом. Металлическая решетка 2 предназначена для предохранения сетки 1 от прогара и повреждений. The relative position of parts 1, 2, 3 is fixed by any gas-resistant adhesive material. The metal grill 2 is designed to protect the grid 1 from burnout and damage.

На фиг. 2 изображена схема размещения устройства распыливания и распределения топливно-воздушной смеси под двухкамерным автомобильным карбюратором с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок, где: I и II соответственно первичная и вторичная смесительные камеры карбюратора; 1 корпус карбюратора; 2 корпус смесительных камер карбюратора; 3 дроссельная заслонка; 4 стенка первичной смесительной камеры; 5 устройство распыливания и распределения топливно-воздушной смеси; 6 решетка устройства; 7 сетка устройства; 8 впускной трубопровод двигателя; 9 боковой канал для прохождения потока топливно-воздушной смеси. In FIG. 2 shows a layout of a device for atomizing and distributing a fuel-air mixture under a two-chamber automobile carburetor with a falling flow and sequential opening of throttle valves, where: I and II, respectively, the primary and secondary mixing chambers of the carburetor; 1 carburetor body; 2 carburetor mixing chambers housing; 3 throttle; 4 wall of the primary mixing chamber; 5 device for atomization and distribution of the fuel-air mixture; 6 lattice device; 7 grid device; 8 intake manifold of the engine; 9 side channel for the flow of the fuel-air mixture.

Известно, что топливно-воздушная смесь, попадающая в задроссельное пространство смесительной камеры карбюратора, представляет собой поток воздушной смеси жидкого топлива с его парами. Для улучшения смесеобразования и равномерности распределения смеси по цилиндрам двигателя необходимо улучшение распыливания жидкого топливаи перемешивания его с воздушщным зарядом; создание турбулизации смеси во впускном трубопроводе двигателя. It is known that the air-fuel mixture falling into the throttling space of the carburetor mixing chamber is a stream of the air mixture of liquid fuel with its vapor. To improve mixing and uniform distribution of the mixture across the cylinders of the engine, it is necessary to improve atomization of liquid fuel and mixing it with an air charge; creating turbulization of the mixture in the intake manifold of the engine.

На фиг. 3 изображена схема работы устройства с двухкамерным автомобильным карбюратором с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок, где: I и II соответственно первичная и вторичная смесительные камеры карбюратора; 1 корпус карбюратора; 2 корпус смесительных камер карбюратора; 3 дроссельная заслонка; 4 стенка первичной смесительной камеры карбюратора; 5 устройство распыливания и распределения топливно-воздушной смеси; 6 решетка устройства; 7 сетка устройства; 8 - впускной трубопровод двигателя; 9 боковой канал для прохождения потока топливно-воздушной смеси; _→ воздушный поток; °_→ топливная эмульсия;

-топливно-воздушная смесь в карбюраторе; _ _→ -аэрозольная и газообразная составляющая часть топливно-воздушной смеси;

распыленная топливно-воздушная смесь.In FIG. 3 shows a diagram of the operation of the device with a two-chamber automobile carburetor with a falling flow and sequential opening of the throttle valves, where: I and II, respectively, the primary and secondary mixing chambers of the carburetor; 1 carburetor body; 2 carburetor mixing chambers housing; 3 throttle; 4 wall of the primary mixing chamber of the carburetor; 5 device for atomization and distribution of the fuel-air mixture; 6 lattice device; 7 grid device; 8 - engine intake pipe; 9 side channel for the passage of the flow of air-fuel mixture; _ → air flow; ° _ → fuel emulsion;

-fuel-air mixture in the carburetor; _ _ → - aerosol and gaseous constituent part of the fuel-air mixture;

atomized air-fuel mixture.

При такте всасывания топливно-воздушной смеси в цилиндр двигателя во впускном трубопроводе 8 создается разрежение, за счет чего воздух _→ и топливная эмульсия °_→ поступают в смесительные камеры I и II, где смешиваются, образуя топливно-воздушную смесь карбюратора

. Высокоскоростной поток топливно-воздушной смеси

, достигая решетки 6 и сетки 7 устройства 5, разделяется на следующие составляющие:
аэрозольная и газообразная составляющая часть _ _→ топливно-воздушного потока, которая отражается от сетки 7 и устремляется в боковой канал 9, образованный стенкой 4 первичной смесительной камеры карбюратора 1 и решеткой 6 с металлической сеткой 7 устройства;
жидкое топливо и отдельно летящие его капли, которые тормозятся сеткой 7 устройства 5 и выдуваются потоком через ячейки сетки с размерами (40 56) мкм в полость впускного трубопровода 8 в виде распыленной топливно-воздушной смеси

.When the intake stroke of the fuel-air mixture into the engine cylinder in the intake manifold 8, a vacuum is created, due to which the air _ → and the fuel emulsion ° _ → enter the mixing chambers I and II, where they are mixed, forming a fuel-air mixture of the carburetor

. High speed air-fuel mixture flow

, reaching the lattice 6 and the grid 7 of the device 5, is divided into the following components:
the aerosol and gaseous constituent part _ _ → of the fuel-air flow, which is reflected from the grid 7 and rushes into the side channel 9 formed by the wall 4 of the primary mixing chamber of the carburetor 1 and the grill 6 with the metal grid 7 of the device;
liquid fuel and droplets flying separately, which are inhibited by the grid 7 of the device 5 and blown by a stream through the grid cells with dimensions (40 56) μm into the cavity of the intake pipe 8 in the form of a sprayed fuel-air mixture

.

Аэрозольный и газообразный топливно-воздушный поток _ _→, истекающий с большой скоростью из бокового канала 9 в полость впускного трубопровода 8, подхватывает распыленную топливно-воздушную смесь

за металлической сеткой 7 и переносит в цилиндры двигателя, обеспечивая равномерное распределение топлива по цилиндрам.Aerosol and gaseous fuel-air flow _ _ →, flowing out at high speed from the side channel 9 into the cavity of the inlet pipe 8, picks up the atomized fuel-air mixture

behind the metal mesh 7 and transfers it to the engine cylinders, ensuring uniform distribution of fuel across the cylinders.

При одновременно открытых дроссельных заслонках 3 первичной I и вторичной II камер карбюратора происходит перемешивание потоков топливно-воздушной смеси обеих камер в трубопроводе 8 за счет турбулизации пересекающихся потоков. When the throttle valves 3 of the primary I and secondary II chambers of the carburetor are simultaneously open, the flows of the fuel-air mixture of both chambers in the pipeline 8 are mixed due to the turbulence of intersecting flows.

Необходимо отметить, что при наличии явления торможения жидкого топлива и отдельно летящих капель о решетку 6 и сетку 7 устройства на начальном этапе такта всасывания в цилиндры двигателя поступает часть обедненной топливно-воздушной смеси. It should be noted that in the presence of the phenomenon of braking of liquid fuel and separately flying drops on the grate 6 and the grid 7 of the device at the initial stage of the suction stroke, part of the depleted fuel-air mixture enters the engine cylinders.

Согласно теории детонационного сгорания последней части заряда в двигателе, указанное послойное распределение заряда в двигателе положительно сказывается на уменьшении детонационного сгорания заряда. При этом топливная смесь находится в районе свечи зажигания, а воздух или обедненная смесь в зоне последней части заряда (Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями. М. Машиностроение, 1988, с. 301, раздел "Послойное распределение заряда"). According to the theory of detonation combustion of the last part of the charge in the engine, the indicated layer-by-layer distribution of charge in the engine has a positive effect on reducing the detonation combustion of the charge. In this case, the fuel mixture is in the vicinity of the spark plug, and the air or depleted mixture is in the zone of the last part of the charge (Fuel efficiency of cars with gasoline engines. M. Mashinostroenie, 1988, p. 301, section "Layer-by-layer charge distribution").

Уменьшение детонационного сгорания заряда в двигателе существенно сказывается на топливной экономичности двигателя и позволяет использовать этилированные и неэтилированные бензины. Reducing the detonation combustion of the charge in the engine significantly affects the fuel economy of the engine and allows the use of leaded and unleaded gasolines.

Для экспериментальной проверки заявляемое устройство с сеткой N 004 по ГОСТ 2851-45 было установлено на автомобиль ВАЗ-2101 с пробегом 140 000 км. Испытания проводились с 2 пассажирами на скоростях от 80 до 100 км/ч. Объем испытаний и их результаты приведены в табл. N 1. For experimental verification, the inventive device with a grid N 004 according to GOST 2851-45 was installed on a VAZ-2101 car with a range of 140,000 km. Tests were conducted with 2 passengers at speeds from 80 to 100 km / h. The volume of tests and their results are given in table. N 1.

После завершения испытаний были проведены аналогичные испытания и замеры на автомобиле с установленной под карбюратором металлической сеткой сферической формы с размерами стороны ячейки 1 мм. Объем испытаний и их результаты приведены в табл. N 2. After completion of the tests, similar tests and measurements were carried out on a car with a spherical metal mesh installed under the carburetor with a mesh side size of 1 mm. The volume of tests and their results are given in table. N 2.

Таким образом, экспериментальная проверка устройства на автомобиле подтвердила оптимальность конструкции устройства для достижения поставленной цели. Thus, an experimental test of the device on the car confirmed the optimality of the device design to achieve the goal.

Claims (2)

1. Устройство распыливания и распределения топливовоздушной смеси в двигателе, содержащее сетку, расположенную под карбюратором двигателя, отличающееся тем, что дополнительно содержит металлическую решетку, а сетка имеет размеры стороны ячейки 40 56 мкм. 1. The device for spraying and distributing the air-fuel mixture in the engine, containing a grid located under the carburetor of the engine, characterized in that it further comprises a metal grill, and the grid has a cell side size of 40 56 microns. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что решетка и сетка установлены под первичной смесительной камерой карбюратора и образуют со стенкой камеры боковой канал. 2. The device according to claim 1, characterized in that the grill and mesh are installed under the primary mixing chamber of the carburetor and form a side channel with the chamber wall.

Images