PL150411B2

PL150411B2 - A method of generating a fuel-air mixture and a means used for its generation and used in conjunction with a carburett or and an air filter

Info

Publication number: PL150411B2
Application number: PL26510087A
Authority: PL
Priority date: 1987-04-11
Filing date: 1987-04-11
Publication date: 1990-05-31
Also published as: PL265100A2

Description

RZECZPOSPOLITA °^PIS PATENTOWY 150 411REPUBLIC ° ^PIS Patent 150 411

POLSKA PATENTU TYMCZASOWEGOPOLAND OF THE PROVISIONAL PATENT

URZĄDOFFICE

PATENTOWYPATENT

RPRP

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr---—Additional temporary patent to patent no. ---—

Zgłoszono: 87 04 11 (P. 265100)Reported: 87 04 11 (P. 265 100)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 04 28Priority - Application announced: 88 04 28

Opis patentowy opublikowano: 1990 08 31Patent description published: 1990 08 31

Int. Cl.⁵ F02M 31/06Int. Cl. ⁵ F02M 31/06

Twórca wynalazku: Bronisław UrbanInventor: Bronisław Urban

Uprawniony z patentu tymczasowego: Bronisław Urban, Kalisz (Polska)Authorized by a temporary patent: Bronisław Urban, Kalisz (Poland)

Sposób wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej i urządzenie do wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej współdziałające z gaźnikiem i filtrem powietrzaA method for producing a fuel-air mixture and a device for producing a fuel-air mixture cooperating with the carburetor and air filter

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej, zwłaszcza benzynowej i urządzenie do jej wytwarzania, współdziałające z gaźnikiem i filtrem powietrza. Wynalazek przeznaczony jest do stosowania w silnikach spalinowych.The subject of the invention is a method for producing a fuel-air mixture, especially a gasoline one, and a device for its production, cooperating with a carburetor and an air filter. The invention is intended for use in internal combustion engines.

W znanych sposobach wytwarzanie mieszanki paliwowo-powietrznej następuje w gaźnikach przy pomocy powietrza płynącego przez gardziele gaźnika, gdzie napotyka emulsję paliwową wydostającą się z rozpylaczy i rozdrabnia ciekłe paliwo w niej zawarte na drobne krople. Rozdrobnione paliwo do momentu spalenia zmienia swą postać z fazy ciekłej na gazową. Emulsja powstaje w czasie przepływu części powietrza przez rurki emulsyjne, do których dostaje się przez powietrzne dysze hamujące. Temperatura strug powietrza płynących przez gardziele i rurki emulsyjne jest jednakowa i najczęściej wynosi 20-^40°C. Zwiększenie temperatury powietrza powoduje lepsze przygotowanie mieszanki - następuje szybsze przejście ciekłego paliwa w fazę gazową. Równocześnie zmniejsza się jednak stopień napełnienia cylindrów, a zatem i maksymalna moc silnika oraz zwiększa skłonność do spalania stukowego. We współczesnych silnikach benzynowych do gardzieli gaźników doprowadzane są również gazy spalinowe i stanowią one 0,5-2% masy mieszanki paliwowej (przy pracy na mocy maksymalnej i zależnie od stopnia zużycia silnika) jako produkt odpowietrzania skrzyni korbowej, dokąd przedostają się z komór spalania poprzez nieszczelności układu pierścienie-tłok-tuleja cylindrowa. Znaczne zwiększenie ilości gazów spalinowych w mieszance ponad wyżej podane wartości zmienia w istotny sposób osiągi silnika ze względu na zmniejszenie stopnia napełnienia cylindrów czystą mieszanką oraz zmniejszenie prędkości spalania mieszanki w cylindrach. Literatura: „Układy zasilania gaźnikowych silników samochodowych,In known methods, the formation of the air-fuel mixture takes place in carburetors with the help of air flowing through the carburetor throats, where it encounters the fuel emulsion exiting the nozzles and crushes the liquid fuel contained therein into fine droplets. The fragmented fuel changes from a liquid to a gas phase until it is burnt. The emulsion is formed as part of the air passes through the emulsion tubes, into which it enters through air brake nozzles. The temperature of the air streams flowing through the throat and emulsion tubes is the same and most often amounts to 20-40 ° C. Increasing the air temperature results in better preparation of the mixture - the liquid fuel changes faster into the gas phase. At the same time, however, the degree of cylinder filling and thus the maximum engine power is reduced, and the propensity to knock is increased. In modern gasoline engines, exhaust gases are also supplied to the carburetor throat and they constitute 0.5-2% of the mass of the fuel mixture (at maximum power and depending on the degree of engine wear) as a product of crankcase ventilation, where they get from the combustion chambers through leaks in the ring-piston-cylinder liner system. A significant increase in the amount of exhaust gases in the mixture above the above-mentioned values significantly changes the engine performance due to the reduction of the degree of filling the cylinders with the clean mixture and the reduction of the combustion speed of the mixture in the cylinders. Literature: "Power systems for carburetor car engines,

S. Radzimirski wyd. WKŁ - 1985 r.S. Radzimirski ed. WKŁ - 1985

Znany sposób poprawienia stopnia rozdrobnienia paliwa omówiony w opisie patentowym nr 108 882, według którego do gardzieli gaźnika doprowadza się gorące gazy spalinowe w ilościThe known method of improving the degree of fragmentation of fuel described in the patent specification No. 108 882, according to which hot exhaust gases are fed to the carburetor throat in an amount

3-15% w stosunku do masy zasysanego przez silnik powietrza, ponad wartości przewidziane przez konstruktora silnika, w celu ogrzania powstającej mieszanki i lepszego odparowania paliwa3-15% in relation to the mass of the air sucked in by the engine, above the values provided by the engine designer, in order to heat the resulting mixture and better evaporation of the fuel

150 411 powoduje w konsekwencji również negatywne skutki, takie jak: znaczne zmniejszenie stopnia napełnienia cylindrów wynikające z podgrzewania mieszanki w całej swej masie oraz jej dużego zanieczyszczenia spalinami ponad wartości przewidziane konstrukcją silnika. Znaczne zmniejszenie prędkości spalania zanieczyszczonej spalinami mieszanki. Obydwa te czynniki powodują duży spadek mocy silnika, dlatego też sposób ten nie może być zastosowany bez ujawnienia się tych negatywnych skutków w silnikach już wyprodukowanych, w których w fazie projektowania nie przewidziano zmian konstrukcyjnych, jakie są konieczne w przypadku stosowania tego wynalazku np. dużego zwiększenia kąta wyprzedzenia zapłonu.As a consequence, the 150 411 also causes negative effects, such as: a significant reduction in the degree of cylinder filling due to the heating of the mixture in its entire mass and its high pollution by exhaust gases above the values provided for in the engine design. Significantly reduce the combustion rate of the mixture contaminated with exhaust gases. Both of these factors cause a large drop in engine power, therefore this method cannot be applied without the appearance of these negative effects in engines already produced, in which the design stage did not provide for structural changes that are necessary when using this invention, e.g. a large increase in ignition advance angle.

Celem wynalazku było opracowanie takiego sposobu dopływu powietrza do rurek emulsyjnych gaźnika, aby temperatura tego powietrza była min. o 20°C wyższa od temperatury powietrza przepływającego przez gardziele gaźnika, a wytworzona emulsja paliwowa w czasie przepłwu przez rozpylacze głównego układu zasilającego i w momencie wypływu z tych rozpylaczy była podrzewana. Istota sposobu polega na tym, że temperatura powietrza dopływającego do rurek emulsyjnych gaźnika jest wyższa co najmniej o 20°C od temperatury powietrza dopływającego do gardzieli gaźnika, a spowodowana jest jego ogrzaniem podczas przepływu przez rurkę metalową, doprowadzającą je do rurek emulsyjnych gaźnika przez przedłużone dysze hamujące, umieszczoną wewnątrz wężownicy znajdującej się w obudowie filtru powietrza, wykonanej z rurki metalowej, przez którą przepływają gorące gazy spalinowe jako nośnik energii cieplnej, pobierane z kolektora wylotowego przez rurkę łączącą w ilości nie przekraczającej 1% masy powietrza przepływającego przez gardziele gaźnika, płynące dalej z wężownicy w kierunku gardzieli I i II przelotu gaźnika przez przyłączoną do wężownicy swą środkową częścią rurkę metalową, stykającą się swymi zasklepionymi końcami z rozpylaczami głównego układu zasilającego gaźnika i przekazującą im przez przewodnictwo ciepło uzyskane od gazów spalinowych, gazy spalinowe wypływające z tej rurki przez przyłączone do niej cieńsze rurki kierowane są wprost na końcówki rozpylaczy przekazując im resztki energii cieplnej, rozpylacze z kolei ogrzewają przepływającą emulsję paliwową powstałą z paliwa i wcześniej nagrzanego powietrza podnosząc jej temperaturę, pozbawione enerii cieplnej gazy spalinowe płyną razem z powstałą mieszanką paliwową do komór spalania silnika.The aim of the invention was to develop such a method of air supply to the carburetor emulsion tubes so that the temperature of this air was min. by 20 ° C higher than the temperature of the air flowing through the carburetor throats, and the generated fuel emulsion during the flow through the nozzles of the main supply system and at the moment of flowing out of these nozzles was heated. The essence of the method consists in the fact that the temperature of the air flowing to the carburetor emulsion tubes is at least 20 ° C higher than the temperature of the air flowing to the carburetor throat, and is caused by its heating as it flows through the metal tube, leading it to the carburetor emulsion tubes through extended nozzles braking, located inside the coil located in the air filter housing, made of a metal tube through which hot exhaust gases flow as a heat energy carrier, taken from the exhaust manifold through a connecting tube in an amount not exceeding 1% of the mass of air flowing through the carburetor throat, flowing on from the coil towards the throat I and II of the carburetor passage through a metal tube connected to the coil with its central part, in contact with its sealed ends with the nozzles of the carburetor main supply system and transferring the heat obtained from exhaust gases through conduction, exhaust gases flow out From this tube, through the thinner tubes attached to it, are directed directly to the tips of the atomizers, transferring to them the remnants of thermal energy, the atomizers, in turn, heat the flowing fuel emulsion formed from the fuel and previously heated air, raising its temperature, the exhaust gases devoid of thermal energy flow along with the resulting mixture fuel to the combustion chambers of the engine.

Zastosowanie sposobu według wynalazku powoduje zmniejszenie napięcia powierzchniowego paliwa zawartego w emulsji, a tym samym umożliwia rozpad paliwa na mniejsze krople podczas wypływu emulsji z rozpylaczy głównego układu zasilającego do gardziele gaźnika i szybsze jego przejście w fazę gazową, ze względu na zwiększoną powierzchnię parowania. Umożliwia to pełniejsze spalanie mieszanki, a tym samym zmniejsza ilość paliwa potrzebnego do osiągnięcia takiej samej mocy silnika nie obniżając jego trwałości i niezawodności, nie powodując konieczności zmian konstrukcyjnych. Zastosowanie sposobu według wynalazku umożliwia zachowanie stopnia zanieczyszczenia mieszanki paliwowej spalinami przyjętego przez konstruktora silnika dla sinników średnio zużytych, a więc sposób ten można stosować w silnikach już eksploatowanych.The use of the method according to the invention reduces the surface tension of the fuel contained in the emulsion, and thus allows the fuel to break down into smaller droplets during the flow of the emulsion from the main feed system nozzles into the carburetor throat and its faster transition to the gas phase due to the increased evaporation surface. This allows for a more complete combustion of the mixture, and thus reduces the amount of fuel needed to achieve the same engine power, without reducing its durability and reliability, and without the need for structural changes. The use of the method according to the invention makes it possible to maintain the degree of contamination of the fuel mixture with exhaust gases adopted by the engineer of the engine for moderately worn engines, so this method can be used in engines already in operation.

Realizację sposobu umożliwia urządzenie według wynalazku, składające się z wężownicy, wykonanej z metalowej rurki, zamontowanej w obudowie filtru powietrza, której jeden koniec jest wyprowadzony na zewnątrz obudowy, a drugi łączy się z rurką wygiętą w kształcie odwróconej litery U w jej najwyższym punkcie w taki sposób, że istnieje możliwość przepływu gazu z wężownicy do rurki. Obydwa, specjalnie uformowane i zaślepione końce rurki, skierowane są do gardzieli gaźnika i dotykają rozpylaczy głównego układu zasilającego. Powyżej zasklepionych końców tej rurki osadzone są cieńsze rurki, umożliwiające wypływ gazu na zewnątrz urządzenia, tak ukształtowane, że końce ich skierowane są na końcowe części rozpylaczy. Wewnątrz wężownicy znajduje się rurka, do której z jednej strony jest możliwy dopływ przefiltrownego powietrza, drugi jej koniec obejmuje przedłużone dysze hamujące rurek emulsyjnych głównego układu zasilającego gaźnika. Do końca wężownicy, wyprowadzonego na zewnątrz obudowy filtru powietrza doprowadza się gazy spalinowe z kolektora wylotowego lub inny gazowy nośnik ciepła o temperaturze powyżej 65°C. Gorące gazy przepływające przez wężownicę ogrzewają ją. Wężownica nagrzewa rurkę, przez którą dopływa powietrze do rurek emulsyjnych głównego układu zasilającego, a w konsekwencji - powietrze przez tą rurkę płynące. Gorące gazy płynąc dalej przez rurkę wygiętą w kształcie odwróconej litery U nagrzewają ją, a ciepło przez przewodzenie przenoszone jest na rozpylacze.The method is enabled by the device according to the invention, consisting of a coil made of a metal tube mounted in the air filter housing, one end of which extends outside the housing, and the other end of which connects to the tube bent in the shape of an inverted U-shape at its highest point in such a way. a way that it is possible for gas to flow from the coil to the tube. Both, specially formed and plugged ends of the tube, point to the carburetor throat and touch the main feed system nozzles. Mounted above the capped ends of this tube are thinner tubes allowing the gas to flow out of the device, shaped so that their ends point towards the end parts of the sprays. Inside the coil there is a tube to which filtered air is possible on one side, and the other end of the coil includes extended brake nozzles of the emulsion tubes of the main carburetor supply system. The exhaust gases from the exhaust manifold or other gaseous heat carrier with a temperature above 65 ° C are supplied to the end of the coil, led outside the air filter housing. Hot gases flowing through the coil heat it up. The coil heats up the tube through which air flows to the emulsion tubes of the main supply system, and consequently - the air flowing through this tube. Hot gases continue to flow through the inverted U-shaped tube and heat it up, and heat is transferred by conduction to the atomizers.

150 411150 411

Gazy wypływają z tej rurki poprzez osadzone w niej cieńsze rurki wprost na końce rozpylaczy poprzez nie ogrzewając wypływjącą emulsję. Przepływ gorącego gazu przez urządzenie wymuszony jest przede wszystkim przez podciśnienie panujące w gardzieli gaźnika. Do rurek emulsyjnych biegu jałowego i przejściowego również płynie powietrze ogrzane od zewnętrznej strony rurki znajdującej się w wężownicy jak i od samej wężownicy, gdyż kanał wlotu powietrza prowadzący do rurek znajduje się w pobliżu tych elementów urządzenia.The gases flow from this tube through the thinner tubes embedded in it, directly to the ends of the sprayers, thereby heating the outgoing emulsion. The flow of hot gas through the device is forced mainly by the negative pressure in the carburetor throat. Warmed air also flows to the idle and transition emulsion tubes from the outside of the tube in the coil and from the coil itself, because the air inlet channel leading to the tubes is located near these elements of the device.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku wykonanym w perspektywie równoległej, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie na tle schematycznie przedstawionego gaźnika i filtra powietrza, obrazująca sposób wytwarzania mieszanki paliwowopowietrznej według wynalazku, a fig. 2 - samo urządzenie. Dla lepszego zobrazowania istoty wynalazku rysunki zawierają przekroje i miejscowe wyrwania.The subject of the invention is shown in the embodiment on the drawing made in a parallel perspective, in which Fig. 1 shows the device against the background of a diagrammatically shown carburetor and air filter, showing the method of producing an air-fuel mixture according to the invention, and Fig. 2 - the device itself. To better illustrate the essence of the invention, the drawings contain sections and local cuts.

Przykład wykonania urządzenia i realizacji sposobu według wynalazku. Wężownica 1 wykonana z rurki metalowej połączona jest jednym końcem z rurką 2 (wygiętą w kształcie odwróconej litery U) w jej górnej części w taki sposób, że istnieje możliwość przepływu gazu z wężownicy do rurki, a obydwa jej końce są zagięte tak, że oś wężownicy i osie końców rurki są równoległe. Obydwa końce rurki są zasklepione i uformowane tak, że ściśle obejmują rozpylacze 7 głównego układu zasilającego gaźnika. Do obydwu końców rurki 2, powyżej zasklepień, przyłączone są rurki w kształcie litery L, których końce są równoległe z końcami rurki 2. Połączenie rurek 3 z rurką 2 jest wykonane w taki sposób, że istnieje możliwość przepływu gazu z rurki 2 do rurki 3 i dalej do gardzieli gaźnika. Rurki 3 są tak ukształtowane, że po zamontowaniu urządzenia wyloty ich znajdują się dokładnie nad końcami rozpylaczy 7, Wężownica 1 drugim końcem połączona jest z rurką 6, a poprzez nią - z kolektorem wylotowym silnika. Wewnątrz wężownicy 1 znajduje się rurka tak ukształtowana, że swym dolnym końcem ciasno obejmuje przedłużone powietrzne dysze hamujące 5 rurek emulsyjnych głównego układu zasilającego.An embodiment of the device and the method according to the invention. Coil 1 made of a metal tube is connected at one end to a tube 2 (bent in the shape of an inverted U letter) in its upper part in such a way that there is a possibility of gas flow from the coil to the tube, and both ends are bent so that the axis of the coil and the axes of the ends of the tube are parallel. Both ends of the tube are sealed and formed so as to tightly embrace the nozzles 7 of the carburetor main feed system. Connected to both ends of the tube 2, above the caps, are L-shaped tubes, the ends of which are parallel with the ends of the tube 2. The connection of the tubes 3 to the tube 2 is made in such a way that it is possible for gas to flow from the tube 2 to the tube 3 and continue to carburetor throat. The tubes 3 are shaped in such a way that when the device is mounted, their outlets are exactly above the ends of the atomizers 7, the coil 1 is connected with the other end to the tube 6, and through it - to the engine exhaust manifold. Inside the coil 1 there is a tube shaped so that its lower end tightly embraces the extended air brake nozzles 5 of the emulsion tubes of the main feed system.

Gazy spalinowe w ilości do 1% masy zasysanego przez silnik powietrza poprzez rurkę 6 wpływają do wężownicy 1 nagrzewając ją, a poprzez nię nagrzewając rurkę 4 i powietrze, które przez nią przepływa. Temperatura gazów przy wylocie do wężownicy 1 wynosi pwyżej 65°C. Nagrzane powietrze z rurki 4 wpływa do rurek emulsyjnych głównego układu zasilającego poprzez dysze 5. Powstała emulsja, której składniki stanowią paliwo i nagrzane powietrze, wpływ do rozpylaczy 7, gdzie jest nadal podgrzewana poprzez przewodnictwo ciepła z rurki 2, nagrzewanej płynącymi przez nią gazami spalinowymi. Gazy spalinowe wypływają z rurek 3 wprost na końce rozpylaczy 7 poprzez nie ostatecznie ogrzewając emulsję. W końcowej fazie podgrzewania emulsja paliwowa posiada temperaturę o wiele wyższą od temperatury powietrza płynącego przez gardziele gaźnika, co umożliwia szybsze przejście ciekłego paliwa w fazę gazową, przez zmniejszenie napięcia powierzchniowego paliwa, umożliwiając jego rozpad na mniejsze krople w momencie wypływu z rozpylaczy.Exhaust gases in the amount of up to 1% of the mass of air sucked in by the engine through the pipe 6 flow into the coil 1, heating it, and through it, heating the pipe 4 and the air that flows through it. The temperature of the gases at the outlet to coil 1 is more than 65 ° C. The heated air from the tube 4 flows into the emulsion tubes of the main supply system through the nozzles 5. The resulting emulsion, the components of which are fuel and heated air, flows into the atomizers 7, where it is still heated by heat conduction from the tube 2, heated by the exhaust gas flowing through it. The exhaust gases flow from the tubes 3 directly to the ends of the nozzles 7 through them, finally heating the emulsion. In the final stage of heating, the fuel emulsion is at a temperature much higher than the temperature of the air flowing through the carburetor throats, which allows the liquid fuel to go faster into the gas phase by reducing the surface tension of the fuel, allowing it to break up into smaller droplets as it flows out of the nozzles.

Claims

Patent claims

The method of producing a fuel-air mixture, characterized in that the temperature of the air flowing to the carburetor emulsion tubes is at least 20 ° C higher than the temperature of the air flowing to the carburetor throat, and is caused by its heating while flowing through the metal pipe (4). them to the carburetor emulsion tubes through extended brake nozzles (5), placed inside the coil (1) located in the air filter housing, made of a metal tube, through which hot exhaust gases flow as a heat energy carrier, taken from the exhaust manifold through the tube (6 ) in an amount not exceeding 1% of the mass of air flowing through the carburetor throat, flowing further from the coil (1) towards the throat I and II of the carburetor passage through a metal tube (2) connected to the coil with its central part and in contact with its sealed ends with the nozzles (7) ) of the carburetor main fuel supply, transferring heat to them by conduction the exhaust gases obtained from the exhaust gases flowing from the tube (2) through the thinner tubes (3) connected to them are directed directly to the nozzles (7), transferring to them the remnants of thermal energy,

The nozzles (7) transfer the thermal energy of the fuel emulsion flowing through them, formed from the fuel and previously heated air, increasing its temperature, the exhaust gases devoid of thermal energy continue to flow together with the resulting fuel mixture to the combustion chambers of the engine.

2. A device for producing a fuel-air mixture, cooperating with a carburetor and an air filter, characterized in that it has a coil (1) made of a metal tube, connected to one end by its central part by a tube (2), the sealed ends of which touch the main sprayers of the supply system, and the pipes (3) embedded in it above the sealed ends, point to the ends of the nozzles (7), the tube (4) located inside the coil covers the extended brake nozzles (5) of the emulsion tubes of the carburetor main supply system with its lower end, and the (6) is connected with one end to the coil (1), and with the other to the exhaust manifold.

3. The device according to claim The method of claim 2, characterized in that it has a metal tube (4), one end of which is located in the zone of filtered air, and the other end tightly surrounding the extended brake nozzles of the carburetor emulsion tubes.