Устройство впуска топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания

 

Назначение: область машиностроения, а именно системы питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Сущность -изобретения: устройство содержит вибратор 1, выполненный в видеосесимметричной, конусообразной детали с тонкой кромкой основания конуса, возбудитель 9 колебаний, поддон 4, закрепленный в поддоне неконтактный датчик 5 смещений, впускной коллектор б. На нижней стороне вибратора выполнен кольцевой выступ 2, а в центре нижней стороны - кольцевой хвостовик 8 с отверстием 10. 2 з.п.ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848363/06 (22) 09,07.90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) Г.Н. Червоненко, В.В. Чекулин и Ю.О. Петинов (56) Авторское свидетельство СССР

% 1460387, кл. Г 02 М 27/06, опублик. 1989. (54) УСТРОЙСТВО ВПУСКА ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

„„. ЖÄÄ 1758266 А1 (я}з F 02 М 27/08 (57) Назначение: область машиностроения, а именно системы питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Сущность -изобретения: устройство содержит вибратор 1, выполненный в видеосесимметричной, конусообразной детали с тонкой кромкой основания конуба, возбудитель 9 колебаний, поддон 4, закрепленный в поддоне неконтактный датчик 5 смещений, апу- . скной коллектор 6. На нижней стороне вибратора выполнен кольцевой выступ 2, а в центре нижней стороны — кольцевой хвостовик 8 с отверстием 10. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1758266

5

20

35

50

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС);

Известна система подачи топлива с распылителем, содержащая цилиндрический вибратор, закрепленный на концентрагоре продольно в канале подачи топлива.

Известна система для распыления топлива в ДВС с двумя кольцевыми вибоаторами и впрыском топлива со стороны образующих. кольцевых вибраторов.

Недо"таткам этих систем является то, что крупные капли топливного аэрозоля, летящие вниз, при пуске холодного ДВС не попадают на цилиндрический вибратор и образуют жидкую фазу топлива на дне впускного коллектора, Наиболее близким к предлагаемому является устройство гомогенизации топливовоздушной смеси ДВС, состоящее из цилиндрической вставки с продольными разрезами, возбуждаемой кольцевым пьезоэлементом, подключенным к выходу возбудител я.

Однако данное устройство не распыляет жидкую фазу топлива, стекающего только по стенкам впускного коллектора, в то время как основная часть крупных капель топливного аэрозоля беспрепятственно достигает дна впускного коллектора и образует жидкую фазу.

Целью изобретения является повышение эффективности путем улучшения каче- ства смесеобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве впуска, состоящем из кольцевого пьезоэлемента, нагруженного на вибратор и подключенного к возбудителю, вибратор установлен на дне впускного коллектора напротив смесительной камеры и выполнен в виде конусообразной осесимметричной детали с тонкой кромкой поокружности основания конуса, ориентированной вершиной конуса в сторону смесительной камеры. С нижней стороны вибратора выполнен кольцевой выступ, к которому закреплен своей внешней цилиндрической поверхностью кольцевой пьезоэлемент, а в центре нижней стороны вибратора выполнен кольцевой хвостовик с отверстием.

В вибраторе могут быть выполнены радиальные пазы от кромки к вершине, глубиной, превышающей расстояние от кромки до внутреннего радиуса опорного выступа, Пьезоэлемент может быть снабжен кольцевым металлическим бандажом с про точной по внешней поверхности, а со стороны полости опорного выступа выполнен дополнительный выступ под крепление в проточку.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что радиальные колебания пьезоэлемента, генерируемые возбудителем через опорное кольцо, трансформируются в поперечные (изгибные) колебания тонкой кромки вибратора, что приводит к распылению жидкой фазы топлива на этой кромке по мере ее стекания под действием сил гравитации и воздушного потока, Кроме того, изгибные колебания кромки вибратора приводят к его нагреву, что также способствует испарению топлива.

В итоге жидкая фаза топлива на дне впускного коллектора распыляется и испаряется, что способствует более полному сгоранию топлива в цилиндрах ДВС и, как следствие, приводит к экономии топлива и снижению токсичности выхлопных газов при запуске холодного ДВС. Радиальные колебания кольцевого пьезоэлемента через опорный кольцевой выступ на вибраторе трансформируются в изгибные многомодовые колебания тонкой кромки вибратора, при этом на резонансе амплитуда изгибных колебаний кромки вибратора пропорциональна добротности и достигается величины, обеспечивающей качественное распыление топлива при сравнительно малых затрачиваемых мощностях.

На фиг, 1 изображено устройство впуска топливовоздушной смеси ДВС; на фиг.

2 и 3 — узел на фиг. 1 (выполнение узлов устройства по пунктам 2 и 3 формулы) Устройство состоит из вибратора 1, имеющего форму осесимметричной конусной детали с тонкой кромкой в основании конуса, обращенной вершиной в сторону смесительной камеры ДВС. Вибратор 1 выполнен из стали с высоким модулем Юнга и высокой усталостной прочностью, Образующая конусообразной поверхности вибратора может быть выполнена линейной, по экспоненте, гиперболе, дуге окружности или части синусоиды. Соотношение размеров — ширины и толщины кромки основания конуса определяют резонансную частоту и ее высшие моды, Диаметр вибратора 1 превышаетдиаметр отверстия трубопровода от смесительной камеры ДЗС.

На нижней стороне вибратора 1 имеется кольцевой опорный выступ 2. с которым жестко закреплен своей внешней цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью .кольцевого опорного выступа кольцевой пьезоэлемент 3. В поддоне 4 размещен неконтактный датчик 5 смещений (например. электромагнитного типа). Устройство крепится на дне впускного коллек1758266 внутренний радиус кольцевого выступа 2, 10

50 тора 6ДВС напротив смесительной камеры по ее оси 7 с помощью хвостовика 8 с резьбой, Возбудитель 9 своим входом подключен к неконтактному диаметру 5 смещений, а выходом — к концевому пъезоэлементу 3 через отверстие 10 в хвостовике 8 при помощи проводов. В вибраторе 1 выполнены радиальные пазы 11 от кромки к центру (фиг, 2), перекрывающие на расстояние !

Число пазов, их ширина и величина расстояния определяются расчетным путем и зависят от рабочего диапазона температур.

Пьезоэлемент 3 может быть жестко закреплен к опорному выступу 2 непосредственно (фиг, 1) или при помощи бандажного металлическЬго кольца 12 (фиг. 3), на котором выполнена проточка. B этом случае на опорном выступе 2 выполнен дополнительный выступ 13 для крепления в проточке, Устройство работает следующим образом.

Возбудитель 7 вырабатывает электрические колебания и подает их на кольцевой пьезоэлемент 3, который под их воздействием совершает радиальные колебания (на фиг, 2 показано горизонтальными стрелками). Эти колебания через кольцевой опорн ый выступ 2 трансформируются в изгибные колебания кромки вибратора 1 (на фиг. 2 показаны вертикальными стрелками).

Изгибные колебания кромки вибратора 1 воспринимаются неконтактным датчиком 5 смещений и подаются на вход возбудителя

9 в виде электрических колебаний, Таким образом обеспечивается автоматическая подстройка возбудителя на резонансную частоту соответствующей моды иэгибных колебаний кромки вибратора. При этом амплитуда изгибных колебаний на резонансе увеличивается пропорционально добротности и обеспечивает хорошее согласование вибратора с нагрузкой и, как следствие согласования, высокую эффективности распыления жидкой фазы топлива. Механизм распыления состоит в том, что крупные капли, падая на вибратор сверху(на фиг. 1 показаны расходящимися стрелками), стекают на его кромку в виде жидкой фазы под действием гравитации и потока воздуха, всасываемого в цилиндры ДВС, Достигая кромки, жидкая фаза претерпевает распыление (на фиг, 1 показано точками). Поскольку коэффициент теплового расширения пъезокерамики и стали отличаются почти в 3 раза (4x10 м/град С и 11,8х10 м!град С), возникает опасность скола пъезокерамики в месте крепления при больших перепадах рабочих температур в условиях холодного

40 климата (по ТУ от -40 С до +150 С). Для парирования этой опасности разработаны варианты крепления пьезоэлемента 3 к опорному когьцевому выступу 2, показанные на фиг. 2 и 3, На фnr. 2 в кромке вибратора 1 выполнены радиальные пазы 11 на величину. перекрывающую внутренний радиус кольцевого опорного выступа. В этом случае разница коэффициентов расширения пъезокерамики и стали парируются гибкостью участка !. На фиг, 3 опорный выступ

2 выполнен фигурным с кольцевым выступом 13, фиксирующим вибратор 1 с пазами на кромке на бандаже 12 с кольцевой проточкой, надетым на кольцевой пьезоэлемент 3 в разогретом состоянии, Такая конструкция гарантирует безопасность

"теплового удара" и упрощает технологию сборки устройства. Предлагаемая конструкция способна эффективно работать не только на основной (первой) моде изгибных колебаний, но и на высших модах.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает более полную гомогенизацию смеси, так как распыляет капли топлива, находящиеся в потоке топливовоздушной смеси, Наибольший экономический и экологический эффект достигается в режиме холодного запуска карбюраторного ДВС, Формула изобретения

1. Устройство впуска топливовоздушнсй смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее карбюратор со смесительной камерой, впускной коллектор, кольцевой пьезоэлемент, связанный с вибратором и подключенный к возбудителю колебаний, о тл ича ю щеес ятем,что,с целью повышения эффективности путем улучшения качества смесеобр азова ния, устройство содержит поддон, закрепленный в поддоне неконтактный датчик смещений, вибратор выполнен в виде осесимметричной, конусообразной, ориентированной вершиной конуса в сторону смесительной камеры детали с кольцевым выступом и кольцевым хвостовиком на ее нижней стороне и.установлен на дне впускного коллектора напротив смесительной камеры, причем в стенке хвостовика выполнено отверстие, а кольцевой пьезоэлемент жестко:закреплен своей внешней цилиндрической поверхностью к внутренней цилиндрической поверхности кольцевого выступа.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е вс я тем, что в вибраторе выполнены радиальные пазы от кромки к центру глубиной, превышающей расстояние от кромки до внутренней поверхности кольцевого выступа, 1758266

Составитель Д.Таланцев

Техред M,Моргентал Корректор А.долинич

Редактор Е. Копча

Заказ 2982 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина. 101

3. Устройство по п.1, отл и ч а ю ще ес я тем, что пьезоэлемент снабжен кольцевым металлическим бандажом.с проточкой по внешней поверхности, а на опорном выступе выполнен дополнительный выступ под крепление в проточку.