RU2061892C1

RU2061892C1 - Device for obtaining fuel-air mixture in internal combustion engine

Info

Publication number: RU2061892C1
Application number: RU93005444A
Authority: RU
Inventors: В.А. Олевский
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Олевский Виктор Аронович
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: device has mixing chamber with inlet and outlet openings. The chamber is diverging in the direction of the flow at the porous diaphragm. The diaphragm is mounted with a spaced relation to the inlet opening and mixing chamber. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности, к системам подачи топлива или горючей смеси для этих двигателей. Основной проблемой в ДВС является обеспечение высокой степени гомогенизации горючей смеси и благодаря этому повышение удельных энергетических показателей (снижение расхода топлива, повышение мощности и т.п.) и снижение токсичности отработавших газов. The invention relates to internal combustion engines (ICE), in particular, to systems for supplying fuel or a combustible mixture for these engines. The main problem in the internal combustion engine is to ensure a high degree of homogenization of the combustible mixture and due to this increase in specific energy indicators (reduction in fuel consumption, increase in power, etc.) and reduction of toxicity of exhaust gases.

Известно устройство для получения топливовоздушной смеси для карбюраторного двигателя, содержащее смесительную камеру с входным и выходным отверстиями, диаметр камеры превышает диаметр выходного отверстия, расположенную непосредственно в смесительной камере многоэлементную систему подачи топлива и предварительного смешения его с воздухом в смесительной камере установлены, примыкая к ней и с зазором, пористые мембраны, которые пропитывают топливом (см. например, заявку ФРГ N 3504518, МКИ F02М 17/28). A device for producing a fuel-air mixture for a carburetor engine is known, comprising a mixing chamber with inlet and outlet openings, the diameter of the chamber exceeding the diameter of the outlet located directly in the mixing chamber, a multi-element fuel supply system and its preliminary mixing with air in the mixing chamber are installed adjacent to it and with a gap, porous membranes that are impregnated with fuel (see, for example, the application of Germany N 3504518, MKI F02M 17/28).

Недостатком известного устройства является повышенная конструктивная сложность, что связано:
с исполнением мембранного узла в виде последовательно соосно расположенных по вертикали ряда пористых мембран различных (уменьшающихся к низу) диаметров;
с конструктивным исполнением системы подачи топлива в смесительной камере.A disadvantage of the known device is the increased structural complexity, which is associated with:
with the execution of the membrane unit in the form of a series of porous membranes of different diameters (decreasing towards the bottom) in series in a series of coaxially arranged vertically;
with the design of the fuel supply system in the mixing chamber.

Описанное устройство принимаем в качестве прототипа, как наиболее близкое к заявляемому по технической сущности. The described device is taken as a prototype, as the closest to the claimed technical essence.

Техническая задача, которая решается заявляемым устройством, заключается в получении высокой степени гомогенности горючей смеси при простом конструктивном исполнении самого устройства, чем повышается его технологичность в изготовлении и надежность в эксплуатации. Технический результат, достигаемый при этом, состоит в том, что посредством одной пористой мембраны вместо нескольких, достаточно эффективно снижается расход топлива и токсичность отработавших газов. The technical problem, which is solved by the claimed device, is to obtain a high degree of homogeneity of the combustible mixture with a simple design of the device, which increases its manufacturability in manufacturing and reliability in operation. The technical result achieved in this case is that by means of one porous membrane, instead of several, the fuel consumption and exhaust gas toxicity are rather effectively reduced.

Для достижения указанного результата в устройстве для получения топливовоздушной смеси в ДВС, содержащем смесительную камеру с входным и выходным отверстием и установленную в смесительной камере пористую мембрану, смесительная камера имеет расширение по ходу потока в месте установки мембраны, а мембрана соизмерима с наибольшим диаметром смесительной камеры и установлена без непосредственного примыкания к входному отверстию. Кроме этого, пористая мембрана может быть выполнена из упруго-демпфирующего материала из проволоки, который имеет имеет неоднородную повышающуюся к центру плотность, при этом внутренняя поверхность смесительной камеры со стороны впускного отверстия может быть выполнена вогнутой. To achieve this result, in a device for producing an air-fuel mixture in an internal combustion engine containing a mixing chamber with an inlet and an outlet and a porous membrane installed in the mixing chamber, the mixing chamber has expansion along the flow at the installation location of the membrane, and the membrane is commensurate with the largest diameter of the mixing chamber and installed without directly adjoining the inlet. In addition, the porous membrane can be made of an elastic damping material of wire, which has a non-uniform density increasing towards the center, while the inner surface of the mixing chamber from the inlet side can be made concave.

Решение поставленной технической задачи достигается выполнением смесительной камеры расширяющейся по ходу потока и расположению с зазорами в расширенной части пористой мембраны; благодаря этому поток воздуха с каплями топлива, попадая в смесительную камеру, расширяется, чем капли топлива дробятся на более мелкие, попадая в пористую мембрану, растекаются в ней и на выходе превращаются, практически, в гомогенную топливовоздушную смесь. The solution of the technical problem is achieved by performing the mixing chamber expanding along the flow and the location with gaps in the expanded part of the porous membrane; due to this, the air flow with fuel droplets, entering the mixing chamber, expands, than fuel droplets are crushed into smaller ones, getting into the porous membrane, spread in it and at the outlet turn into a practically homogeneous air-fuel mixture.

Для улучшения преемистости ДВС на переходных процессах (разгон, переключение скоростей и т.п.) мембрана в смесительной камере устанавливается с зазором, через который в достаточно турбулентном режиме топливовоздушная смесь попадает в ДВС, минуя мембрану. To improve the ICE continuity in transients (acceleration, speed switching, etc.), the membrane in the mixing chamber is installed with a gap through which in a sufficiently turbulent mode the air-fuel mixture enters the ICE bypassing the membrane.

Технологичным и долговечным материалом для пористой мембраны может служить металлорезина (МР), т.е. упруго-деформирующий материал из проволоки, причем, чтобы добиться растекания капель топлива, которое, как правило, подают по центру смесительной камеры, как можно по более широким поверхностям, центр мембраны может иметь большую плотность, чем периферия. Technological and durable material for a porous membrane can be metal rubber (MR), i.e. elastically deforming material from the wire, and in order to achieve the spreading of droplets of fuel, which, as a rule, is fed to the center of the mixing chamber, as wide as possible on the surfaces, the center of the membrane can have a higher density than the periphery.

Предотвращение при этом пленочного растекания топлива по стенкам смесительной камеры достигается тем, что ее верхняя поверхность выполнена вогнутой и пленка топлива разрывается на переходной кромке отверстия к смесительной камере. The prevention of film spreading of fuel along the walls of the mixing chamber is achieved by the fact that its upper surface is concave and the fuel film is torn at the transition edge of the opening to the mixing chamber.

Пример устройства представлен на фиг. 1. An example device is shown in FIG. 1.

Устройство для получения топливовоздушной смеси в ДВС содержит:
1 входное отверстие;
2 выходное отверстие;
3 смесительная камера;
4 пористая мембрана из МР;
5 опоры мембраны в количестве 3 шт.A device for producing a fuel-air mixture in an internal combustion engine contains:
1 inlet;
2 outlet;
3 mixing chamber;
4 porous membrane of MR;
5 membrane supports in the amount of 3 pcs.

Диаметры входного и выходного отверстий 1, 2 равны, диаметр мембраны 4 равен 1,42 диаметра отверстий, а наибольший диаметр смесительной камеры равен 1,75 диаметра отверстий. Толщина мембраны 5 мм, средняя кажущаяся плотность 4000 кг/м³. Мембрана 4 изготовлена из нержавеющей проволоки диаметром 0,1 мм методом предварительной ее навивки, укладки в заготовку и опрессовки давлением так, чтобы центр был более плотным. Высота смесительной камеры 25 мм. Верхняя часть смесительной камеры 3 выполнена вогнутой, а нижняя - конусной.The diameters of the inlet and outlet openings 1, 2 are equal, the diameter of the membrane 4 is 1.42 of the diameter of the holes, and the largest diameter of the mixing chamber is 1.75 of the diameter of the holes. The membrane thickness of 5 mm, the average apparent density of 4000 kg / m ³ . The membrane 4 is made of stainless steel with a diameter of 0.1 mm by pre-winding it, laying it into the billet and pressure molding so that the center is more dense. Mixer chamber height 25 mm. The upper part of the mixing chamber 3 is made concave, and the lower conical.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

По центру входного отверстия 1 подают воздух и топливо в виде капель или суспензии, попадая в расширяющуюся смесительную камеру топливовоздушный поток расширяется, капли топлива дробятся на более мелкие и напитывают пористую мембрану 4, растекаясь по ней, в основном, на периферийной части. Эти измельченные частицы топлива быстрее испаряются, захватываются воздушным потоком и через выходное отверстие 2 подаются в ДВС в виде гомогенной топливовоздушной смеси. In the center of the inlet 1, air and fuel are supplied in the form of droplets or suspensions, getting into the expanding mixing chamber, the air-fuel flow expands, fuel droplets are crushed into smaller ones and saturate the porous membrane 4, spreading over it, mainly on the peripheral part. These crushed particles of fuel evaporate faster, are captured by the air stream and fed through the outlet 2 to the internal combustion engine in the form of a homogeneous air-fuel mixture.

На переходных процессах работы ДВС, когда может резко возрасти сопротивление мембраны топливовоздушному потоку, последний, завихряясь, проходит через зазор между мембраной 4 и смесительной камерой 3, что также способствует гомогенизации топливовоздушной смеси. Параметры устройства подобраны так, что оно создает минимально возможное сопротивление потоку топливовоздушной смеси в ДВС. При образовании пленки топлива на поверхностях входного отверстия 1 она рвется на кромке отверстия, благодаря исполнению верхней части смесительной камеры 3 в виде вогнутой поверхности. In transient processes of ICE operation, when the membrane resistance to fuel-air flow can sharply increase, the latter, swirling, passes through the gap between the membrane 4 and the mixing chamber 3, which also contributes to the homogenization of the air-fuel mixture. The parameters of the device are selected so that it creates the minimum possible resistance to the flow of the air-fuel mixture in the internal combustion engine. When a fuel film is formed on the surfaces of the inlet 1, it breaks at the edge of the hole, due to the execution of the upper part of the mixing chamber 3 in the form of a concave surface.

Таким образом, в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом упрощается конструктивное исполнение устройства, а в сравнении с известными, реально используемыми в промышленности России карбюраторами и т.п. устройствами для гомогенизации топливовоздушной смеси в ДВС:
избыток топлива аккумулируется в пористой мембране и при "разгоне" двигателя топливовоздушная смесь им обогащается;
максимально гомогенизируется топливовоздушная смесь, включая тяжелые фракции топлива, при этом расход топлива снижается на 10-15% уменьшается токсичность отработавших газов и выброс неотработанного топлива, особенно на непрогретом двигателе и на переходных процессах;
упрощается система смесеобразования топлива и воздуха для ДВС, снижаются потери мощности двигателя на подачу в него этой смеси.Thus, in the inventive device in comparison with the prototype simplifies the design of the device, and in comparison with the known, actually used in the industry of Russia carburetors, etc. devices for homogenizing the air-fuel mixture in the internal combustion engine:
excess fuel is accumulated in the porous membrane and upon “acceleration” of the engine, the air-fuel mixture is enriched with it;
the air-fuel mixture is homogenized as much as possible, including heavy fuel fractions, while the fuel consumption is reduced by 10-15%, the toxicity of exhaust gases and the emission of unprocessed fuel are reduced, especially on an unheated engine and on transients;
the system of mixture formation of fuel and air for internal combustion engines is simplified, engine power losses for feeding this mixture into it are reduced.

Claims

1. A device for producing a fuel-air mixture in an internal combustion engine, comprising a mixing chamber with inlet and outlet openings, and a porous membrane installed in the mixing chamber, characterized in that the mixing chamber at the installation location of the membrane is made expanded along the flow, the membrane is installed with a gap to inlet and to the mixing chamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that the inner surface of the mixing chamber from the inlet side is made concave.

3. The device according to claim 1, characterized in that the porous membrane is made of an elastically deformable material.

4. The device according to claims 1 and 3, characterized in that the material of the porous membrane is made of wire.

5. The device according to claim 1, characterized in that the porous membrane has a non-uniform density increasing towards its center.

6. The device according to PP.1 to 5, characterized in that the diameter of the porous membrane is equal to 1.42 of the diameter of the inlet.