Устройство для возбуждения в цилиндре дизеля вибрационного режима горения топлива

Полезная модель относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания и направлена на увеличение полноты сгорания топлива, снижение расхода топлива, уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Указанный технический результат достигается следующим образом. Устройство представляет собой вихревую камеру, имеющую входное и выходное отверстия. Входное отверстие камеры снабжено дезинтегрирующей решеткой и раструбом для подсоединения к турбокомпрессору. Выходное отверстие камеры оснащено патрубком для сообщения с всасывающим коллектором. Внутри вихревой камеры размещены завихряющие лопатки, которые установлены тангенциально к выходному отверстию камеры.

Полезная модель относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания, а именно к системам впуска для завихрения заряда смеси в цилиндре, и может найти применение в дизельных и карбюраторных двигателях для увеличения полноты сгорания топлива.

Известно явление под названием "вибрационное горение топлива" (Вибрационное горение в некоторых модельных устройствах. Издательство Казанского университета, г.Казань, 1970).Вибрационное горение представляет собой автоколебательный режим горения топлива, в котором участвуют все моды и виды акустических колебаний или волн в звуковом диапазоне частот, а именно: поперечные, продольные, смешанные, радиальные, тангенциальные, бегущие и стоячие. При этом основную роль в процессе вибрационного горения играют бегущие поперечные тангенциальные волны.

Установлено, что вибрационное горение топлива возникает при следующих условиях:

- достаточно высокая температура газовой среды,

- достаточно высокая скорость движения газового потока,

- наличие в газовом потоке возмущений в виде вихрей. Эти вихри, представляющие собой быстро изменяющиеся по форме, местоположению и величине давления пневматические импульсы, излучают широкий спектр акустических волн в диапазоне звуковых частот. Под воздействием этих волн газовая среда и пламя горения приобретают пульсирующий характер, а процесс горения топлива-вибрационный режим.

Установлено также, что вибрационное горение ускоряет теплообменные процессы, увеличивает скорость горения топлива и повышает полноту его сгорания.

Известно устройство для моделирования процесса вибрационного горения газобразного топлива (Вибрационное горение в некоторых модельных устройствах. Издательство Казанского университета, г.Казань, 1970, с.131. Прототип). Это устройство представляет собой вихревую камеру с отверстиями для подачи горючего газа и воздуха под давлением и отвода горючей смеси из камеры, причем отверстие для отвода горючей смеси оснащено трубкой. Вихри, излучающие акустические волны, образуются в камере за счет напорных струй горючего газа и воздуха при их смешении, а также вследствие перепада давления, возникающего при движении горючего газа, воздуха и горючей смеси. Пламя вибрационного горения смеси имеет место на конце отводной трубки при поджигании горючей смеси.

Приведенное устройство предназначено для моделирования процесса вибрационного горения и без существенных конструктивных изменений не может быть использовано для возбуждения вибрационного горения топлива в цилиндре дизеля.

Поставлена задача: приспособить указанное устройство для обеспечения процесса горения топлива в вибрационном режиме в цилиндре дизеля, и тем самым увеличить полноту сжигания и снизить расход топлива, а также уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Эта задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом, устройство для возбуждения в цилиндре дизеля вибрационного режима горения топлива представляет собой вихревую камеру, имеющую входное и выходное отверстия. Согласно полезной модели входное отверстие вихревой камеры снабжено дезинтегрирующей решеткой и раструбом для подсоединения к турбокомпрессору, выходное отверстие оснащено патрубком для сообщения с всасывающим коллектором, а внутри вихревой камеры размещены завихряющие лопатки, установленные тангенциально к выходному отверстию камеры.

Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена конструкция вышеназванного устройства (в разрезе).

Устройство для возбуждения в цилиндре дизеля вибрационного режима горения топлива представляет собой вихревую камеру I, имеющую входное 2 и выходное 3 отверстия. Входное отверстие 2 снабжено дезинтегрирующей решеткой 4 и раструбом 5 для подсоединения вихревой камеры 1 к турбокомпрессору (турбокомпрессор на чертеже не показан) Выходное отверстие 3 оснащено патрубком 6 для сообщения вихревой камеры 1 с всасывающим коллектором (коллектор на чертеже не показам) системы впуска воздуха в цилиндры дизеля. Во внутренней полости вихревой камеры 1 размерены завихряющие лопатки 7, которые установлены тангенциально к выходному отверстию 3 камеры.

При работе дизеля атмосферный воздух, нагнетаемый турбокомпрессором, через раструб 5 и входное отверстие 2, попадает в вихревую камеру I. Проходя через дезинтегрирующую решетку 4 поток воздуха разделяется на большое количество отдельных струй, которые под воздействие перепада давления образуют турбулентный воздушный поток. Этот поток воздуха, соприкасаясь с завихряющими лопатками 7, закручивается и через патрубок 6 и всасывающий коллектор в виде вихрей поступает в цилиндры дизеля, где смешивается с парами топлива, образуя горючую смесь. Под воздействием вихревого потока воздуха, эта газовая смесь представляет собой множество вихрей, каждый из которых излучает акустические волны и носит пульсирующий характер. При поджигании горючей смеси, под воздействием акустических волн, пламя горения приобретает пульсирующий характер, а процесс горения топлива - вибрационный режим. Такой режим горения топлива ускоряет теплообменные процессы в газовой среде, увеличивает скорость горения топлива и повышает полноту его сгорания.

Технический результат полезной модели: увеличение полноты сгорания топлива, снижение расхода топлива, уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу.

Устройство для возбуждения в цилиндре дизеля вибрационного режима горения топлива, представляющее собой вихревую камеру, имеющую входное и выходное отверстия, отличающееся тем, что входное отверстие вихревой камеры снабжено дезинтегрирующей решеткой и раструбом для подсоединения к турбокомпрессору, выходное отверстие камеры оснащено патрубком для сообщения с всасывающим коллектором, а внутри вихревой камеры размещены завихряющие лопатки, установленные тангенциально к выходному отверстию камеры.