PL150411B2 - Sposób wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej i urządzenie do wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej współdziałające z gaźnikiem i filtrem powietrza - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA °^PIS PATENTOWY 150 411

POLSKA PATENTU TYMCZASOWEGO

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr---—

Zgłoszono: 87 04 11 (P. 265100)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 04 28

Opis patentowy opublikowano: 1990 08 31

Int. Cl.⁵ F02M 31/06

Twórca wynalazku: Bronisław Urban

Uprawniony z patentu tymczasowego: Bronisław Urban, Kalisz (Polska)

Sposób wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej i urządzenie do wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej współdziałające z gaźnikiem i filtrem powietrza

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.

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,

S. Radzimirski wyd. WKŁ - 1985 r.

Znany sposób poprawienia stopnia rozdrobnienia paliwa omówiony w opisie patentowym nr 108 882, według którego do gardzieli gaźnika doprowadza się gorące gazy spalinowe w ilości

3-15% w stosunku do masy zasysanego przez silnik powietrza, ponad wartości przewidziane przez konstruktora silnika, w celu ogrzania powstającej mieszanki i lepszego odparowania paliwa

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.

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.

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.

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.

150 411

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.

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.

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.

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.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej, znamienny 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 (4) doprowadzającą je do rurek emulsyjnych gaźnika przez przedłużone dysze hamujące (5), umieszczoną wewnątrz wężownicy (1) 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 (6) w ilości nie przekraczającej 1% masy powietrza przepływającego przez gardziele gaźnika, płynące dalej z wężownicy (1) w kierunku gardzieli I i II przelotu gaźnika przez przyłączoną do wężownicy swą środkową częścią rurkę metalową (2) stykającą się swymi zasklepionymi końcami z rozpylaczami (7) głównego układu zasilającego gaźnika, przekazującą im przez przewodnictwo ciepło uzyskane od gazów spalinowych, gazy spalinowe wypływające z rurki (2) przez przyłączone do nich cieńsze rurki (3) kierowane są wprost na końcówki rozpylaczy (7) przekazując im resztki energii cieplnej,

150 411 rozpylacze (7) przekazują energię cieplną przepływającej przez nie emulsji paliwowej powstałej z paliwa i wcześniej nagrzanego powietrza podnosząc jej temperaturę, pozbawione energii cieplnej gazy spalinowe płyną dalej razem z powstałą mieszanką paliwową do komór spalania silnika.

2. Urządzenie do wytwarzania mieszanki paliwowo-powietrznej, współdziałające z gaźnikiem i filtrem powietrza, znamienne tym, że posiada wężownicę (1) wykonaną z rurki metalowej, połączoną z jednym jej końcem swą środkową częścią rurką (2), której zasklepione końce dotykają rozpylaczy głównego układu zasilającego, a rurki (3) w niej osadzone powyżej zasklepionych końców, skierowane są na końce rozpylaczy (7), umieszczona wewnątrz wężownicy rurka (4) obejmuje swym dolnym końcem przedłużone dysze hamujące (5) rurek emulsyjnych głównego układu zasilającego gaźnika, a rurka (6) jednym końcem połączona jest z wężownicą (1), drugim zaś z kolektorem wylotowym gazów spalinowych.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że posiada metalową rurkę (4), której jeden koniec umieszczony jest w strefie przefiltrowanego powietrza, a drugi ciasno obejmuje przedłużone dysze hamujące rurek emulsyjnych gaźnika.