Насадок-гомогенизатор на газовую форсунку

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Полезная модель применяется для гомогенизации газовоздушной топливной смеси, поступающей во впускной коллектор ДВС, способствуя более полному сгоранию газового топлива. Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных показателей ДВС путем создания гомогенной газовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры ДВС, за счет придания впрыскиваемому в воздушный поток газовому топливу турбулентного возмущения, без увеличения сопротивления во впускном коллекторе ДВС. Поставленная задача достигается за счет того, что на сопло газовой форсунки в системе питания ДВС устанавливается насадок-гомогенизатор, состоящий из корпуса и эллиптического отражателя. Корпус насадка-гомогенизатора на газовую форсунку выполнен в виде конического расходящегося насадка, с углом при вершине 24°, диаметр входного отверстия корпуса равен диаметру выходного отверстия сопла газовой форсунки, диаметр выходного отверстия корпуса равен 1,5 диаметра входного отверстия корпуса, отражатель насадка-гомогенизатора на газовую форсунку представляет собой тело вращения, образуемое в продольном сечении эллипсом, раздвинутым вдоль большой оси по поверхности цилиндра с диаметром основания, равным диаметру выходного отверстия корпуса, большая полуось эллипса отражателя равна 0,9 диаметра входного отверстия корпуса, малая полуось эллипса отражателя равна 0,25 диаметра входного отверстия корпуса. Технический результат заключается в снижении токсичности отработавших газов ДВС, повышении эффективной мощности и крутящего момента ДВС за счет более полного сгорания газового топлива путем создания гомогенной газовоздушной топливной смеси.

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Полезная модель применяется для гомогенизации газовоздушной топливной смеси, поступающей во впускной коллектор ДВС, способствуя более полному сгоранию газового топлива.

Известен сетчатый гомогенизатор топливовоздушной смеси обтекаемой формы (патент RU 2247853, дата подачи заявки 26.11.2001 г., дата опубликования 10.03.2005 г., МПК F02M 29/06), содержащий сетку, установленную под приборами для дозирования и перемешивания топлива с воздухом. Устройство дополнительно выполнено обтекаемой формы в виде конуса с заоваленной вершиной или лекальной кривой, имеет один, два или более слоев, собираемых через прокладки.

Недостатком данного гомогенизатора является наличие нескольких слоев сетки на пути поступления воздуха в ДВС, следствием чего является повышенное сопротивление на впуске двигателя.

Известно устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси (патент RU 2213248, дата подачи заявки 01.04.2002 г., дата опубликования 27.09.2003 г., МПК F02M 27/08), содержащее связанный с ультразвуковым преобразователем перфорированный гомогенизирующий элемент, размещенный перед впускным трубопроводом и соосно соответствующему участку канала трубопровода системы питания ДВС. Гомогенизирующий элемент выполнен в виде полого конуса, вершина которого обращена в сторону впускного трубопровода. На внешней поверхности конуса напротив каждого отверстия перфорации размещена соответствующая пластинка-заслонка, один конец которой жестко закреплен на конусе. Каждая пластинка-заслонка выполнена из упруго деформируемого материала и имеет массу и жесткость в направлении, перпендикулярном ее поверхностности, обеспечивающую колебания ее свободного конца под действием упругих колебаний, возбуждаемых в конусе с помощью ультразвукового преобразователя.

Недостатком данного устройства является повышение сопротивления для впуска топливовоздушной смеси в цилиндры ДВС, а также дополнительный расход энергии для ультразвукового преобразователя.

Известно гомогенизирующее устройство для карбюраторных двигателей (патент RU 2148727, дата подачи заявки 21.10.1998 г., дата опубликования 10.05.2000 г., МПК F02M 29/06), выполненное в виде тонкостенного цилиндрического металлического кольца, диаметр которого равен диаметру входного отверстия первичной смесительной камеры карбюраторного двигателя. По обоим краям этого цилиндрического металлического кольца установлены одинаковые металлические лопатки, жестко прикрепленные одним своим краем к краю цилиндрического металлического кольца, и каждая из этих лопаток направлена по радиусу цилиндрического металлического кольца к его центру. При этом все лопатки повернуты в одну и ту же сторону.

Недостатком устройства является деление потока, на отдельные струи, которые препятствуют гомогенизации топливовоздушной смеси по сечению потока.

Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемой полезной модели является вихреобразующий переходник с экраном (свидетельство на полезную модель RU 12190, дата подачи заявки 10.08.1999 г., дата опубликования 16.12.1999 г., МПК F02M 29/06), содержащий статическую турбинку, установленную между карбюратором и впускным трубопроводом, с лопастями, углы наклона которых могут быть постоянными или автоматически изменяющимися, отличающийся тем, что для улучшения гомогенизации всего объема топливовоздушной смеси турбинка в центральной части имеет экран площадью, равной (примерно) 10% общей площади турбинки, смещенный по направлению движения потока на величину, равную 0,15-0,25 величины наружного диаметра турбинки, позволяющий направить поток с недостаточно распыленным топливом, движущимся в центре, в вихревой поток, движущийся по периферии, имеющий интенсивную закрутку.

Недостатком данного устройства является повышение сопротивления для впуска топливовоздушной смеси в цилиндры ДВС.

Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных показателей ДВС путем создания гомогенной газовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры ДВС, за счет придания впрыскиваемому в воздушный поток газовому топливу турбулентного возмущения, без увеличения сопротивления во впускном коллекторе ДВС.

Поставленная задача достигается за счет того, что на сопло газовой форсунки в системе питания ДВС устанавливается насадок-гомогенизатор, состоящий из корпуса и эллиптического отражателя. Корпус насадка-гомогенизатора на газовую форсунку выполнен в виде конического расходящегося насадка, с углом при вершине 24°, диаметр входного отверстия корпуса равен диаметру выходного отверстия сопла газовой форсунки, диаметр выходного отверстия корпуса равен 1,5 диаметра входного отверстия корпуса, отражатель насадка-гомогенизатора на газовую форсунку представляет собой тело вращения, образуемое в продольном сечении эллипсом, раздвинутым вдоль большой оси по поверхности цилиндра с диаметром основания, равным диаметру выходного отверстия корпуса, большая полуось эллипса отражателя равна 0,9 диаметра входного отверстия корпуса, малая полуось эллипса отражателя равна 0,25 диаметра входного отверстия корпуса.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 показана конструктивная схема предлагаемого насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, где 1 - сопло газовой форсунки; 2 - корпус насадка-гомогенизатора на газовую форсунку; 3 - эллиптический отражатель насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, d₁ - диаметр выходного отверстия сопла газовой форсунки, d₂ - диаметр входного отверстия корпуса насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, d₃ - диаметр выходного отверстия насадка-гомогенизатор на газовую форсунку.

На фиг.2 показаны траектории движения струй газа, проходящего через насадок-гомогенизатор на газовую форсунку, и области образования турбулентного возмущения в насадке-гомогенизаторе на газовую форсунку, где 1 - сопло газовой форсунки; 2 - корпус насадка-гомогенизатора на газовую форсунку; 3 - эллиптический отражатель насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, 4 - области образования турбулентного возмущения, d₁ - диаметр выходного отверстия сопла газовой форсунки, d₂ - диаметр входного отверстия корпуса насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, d₃ - диаметр выходного отверстия насадка-гомогенизатор на газовую форсунку.

Насадок-гомогенизатор на газовую форсунку состоит из корпуса 2 и отражателя 3, устанавливается на сопло газовой форсунки 1. Корпус 2 - это конический расходящийся насадок, с углом при вершине 24°. Оптимальный угол конусности насадка для подачи газа через форсунку под давлением 0,3 МПа во впускной коллектор ДВС был установлен опытным путем. При большем значении угла конусности возникает отрыв струи газа от стенок корпуса. Диаметр входного отверстия корпуса d₂ равен диаметру выходного отверстия сопла газовой форсунки d₁ . Диаметр выходного отверстия корпуса d₃ равен 1,5d ₂.

Отражатель насадка-гомогенизатора на газовую форсунку представляет собой тело вращения, образуемое в продольном сечении эллипсом, раздвинутым вдоль большой оси по поверхности цилиндра с диаметром основания, равным диаметру выходного отверстия насадка-гомогенизатора на газовую форсунку d₃. Большая полуось эллипса отражателя равна 0,9d₂, малая полуось эллипса отражателя равна 0,25d ₂.

Насадок-гомогенизатор на газовую форсунку работает следующим образом. При подаче газа через газовую форсунку во впускной коллектор ДВС, струи газа, проходя через корпус насадка-гомогенизатора на газовую форсунку при переходе из узкой части корпуса в широкую, занимают все сечение корпуса, и происходит безотрывное течение газа. Струи, отразившиеся от стен отражателя насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, пересекают струи газа в центральной части потока, и формируют области с турбулентным возмущением 4 на выходе из насадка-гомогенизатора на газовую форсунку, что способствует более качественному смешиванию газа с воздухом, создавая гомогенную газовоздушную топливную смесь, подаваемую в цилиндры ДВС, без увеличения сопротивления во впускном коллекторе ДВС.

Технический результат заключается в снижении токсичности отработавших газов ДВС, повышении эффективной мощности и крутящего момента ДВС за счет более полного сгорания газового топлива путем создания гомогенной газовоздушной топливной смеси.

Насадок-гомогенизатор на газовую форсунку, устанавливающийся на сопло газовой форсунки, состоящий из корпуса и эллиптического отражателя, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде конического расходящегося насадка, с углом при вершине 24°, диаметр входного отверстия корпуса равен диаметру выходного отверстия сопла газовой форсунки, диаметр выходного отверстия корпуса равен 1,5 диаметра входного отверстия корпуса, отражатель представляет собой тело вращения, образуемое в продольном сечении эллипсом, раздвинутым вдоль большой оси по поверхности цилиндра с диаметром основания, равным диаметру выходного отверстия корпуса, большая полуось эллипса отражателя равна 0,9 диаметра входного отверстия корпуса, малая полуось эллипса отражателя равна 0,25 диаметра входного отверстия корпуса.