RU2209335C1

RU2209335C1 - Fuel-air mixture homogenizer for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2209335C1
Application number: RU2001133711A
Authority: RU
Inventors: А.Х. Брянцев; К.А. Брянцев; А.В. Савельев
Original assignee: Брянцев Алексей Хрисанфович; Брянцев Кирилл Алексеевич
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention can be used for creating homogeneous fuel-air mixtures in internal combustion engines and other heat plants. Proposed device contains housing installed in pass channels of intake manifold, turbulator made in form of acute-angle ring projection arranged on inner surface of housing in plane shutting off mixture flow. Device is furnished with at least one more turbulator on form of acute-angle ring projection located inside housing in plane shutting off mixture flow. Inner diameter of turbulators decreases, remains the same or increases in direction of flow of fuel-air mixture. Angles of inclination of receiving surfaces of turbulator projections with their planes passing through apices of projections are within 95-265^o. Angles of inclination can be the same or different in different turbulators. Invention provides reduction to toxicity of exhaust gases, reduction of fuel consumption and enlarges functional capabilities of fuel system operating within wide range of modes with possibility of use of low- octane gasolines owing to improved homogenization of fuel-air mixture and improved dispersity of mixture. EFFECT: improved adaptability of production. 15 cl, 23 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для образования гомогенных топливовоздушных смесей (ТВС) в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и в других тепловых установках. The invention relates to mechanical engineering and can be used to form homogeneous air-fuel mixtures (FAs) in internal combustion engines (ICE) and in other thermal installations.

Высокая токсичность выхлопных газов, особенно на отечественных двигателях внутреннего сгорания, применяемых на автомобилях, превращается в крупную экологическую проблему в больших городах. Это отчасти объясняется тем, что получить полноценную гомогенную топливовоздушную смесь в ограниченных объемах смесительных камер и топливных коллекторов карбюраторных и инжекторных двигателей представляется сложной технической проблемой. В результате неполного сгорания ТВС выхлопные газы содержат токсичные примеси в количествах, опасных для здоровья людей. The high toxicity of exhaust gases, especially on domestic internal combustion engines used in automobiles, turns into a major environmental problem in large cities. This is partly due to the fact that obtaining a complete homogeneous air-fuel mixture in limited volumes of mixing chambers and fuel manifolds of carburetor and injection engines seems to be a difficult technical problem. As a result of incomplete combustion of fuel assemblies, exhaust gases contain toxic impurities in amounts that are hazardous to human health.

Известно техническое решение, содержащее впускную систему двигателя внутреннего сгорания, корпус, установленный в проточном канале впускного коллектора, турбулизатор, выполненный в виде кольцевого выступа, расположенного на внутренней поверхности корпуса в плоскости, перекрывающей поток смеси. Кроме того, известная впускная система ДВС содержит размещенный на впускном коллекторе карбюратор, дополнительные турбулизаторы, аналогичные первому и расположенные относительно друга с шагом, равным 0,8-1,0 внутреннего диаметра впускного коллектора, причем турбулизаторы расположены эксцентрично внутреннему диаметру впускного коллектора, а их геометрические параметры выполнены в соответствии с соотношениями
В = (0,02-0,04)D_вн; С = (0,05-0,06)D_вн,
где В - высота выступов турбулизаторов, расположенных выше продольной оси впускного коллектора;
С - высота выступов турбулизаторов, расположенных ниже продольной оси впускного коллектора;
D_вн - внутренний диаметр впускного коллектора [1].A technical solution is known comprising an intake system of an internal combustion engine, a housing mounted in the flow channel of the intake manifold, a turbulator made in the form of an annular protrusion located on the inner surface of the housing in a plane that blocks the flow of the mixture. In addition, the known ICE intake system includes a carburetor located on the intake manifold, additional turbulators, similar to the first and located relative to each other with a step equal to 0.8-1.0 of the inner diameter of the intake manifold, and the turbulators are eccentric to the inner diameter of the intake manifold, and their geometric parameters are made in accordance with the relations
B = (0.02-0.04) D _int ; C = (0.05-0.06) D _int ,
where B is the height of the protrusions of the turbulators located above the longitudinal axis of the intake manifold;
C is the height of the protrusions of the turbulators located below the longitudinal axis of the intake manifold;
D _int - the inner diameter of the intake manifold [1].

Недостатком известного устройства является низкая эффективность гомогенизации ТВС, что обуславливает также невысокую степень понижения токсичности выхлопных газов и небольшое повышение экономичности ДВС. Эти недостатки связаны с выполнением выступов турбулизаторов в известном устройстве со скругленной вершиной в сечении и с плавным сопряжением их со стенками корпуса. Особенно значимо эти недостатки проявляются на малом газу работы двигателя, когда скорости потока ТВС минимальны, турбулизация потока смеси протекает вяло и в нем много каплевидного топлива, что приводит к неполному сгоранию с выделением максимального количества токсичных веществ в выхлопных газах. A disadvantage of the known device is the low efficiency of homogenization of FAs, which also leads to a low degree of reduction of toxicity of exhaust gases and a slight increase in the efficiency of ICE. These disadvantages are associated with the implementation of the protrusions of the turbulators in the known device with a rounded apex in cross section and with their smooth conjugation with the walls of the housing. These drawbacks are especially significant in low-engine operation gas, when fuel assembly flow rates are minimal, turbulence in the mixture flow is sluggish and contains a lot of teardrop-like fuel, which leads to incomplete combustion with the release of the maximum amount of toxic substances in the exhaust gases.

Наличие множества турбулизаторов в топливном коллекторе с плавными границами в сечении приводит к увеличению динамического сопротивления, а следовательно, к снижению скорости потока перед попаданием в цилиндр двигателя, что, в свою очередь, снижает уровень гомогенизации ТВС и делает указанное устройство малоэффективным. Таким образом, большое количество турбулизаторов не приводит даже к простому линейному суммированию положительных эффектов. The presence of many turbulators in the fuel manifold with smooth boundaries in the cross section leads to an increase in dynamic resistance, and consequently, to a decrease in the flow rate before it enters the engine cylinder, which, in turn, reduces the level of fuel assembly homogenization and makes this device ineffective. Thus, a large number of turbulators does not even lead to a simple linear summation of the positive effects.

Известно устройство, наиболее близкое к заявленному, для гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее корпус, установленный в проточном канале впускного коллектора, турбулизатор, выполненный в виде остроугольного кольцевого выступа, расположенного на внутренней поверхности корпуса в плоскости, перекрывающей поток смеси. Кроме того, принимающая поток смеси поверхность выступа турбулизатора образует с плоскостью, проходящей через вершину его выступа, угол в пределах 135÷180^o [2]. Известное устройство обладает достаточно стабильным эффектом некоторого снижения токсичности выхлопных газов и уменьшения расхода топлива, однако, недостатком его является низкий уровень гомогенизации ТВС одним кольцевым турбулизатором, в особенности по периферической части объема зоны турбулизации. В известном устройстве не используются нелинейные эффекты газодинамического взаимодействия между несколькими турбулизаторами, способные значительно повысить эффективность перемешивания. Кроме того, по причине использования лишь одной зоны турбулизации ТВС для перемешивания, известное устройство обладает довольно низким диапазоном его эффективной работы в различных режимах функционирования ДВС, особенно на малом газу, когда энергетические параметры потока смеси - скорость, динамический напор - весьма малы. В указанном устройстве не используется также такой важный фактор возмущения среды, как противовихри, эффект которых незаменим при работе двигателя на малых оборотах, когда гомогенизация ТВС весьма затруднена.A device is closest to the claimed one for homogenizing the air-fuel mixture in an internal combustion engine, comprising a housing mounted in the flow channel of the intake manifold, a turbulator made in the form of an acute-angled annular protrusion located on the inner surface of the housing in a plane that blocks the flow of the mixture. In addition, the receiving surface of the mixture of the turbulent protrusion surface forms with an plane passing through the top of its protrusion, an angle within 135 ÷ 180 ^o [2]. The known device has a fairly stable effect of some reduction of toxicity of exhaust gases and fuel consumption, however, its disadvantage is the low homogenization of FAs with one ring turbulator, especially in the peripheral part of the volume of the turbulization zone. The known device does not use non-linear effects of gas-dynamic interaction between several turbulators, which can significantly increase the mixing efficiency. In addition, due to the use of only one turbulent zone of a fuel assembly for mixing, the known device has a rather low range of its effective operation in various modes of functioning of an internal combustion engine, especially at low gas, when the energy parameters of the mixture flow — velocity, dynamic pressure — are very small. The indicated device also does not use such an important medium disturbance factor as counter-vortices, the effect of which is indispensable when the engine is operating at low speeds, when the homogenization of the fuel assembly is very difficult.

Целью изобретения является снижение токсичности выхлопных газов, уменьшение расхода топлива и расширение функциональных возможностей топливной системы при работе ее в широком диапазоне режимов и с возможностью применения низкооктановых бензинов за счет улучшения гомогенизации ТВС и повышения степени ее дисперсности, а также повышения технологичности изготовления устройства. The aim of the invention is to reduce the toxicity of exhaust gases, reduce fuel consumption and expand the functionality of the fuel system when it is operated in a wide range of modes and with the possibility of using low-octane gasolines by improving the homogenization of fuel assemblies and increasing its degree of dispersion, as well as increasing the manufacturability of the device.

Улучшение гомогенизации ТВС осуществляется за счет использования обратных вихрей турбулизации с принимающих поверхностей выступов, направленных навстречу и перпендикулярно потоку смеси, а также за счет особым образом организованного взаимодействия их с прямыми вихрями от острых кромок, направленных в сторону движения потока смеси. Improving the homogenization of fuel assemblies is achieved through the use of reverse turbulization vortices from the receiving surfaces of the protrusions directed towards and perpendicular to the flow of the mixture, as well as through their specially organized interaction with straight vortices from sharp edges directed towards the movement of the mixture flow.

Кроме того, улучшение гомогенизации ТВС осуществляется за счет более полного использования турбулизационного эффекта за счет возмущения среды возникающими скачками уплотнений потока смеси от принимающих поверхностей выступов турбулизаторов, имеющих различные углы наклона, срыва струи последовательно с нескольких острых кромок и организации процесса многоступенчатого интенсивного турбулентного взаимного диффундирования топлива и воздуха в нескольких зонах турбулизации, а также за счет нелинейного взаимоусиления разнородных вихрей турбулизации от нескольких определенным образом подобранных турбулизаторов при их взаимодействии между собой через поток смеси. In addition, the improvement of fuel assembly homogenization is achieved through a more complete use of the turbulence effect due to the disturbance of the medium by the occurring shock waves of the mixture flow from the receiving surfaces of the turbulence protrusions having different tilt angles, jet stalling from several sharp edges in series, and organization of the process of multi-stage intense turbulent mutual diffusion of fuel and air in several zones of turbulization, as well as due to nonlinear mutual amplification of dissimilar vortices turbulization from several selected turbulizers in a certain way when they interact with each other through the mixture flow.

Изобретение основано на организации особым образом турбулентного течения газожидкостной ТВС так, чтобы усилить нелинейные эффекты вихреобразования, возникающие на острых кромках турбулизаторов. Это достигается применением многоступенчатой турбулизации ТВС с взаимозависимым подбором параметров каждого турбулизатора, что обеспечивает оптимальное взаимодействие вихрей возмущенного потока с их взаимоусилением, а также создания в определенных зонах турбулизации противовихрей, что позволяет значительно повысить эффективность перемешивания. Кроме того, предложенная схема организации турбулизационного процесса позволяет учитывать характер турбулизации на предыдущей ступени при подборе параметров турбулизации на последующей ступени, что позволяет оптимизировать перемешивание ТВС, максимально снизить проходное сопротивление в канале устройства и значительно расширить зону устойчивой турбулизации, практически, по всей длине корпуса устройства. The invention is based on the special organization of the turbulent flow of gas-liquid fuel assemblies in such a way as to enhance the non-linear effects of vortex formation that occur on the sharp edges of the turbulators. This is achieved by using multi-stage turbulization of fuel assemblies with an interdependent selection of the parameters of each turbulator, which ensures optimal interaction of perturbed flow vortices with their mutual amplification, as well as the creation of counter-vortices in certain turbulence zones, which can significantly increase mixing efficiency. In addition, the proposed scheme for organizing the turbulization process allows one to take into account the nature of turbulization at the previous stage when selecting turbulization parameters at the next stage, which allows optimizing the mixing of fuel assemblies, maximizing the flow resistance in the device channel and significantly expanding the zone of stable turbulization over almost the entire length of the device body .

Предлагаемое изобретение позволяет также в большей мере использовать эффекты согласования размеров и положения разделителей потока смеси, расположенных внутри корпуса, и действия турбулизаторов, находящихся на них, с общим процессом турбулизации внутри корпуса. Это также позволяет повысить эффективность перемешивания и снизить проходное сопротивление устройства. The present invention also allows to use to a greater extent the effects of matching the size and position of the mixture flow separators located inside the housing, and the action of the turbulators located on them, with the general process of turbulization inside the housing. It also allows you to increase the mixing efficiency and reduce the flow resistance of the device.

Для реализации поставленной цели в известное устройство для гомогенизации топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее корпус, установленный в проточном канале впускного коллектора, турбулизатор, выполненный в виде остроугольного кольцевого выступа, расположенного на внутренней поверхности корпуса в плоскости, перекрывающей поток смеси, введен по меньшей мере еще один турбулизатор в виде кольцевого выступа, расположенный внутри корпуса в плоскости, перекрывающей поток смеси, при этом внутренний диаметр турбулизаторов уменьшается, остается равным или увеличивается по ходу потока топливовоздушной смеси, а углы наклона принимающих поверхностей выступов турбулизаторов с их плоскостями, проходящими через вершины выступов, находятся в пределах 95÷265^o, при этом углы наклона могут быть одинаковыми или разными у различных турбулизаторов в любых комбинациях. Кроме того, по меньшей мере два кольцевых остроугольных турбулизатора, расположенные непосредственно один за другим без промежутков и имеющие различные углы наклона принимающих поверхностей и внутренние диаметры, создают один групповой турбулизатор. Кроме того, принимающие поверхности турбулизаторов плавно сопряжены с внутренней поверхностью корпуса криволинейными поверхностями и/или принимающие поверхности выполнены плавно-криволинейными. Кроме того, минимальный внутренний диаметр турбулизаторов равен или больше внутреннего диаметра диффузора карбюратора для карбюраторных двигателей. Кроме того, каждый из турбулизаторов выполнен заодно с разделительной посадочной цилиндрической втулкой с одинаковым внешним диаметром, являющимся посадочным для внутреннего диаметра корпуса устройства, с отбортованной внутрь одной торцевой кромкой, образующей собой турбулизатор, и установленные последовательно друг за другом на внутренней поверхности корпуса и закрепленные неподвижно. Кроме того, каждый турбулизатор выполнен отдельно от разделительной цилиндрической втулки, высота которой равна расстоянию между турбулизаторами; турбулизаторы и втулки расположены внутри корпуса последовательно друг за другом и закреплены неподвижно. Кроме того, по меньшей мере один турбулизатор выполнен в виде пакета, состоящего по меньшей мере из двух тонкостенных колец в виде усеченных конусов идентичной геометрической формы с одинаковыми или различными внутренними диаметрами. Кроме того, внутренняя кромка каждого кольца, входящего в пакет, имеет заточку. Кроме того, соединенные в пакет тонкостенные кольца, выполненные в виде усеченных конусов, отделены или не отделены друг от друга тонкостенными кольцами идентичной геометрической формы с внутренним диаметром большим внутреннего диаметра любого из колец, образующего пакетный турбулизатор. Кроме того, группы турбулизаторов отделены друг от друга разделительными втулками. Кроме того, турбулизатор выполнен в виде остроугольного кольца, принимающая поверхность которого отполирована и одновременно является заточкой острой кромки. Кроме того, турбулизатор состоит из двух частей, установленных в корпусе последовательно друг за другом, при этом нижняя по потоку смеси часть представляет собой тонкую пластину, имеющую заточку в виде отполированной наклонной кромки, поверхность которой имеет одинаковый угол наклона с поверхностью верхней части и образует с ней принимающую поверхность турбулизатора. Кроме того, во внутреннее пространство корпуса введен и закреплен там разделитель потока смеси, выполненный в виде полой тонкостенной трубы постоянного или увеличивающегося по ходу потока смеси проходного сечения круглой, квадратной, треугольной или прямоугольной формы; разделитель расположен во внутреннем пространстве корпуса или частично выступает по ходу потока смеси за выходную кромку корпуса. Кроме того, во внутреннее пространство корпуса введен и закреплен там разделитель потока смеси, выполненный в виде двух соединенных в пакет пластин, нижние по потоку смеси части которых трапецеидально расширяются и отогнуты в разные стороны. Кроме того, в него введены дополнительные турбулизаторы, расположенные на внутренней и/или внешней поверхности разделителя потока смеси, причем углы наклона принимающих поверхностей турбулизаторов с их плоскостями находятся в пределах 95-265^o, при этом углы наклона всех турбулизаторов одинаковы или различны в различных комбинациях.To achieve this goal, in the known device for homogenizing the air-fuel mixture in an internal combustion engine, comprising a housing mounted in the flow channel of the intake manifold, a turbulator made in the form of an acute-angled annular protrusion located on the inner surface of the housing in a plane that blocks the flow of the mixture, at least at least one more turbulator in the form of an annular protrusion located inside the housing in a plane that blocks the flow of the mixture, while the inner diameter of the turbine izatorov decreases, remains equal or increases downstream air-fuel ratio, and the angles of inclination of the receiving surface turbulence projections with their planes passing through the vertices of the projections are in the range of 95 ÷ 265 ^o, wherein the angles of inclination may be the same or different in various turbulators in any combinations. In addition, at least two annular acute-angled turbulator, located immediately one after the other without gaps and having different angles of inclination of the receiving surfaces and internal diameters, create one group turbulator. In addition, the receiving surfaces of the turbulators are smoothly interfaced with the inner surface of the housing by curved surfaces and / or the receiving surfaces are made smoothly curved. In addition, the minimum inner diameter of the turbulators is equal to or greater than the internal diameter of the carburetor diffuser for carburetor engines. In addition, each of the turbulators is made at the same time with a dividing landing cylindrical sleeve with the same outer diameter, which is a landing for the inner diameter of the device casing, flanged inward by one end edge, forming a turbulator, and mounted sequentially one after another on the inner surface of the casing and fixed motionless . In addition, each turbulator is made separately from the dividing cylindrical sleeve, the height of which is equal to the distance between the turbulators; the turbulators and bushings are located inside the housing sequentially one after another and are fixed motionless. In addition, at least one turbulator is made in the form of a package consisting of at least two thin-walled rings in the form of truncated cones of identical geometric shape with the same or different inner diameters. In addition, the inner edge of each ring included in the package has a sharpening. In addition, the thin-walled rings connected in the package, made in the form of truncated cones, are separated or not separated from each other by thin-walled rings of identical geometric shape with an inner diameter larger than the inner diameter of any of the rings forming the batch turbulator. In addition, groups of turbulators are separated from each other by dividing bushes. In addition, the turbulator is made in the form of an acute-angled ring, the receiving surface of which is polished and at the same time is a sharpening of a sharp edge. In addition, the turbulator consists of two parts installed sequentially one after another in the housing, while the lower part of the mixture is a thin plate having a sharpening in the form of a polished inclined edge, the surface of which has the same angle of inclination with the surface of the upper part and forms the receiving surface of the turbulator. In addition, a separator of the mixture flow is introduced and fixed there, made in the form of a hollow thin-walled pipe of constant or increasing in the course of the mixture flow passage section of round, square, triangular or rectangular shape; the separator is located in the internal space of the housing or partially protrudes along the outlet edge of the housing along the flow of the mixture. In addition, a separator of the mixture flow is introduced and fixed there, made in the form of two plates connected in a package, the lower parts of which are trapezoidally expanding and bent in different directions. In addition, it introduced additional turbulators located on the inner and / or outer surface of the mixture flow separator, and the inclination angles of the receiving surfaces of the turbulators with their planes are in the range 95-265 ^o , while the angles of inclination of all turbulators are the same or different in different combinations .

На фиг. 1, 2, 3 изображены схемы выполнения вариантов устройства для гомогенизации ТВС в ДВС, содержащие турбулизаторы в виде кольцевых выступов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. In FIG. 1, 2, 3 depict flowcharts of embodiments of a device for the homogenization of fuel assemblies in ICEs containing turbulators in the form of annular protrusions located at some distance from each other.

На фиг. 4 изображена схема выполнения варианта устройства с двумя групповыми турбулизаторами, состоящими соответственно из трех и двух турбулизаторов. In FIG. 4 shows a diagram of an embodiment of a device with two group turbulators, consisting of three and two turbulators, respectively.

На фиг.5, 6 изображена схема выполнения варианта устройства с групповым турбулизатором, состоящим из двух отдельных турбулизаторов и разделителем потока смеси, выполненным, например, в виде тонкостенного цилиндра с собственными турбулизаторами. Figure 5, 6 shows a diagram of an embodiment of a device with a group turbulator, consisting of two separate turbulators and a mixture flow separator, made, for example, in the form of a thin-walled cylinder with its own turbulators.

На фиг.7 изображена схема выполнения варианта устройства с двумя турбулизаторами и разделителем потока смеси, выполненным в виде цилиндрической части и сопряженным с ней расширяющимся по ходу потока смеси усеченным конусом. Разделитель потока смеси имеет собственные турбулизаторы. Figure 7 shows a diagram of an embodiment of a device with two turbulators and a mixture flow separator made in the form of a cylindrical part and connected with it by a truncated cone expanding along the mixture flow. The mixture flow separator has its own turbulators.

На фиг. 8, 9 изображен вариант схемы устройства с разделителем потока смеси, выполненным в виде соединенных в пакет двух пластин, расширяющихся трапецеидально в нижней части по потоку смеси и отогнутых в разные стороны. Разделитель снабжен собственным турбулизатором. In FIG. 8, 9 show a variant of the device diagram with a mixture flow separator made in the form of two plates connected in a package, expanding trapezoidally in the lower part along the mixture flow and bent in different directions. The separator is equipped with its own turbulator.

На фиг.10 изображена схема установки устройства в проточном канале впускного коллектора, например, для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания. Figure 10 shows the installation diagram of the device in the flow channel of the intake manifold, for example, for a carburetor internal combustion engine.

На фиг.11-15 изображена схема сборки устройства и варианты изготовления турбулизаторов как одного целого с посадочными втулками. 11-15 shows a diagram of the assembly of the device and manufacturing options for turbulators as a whole with the landing bushings.

На фиг.16-19 изображены варианты изготовления турбулизаторов с отдельными разделительными втулками. On Fig-19 shows the manufacturing options for turbulators with separate dividing bushes.

На фиг.20 изображен вариант составного турбулизатора. On Fig depicts a variant of the composite turbulator.

На фиг.21 изображен вариант схемы сборки устройства из составных турбулизаторов. On Fig shows a variant of the assembly scheme of the device from composite turbulators.

На фиг.22 изображен вариант турбулизатора, образованного тремя тонкостенными кольцами, выполненными в виде усеченных конусов с одинаковыми внутренними диаметрами, соединенными в пакет (пакетный турбулизатор). On Fig depicts a variant of the turbulator formed by three thin-walled rings made in the form of truncated cones with the same inner diameters connected in a package (packet turbulator).

На фиг.23 изображен пример варианта устройства с двумя пакетными турбулизаторами. On Fig shows an example of a variant of the device with two batch turbulators.

Устройство для гомогенизации ТВС в ДВС по фиг.1 состоит из корпуса 1, например, цилиндрической формы, турбулизаторов 2, выполненных в виде кольцевых выступов, закрепленных непосредственно внутри корпуса, например, точечной сваркой, остороугольные углы сечения турбулиэаторов образуют острые кромки 3. Сторона треугольного выступа, обращенная навстречу потоку смеси, образует принимающую поверхность 4 турбулизатора, угол α между принимающей поверхностью турбулизатора 4 и плоскостью его сечения, проходящей через острые кромки 3, имеет пределы 95÷265^o. Внутренние диаметры турбулизаторов ⌀_т одинаковы.The device for homogenizing fuel assemblies in the internal combustion engine of Fig. 1 consists of a housing 1, for example, a cylindrical shape, turbulators 2, made in the form of annular protrusions, mounted directly inside the housing, for example, by spot welding, acute-angle corners of the turbulent section form sharp edges 3. Triangular side the protrusion facing the mixture flow forms the receiving surface 4 of the turbulator, the angle α between the receiving surface of the turbulator 4 and the plane of its section passing through the sharp edges 3 has limits 9 5 ÷ 265 ^o . The inner diameters of the turbulators ⌀ _{t are the} same.

Вариант выполнения устройства по фиг.2 содержит, например, верхний по потоку смеси турбулизатор 2 с углом α больше 180^o, образующим между внутренней поверхностью корпуса и принимающей поверхностью турбулизатора 4 кольцевой остроугольный желоб, раскрытый навстречу потоку смеси. Углы α остальных турбулизаторов 2 меньше 180^o.The embodiment of the device of FIG. 2 contains, for example, an upstream turbulizer 2 with an angle α greater than 180 ^° , which forms between the inner surface of the housing and the receiving surface of the turbulizer 4 an annular acute-angle chute open towards the flow of the mixture. The angles α of the remaining turbulators 2 are less than 180 ^o .

Вариант устройства по фиг.3 содержит, например, верхний по потоку смеси турбулизатор 2 в виде криволинейной поверхности, плавно сопряженной с внутренней поверхностью корпуса 1 и представляющей собой желоб, внутренней поверхностью направленный навстречу потоку смеси. Угол α в этом случае образуется касательной к принимающей поверхности 4, непосредственно расположенной около острой кромки выступа турбулизатора 2 и его плоскостью ⌀_т, второй турбулизатор 2 имеет угол α меньше 180^o.The embodiment of the device of FIG. 3 comprises, for example, an upstream turbulator 2 in the form of a curved surface smoothly interfaced with the inner surface of the housing 1 and representing a groove, the inner surface directed towards the flow of the mixture. The angle α in this case is formed tangent to the receiving surface 4, directly located near the sharp edge of the protrusion of the turbulator 2 and its plane ⌀ _t , the second turbulator 2 has an angle α less than 180 ^o .

Вариант устройства по фиг.4 содержит, например, два групповых турбулизатора, состоящих соответственно из трех и двух по потоку смеси турбулизаторов 2 с различными углами и α и внутренними диаметрами турбулизаторов ⌀_т. Турбулизаторы закреплены в корпусе неподвижно, например, точечной сваркой.The embodiment of the device of FIG. 4 contains, for example, two group turbulators, consisting respectively of three and two downstream mixture of turbulators 2 with different angles and α and inner diameters of the turbulators ⌀ _t . The turbulators are fixed in the housing motionless, for example, by spot welding.

Вариант устройства по фиг.5, 6 содержит, например, один групповой турбулизатор 5, состоящий из двух турбулизаторов 2 и один отдельный турбулизатор 2 на внутренней выходной кромке корпуса 1. Во внутреннем пространстве корпуса 1 закреплен разделитель потока смеси, выполненный, например, в виде полого тонкостенного цилиндра, снабженного двумя собственными турбулизаторами 7 и 8, расположенными соответственно на внутренней поверхности входной и внешней поверхности выходной кромок разделителя потока смеси 6 и имеющих угол α в пределах 95÷265^o. Разделитель 6 закреплен в корпусе 1, например, двумя взаимно перпендикулярными штифтами 9. Нижняя часть разделителя выступает за нижнюю кромку корпуса 1 по потоку смеси.The embodiment of the device of FIGS. 5, 6 contains, for example, one group turbulator 5, consisting of two turbulators 2 and one separate turbulator 2 on the inner output edge of the housing 1. In the inner space of the housing 1, a separator of the mixture flow is fixed, made, for example, in the form a hollow thin-walled cylinder equipped with two own turbulators 7 and 8, located respectively on the inner surface of the inlet and outer surfaces of the outlet edges of the mixture flow separator 6 and having an angle α in the range 95 ÷ 265 ^o . The separator 6 is fixed in the housing 1, for example, by two mutually perpendicular pins 9. The lower part of the separator extends beyond the lower edge of the housing 1 along the flow of the mixture.

Вариант устройства по фиг.7 содержит, например, два турбулизатора 2 и разделитель потока смеси 6, выполненный в виде цилиндрической части, закрепленной в корпусе, например, двумя взаимно перпендикулярными штифтами 9 и сопряженным с ней расширяющимся усеченным конусом 10. Разделитель снабжен собственными турбулизаторами 7 и 8. The embodiment of the device of Fig. 7 contains, for example, two turbulators 2 and a mixture flow separator 6, made in the form of a cylindrical part, fixed in the housing, for example, by two mutually perpendicular pins 9 and an expanding truncated cone coupled to it 10. The separator is equipped with its own turbulators 7 and 8.

Вариант устройства по фиг.8, 9 содержит, например, два турбулизатора 2, при этом нижний по потоку смеси выполнен за одно целое с корпусом 1 и разделитель потока смеси 11, выполненный, например, в виде соединенных в пакет двух пластин, расширяющихся трапецеидально в нижней по потоку смеси части и отогнутых в разные стороны на угол β в пределах 0÷90^o. Верхняя прямоугольная часть распределителя потока смеси 11 расположена во внутреннем пространстве корпуса и закреплена штифтом 9, проходящим между пластинами разделителя потока в их верхней части и стенкой корпуса 1 и двумя диаметрально расположенными прорезями 12 в нижнем по потоку смеси турбулизаторе 2. Разделитель снабжен собственным турбулизатором 8.The embodiment of the device of FIGS. 8, 9 contains, for example, two turbulators 2, the downstream mixture being made integrally with the housing 1 and the mixture flow separator 11, made, for example, in the form of two plates connected in a package expanding trapezoidally into the downstream part of the mixture and bent in different directions by an angle β within 0 ÷ 90 ^o . The upper rectangular part of the mixture flow distributor 11 is located in the inner space of the housing and is secured with a pin 9 passing between the flow separator plates in their upper part and the housing wall 1 and two diametrically located slots 12 in the downstream mixture of the turbulator 2. The separator is equipped with its own turbulator 8.

На фиг.10 изображена схема установки устройства в проточном канале впускного коллектора, например, для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, где ⌀_дк- диаметр диффузора карбюратора, ДЗК - дроссельная заслонка карбюратора, СК - смесительная камера, ВТК - впускной топливный коллектор. Устройство выполнено по варианту фиг.7.Figure 10 shows a diagram of the installation of the device in the flow channel of the intake manifold, for example, for a carburetor internal combustion engine, where _{к dk} is the diameter of the carburetor diffuser, DZK is the carburetor throttle valve, SK is the mixing chamber, VTK is the fuel intake manifold. The device is made according to the variant of Fig.7.

На фиг.11-15 изображена схема сборки устройства и варианты изготовления турбулизаторов за одно целое с посадочными втулками. Наружный диаметр ⌀_н выполняется равным внутреннему диаметру корпуса (по допускам, например, плотной посадки. Все детали, включая корпус 1, могут изготавливаться методом вытяжки и штамповки из тонкой листовой стали глубокой вытяжки на высокопроизводительном оборудовании, например роторных автоматах. Варианты деталей 13, 15 и 16 универсальны и могут устанавливаться в устройство перевернутыми на 180^o.Figure 11-15 shows a diagram of the assembly of the device and manufacturing options for turbulators in one piece with the landing bushings. The outer diameter ⌀ _n is equal to the inner diameter of the casing (according to tolerances, for example, tight fit. All parts, including casing 1, can be manufactured by drawing and stamping from thin sheet steel deep drawing on high-performance equipment, such as rotary automatic machines. Options 13, 15 and 16 are universal and can be installed in the device upside down by 180 ^o .

На фиг. 16-20 изображены варианты изготовления составных турбулизаторов из двух деталей: разделительной втулки 18 и собственно турбулизаторов в виде колец 19-24. Эти простые детали позволяют существенно снизить трудоемкость изготовления и использовать самое высокопроизводительное оборудование, например роторные автоматы с непрерывным циклом. Детали 19-21 и 23, 24 могут изготавливаться из тонколистовых высокоуглеродистых сталей по технологиям изготовления лезвий безопасных бритв. Принимающая поверхность 4 турбулизатора 19 полируется. Турбулизаторы 19-22 унифицированы и могут устанавливаться в устройство перевернутыми на 180^o. Наружные диаметры ⌀_н изготавливаются аналогично деталям 13-16 из фиг.12-15. Внутренние поверхности турбулизаторов 17 после заточки полируются, что предотвратит нагарообразование на острой кромке 3 при установке устройств в топливных каналах непосредственно перед цилиндрами, например, инжекторных двигателей.In FIG. 16-20 depict options for the manufacture of composite turbulators from two parts: the separation sleeve 18 and the actual turbulizers in the form of rings 19-24. These simple parts can significantly reduce the complexity of manufacturing and use the most high-performance equipment, such as rotary automatic machines with a continuous cycle. Parts 19-21 and 23, 24 can be made of high-carbon sheet steel using safety razor blade manufacturing techniques. The receiving surface 4 of the turbulator 19 is polished. Turbulators 19-22 are unified and can be installed in the device upside down 180 ^o . Outer diameters ⌀ _n are made similarly to parts 13-16 of Figs. 12-15. After sharpening, the inner surfaces of the turbulators 17 are polished, which will prevent carbon formation on the sharp edge 3 when devices are installed in the fuel channels directly in front of the cylinders, for example, injection engines.

На фиг.21 изображен пример схемы сборки устройства из различных составных турбулизаторов, закрепленных в корпусе неподвижно с помощью выдавок 25, расположенных по окружности корпуса 1. On Fig shows an example assembly diagram of a device from various composite turbulators fixed in the housing motionless with the help of extrusions 25 located around the circumference of the housing 1.

На фиг. 22 изображен вариант изготовления пакетного турбулизатора 26 в виде соединенных тонкостенных пластин 27, выполненных в виде усеченных конусов. Толщина пластин выбирается, например, в пределах 0,1-0,3 мм. Острые кромки 3 внутренних диаметров ⌀_т пластин образуют локальное пространство, ограниченное высотой Н и диаметром ⌀_т.
На фиг.23 изображена схема варианта сборки устройства с двумя пакетными турбулизаторами, образованными собственно тремя тонкостенными кольцами 27 в виде усеченных конусов с углом α>180^o и двумя - с углом α<180^o по ходу потока смеси, при этом второй турбулизатор выполнен с различными внутренними диаметрами ⌀_т<⌀_т1. Кольца 27 отделены друг от друга разделительными кольцами 28, внутренний диаметр которых больше внутреннего диаметра ⌀_т любого кольца 27. Детали 27 и 28 могут изготавливаться по технологии деталей 20, 21, 24 фиг.17, 19, 20.In FIG. 22 shows an embodiment of a batch turbulator 26 in the form of connected thin-walled plates 27 made in the form of truncated cones. The thickness of the plates is selected, for example, in the range of 0.1-0.3 mm. The sharp edges of 3 internal diameters ⌀ _{t of} plates form a local space limited by a height H and a diameter of ⌀ _t .
On Fig shows a diagram of a variant of the Assembly of the device with two batch turbulators formed by actually three thin-walled rings 27 in the form of truncated cones with an angle α> 180 ^o and two with an angle α <180 ^o in the direction of the mixture flow, while the second turbulator is made with different internal diameters ⌀ _t <⌀ _t1 . Rings 27 are separated from each other by dividing rings 28, the inner diameter of which is larger than the inner diameter ⌀ _{t of} any ring 27. Parts 27 and 28 can be manufactured using the technology of parts 20, 21, 24 of FIGS. 17, 19, 20.

Сборка устройства осуществляется аналогично сборке устройства по фиг.21. The assembly of the device is carried out similarly to the assembly of the device of Fig.21.

Устройство для гомогенизации ТВС (фиг.1) работает следующим образом. A device for the homogenization of fuel assemblies (figure 1) works as follows.

ТВС, приготовленная, например, в карбюраторе, попадая в корпус 1 устройства, имеет ламинарное или близкое к ламинарному течение. При попадании смеси на принимающую поверхность 4 выступа первого турбулизатора 2 происходит срыв потока ТВС с образованием скачков уплотнений, разрывов плотности газовоздушной смеси и других неустойчивостей, которые в совокупности образуют зону турбулизации ЗТ, переходящую в зону самоперемешивания ЗП, располагающуюся непосредственно за острой кромкой 3 турбулизатора 2 по ходу течения потока ТВС. При этом в указанных зонах происходят интенсивные процессы образования тонкодисперсной ТВС. Кроме того, острая кромка 3 осуществляет разрыв жидкой топливной пленки, смачивающей внутреннюю поверхность корпуса 2 устройства и движущейся по ней в направлении потока ТВС, что является важнейшей функцией острой кромки. A fuel assembly prepared, for example, in a carburetor, falling into the housing 1 of the device, has a laminar or close to laminar flow. When the mixture enters the receiving surface 4 of the protrusion of the first turbulator 2, the fuel assembly flow breaks down with the formation of shock waves, discontinuities in the density of the gas-air mixture and other instabilities, which together form a zone of turbulization of the zone transitioning to the zone of self-mixing of the zone located directly behind the sharp edge 3 of the turbulator 2 along the course of the fuel assembly flow. At the same time, intensive formation of finely dispersed fuel assemblies takes place in these zones. In addition, the sharp edge 3 breaks the liquid fuel film wetting the inner surface of the device body 2 and moving along it in the direction of the fuel assembly flow, which is the most important function of the sharp edge.

Угол конуса раскрытия потока ТВС Θ находится в диапазоне от Θ₁ до Θ₂ при изменении скорости течения ТВС в рабочем диапазоне. При этом по образующей конуса движутся наиболее крупные частицы топлива и, кроме того, процессы самоперемешивания ослабевают по мере удаления от первого турбулизатора 2. Попадая на стенки корпуса 1, эти крупные частицы вновь образуют движущуюся по корпусу жидкую пленку топлива. Далее, попадая на выступ второго турбулизатора, эта уже предварительно подготовленная смесь также подвержена срыву с его острой кромки 3 с образованием неустойчивого течения в виде скачков уплотнений, вихрей и т.д. При этом также образуются зоны турбулизации и самоперемешивания с образованием гомогенной ТВС. Поскольку на последующий турбулизатор попадает уже предварительно подготовленная ТВС и в отличие от первого турбулизатора 2 не ламинарного, а турбулентного характера течения существенно нелинейных режимов (скачки уплотнения), то возникающий при этом эффект самоперемешивания смеси увеличивается также нелинейно и значительно превышает простую сумму эффектов от соответствующего числа турбулизаторов, взятых по отдельности. Такой многоступенчатый процесс турбулизации также значительно расширяет эффект самоперемешивания и осуществляет его во всем пространстве корпуса 1 устройства. Последнее способствует значительному повышению устойчивости работы устройства во всем диапазоне режимов работы ДВС, что, в свою очередь, расширяет функциональные возможности топливной системы при изменении режимов двигателя в широком диапазоне и изменении октанового числа применяемых бензинов. Кроме того, многоступенчатая схема турбулизации, как видно на фиг. 1-3, позволяет существенно уменьшить образование жидкой пленки топлива, ухудшающей гомогенизацию ТВС на выходе устройства и на большей части внутренней поверхности корпуса 1.The opening cone angle of the fuel assembly flow Θ is in the range from Θ ₁ to Θ ₂ with a change in the flow velocity of the fuel assembly in the operating range. In this case, the largest fuel particles move along the generatrix of the cone and, in addition, the self-mixing processes weaken as they move away from the first turbulator 2. When they fall on the walls of the housing 1, these large particles again form a liquid fuel film moving along the housing. Further, falling on the protrusion of the second turbulator, this already prepared mixture is also subject to disruption from its sharp edge 3 with the formation of an unstable flow in the form of shock waves, vortices, etc. In addition, zones of turbulization and self-mixing are formed with the formation of homogeneous fuel assemblies. Since the previously prepared fuel assembly gets into the subsequent turbulator and, in contrast to the first turbulator 2, has not the laminar but turbulent nature of the flow of essentially nonlinear modes (compression shocks), the self-mixing effect arising in this case also increases nonlinearly and significantly exceeds the simple sum of effects of the corresponding number turbulators taken separately. Such a multi-stage process of turbulization also significantly expands the effect of self-mixing and carries it out throughout the space of the housing 1 of the device. The latter contributes to a significant increase in the stability of the device in the entire range of ICE operating modes, which, in turn, expands the functionality of the fuel system when changing engine modes in a wide range and changing the octane number of gasolines used. In addition, a multi-stage turbulization circuit, as seen in FIG. 1-3, can significantly reduce the formation of a liquid film of fuel that impairs the homogenization of the fuel assembly at the output of the device and on most of the inner surface of the housing 1.

Изменение размеров турбулизаторов и углов их принимающих поверхностей 4 (фиг. 2) позволяет подбирать наиболее оптимальные параметры турбулизации потока ТВС на каждой ступени с учетом взаимосогласования их работы, а также регулировать динамическое сопротивление устройства потоку ТВС и регулировать степень заполнения зонами турбулизации и самоперемешивания внутреннего объема устройства. Changing the size of the turbulizers and the angles of their receiving surfaces 4 (Fig. 2) allows you to select the most optimal parameters for turbulizing the fuel assembly flow at each stage, taking into account the mutual coordination of their operation, as well as adjust the dynamic resistance of the device to the fuel assembly flow and adjust the degree of filling of the turbulence and self-mixing zones of the internal volume of the device .

В устройстве на фиг.2 при попадании потока ТВС на принимающую поверхность 4 первого встречного турбулизатора 2 с углом α>180^o между принимающей поверхностью 4 турбулизатора 2 и его плоскостью ⌀_т, происходит образование нелинейной части потока в виде кольцевого противовихря, обладающего резко выраженным эффектом воздействия его на поток ТВС, переводя процессы интенсивной турбулизации на качественно более высокий уровень по всему проходному сечению корпуса. Это значительно повышает эффективность гомогенизации ТВС и также увеличивает интенсивность перемешивания в зоне ЗП, находящейся за первым по потоку смеси турбулизатором 2, что положительно сказывается, в свою очередь, на работе последующего турбулизатора (одного или нескольких), также повышая их эффективность. Эффективность встречного турбулизатора с углом α>180^o может быть еще более повышена при расположении перед ним обычного турбулизатора с углом α<180^o либо при осуществлении многоступенчатой встречной турбулизации на дополнительных встречных турбулизаторах с углом α>180^o. В этом случае сила возмущения среды даже при сравнительно небольшой энергии потока ТВС при работе двигателя на малом газу будет достаточной для создания условий образования тонкодисперсной ТВС.In the device of figure 2, when the fuel assembly flows onto the receiving surface 4 of the first oncoming turbulator 2 with an angle α> 180 ^o between the receiving surface 4 of the turbulator 2 and its plane ⌀ _t , the nonlinear part of the flow forms in the form of an annular counter-vortex having a pronounced effect its impact on the flow of fuel assemblies, translating the processes of intensive turbulization to a qualitatively higher level throughout the entire passage section of the hull. This significantly increases the efficiency of FA homogenization and also increases the intensity of mixing in the zone of the RF located behind the first turbulizer 2, which positively affects the operation of the subsequent turbulizer (one or several), also increasing their efficiency. The efficiency of the oncoming turbulizer with an angle of α> 180 ^o can be further improved by placing a conventional turbulizer with an angle of α <180 ^o in front of it or when performing multi-stage counter turbulization on additional oncoming turbulizers with an angle of α> 180 ^o . In this case, the perturbation force of the medium even with a relatively small energy of the fuel assembly flow when the engine is running on low gas will be sufficient to create the conditions for the formation of finely divided fuel assemblies.

В устройстве на фиг.3 за счет плавного обтекания зоны сопряжения встречного турбулизатора 2 с корпусом 1 снижается динамическое сопротивление потоку смеси. В продольном сечении по ходу потока ТВС вихрь больше приближается по форме к тороиду, увеличивая таким образом силу воздействия на поток ТВС, что способствует лучшему перемешиванию ТВС и более эффективной работе последующих ступеней турбулизации. In the device of FIG. 3, due to the smooth flow around the interface zone of the oncoming turbulator 2 with the housing 1, the dynamic resistance to the mixture flow is reduced. In a longitudinal section along the flow of the fuel assembly, the vortex is closer in shape to the toroid, thereby increasing the force acting on the fuel flow, which contributes to better mixing of the fuel assembly and more efficient operation of the subsequent turbulization stages.

В устройстве на фиг.4 при попадании потока ТВС на групповой турбулизатор 5, состоящий из трех турбулизаторов 2, происходит формирование трех зон турбулизации, в каждой из которых образуется свой противовихрь, отличающийся от других интенсивностью, размерами и структурой, которые взамодействуют друг с другом нелинейным образом и создают тем самым дополнительные условия для самотурбулизации и турбулизации вновь поступающего потока ТВС. Процессы, происходящие на групповом турбулизаторе 5, интенсифицируют гомогенизацию ТВС, превращая практически весь внутренний объем устройства в сплошную зону турбулизации, улучшая тем самым полноту и однородность смесеобразования топлива с воздухом. Такая схема турбулизации также в значительной степени предотвращает обратные процессы слипания мелких частиц топлива в более крупные ввиду небольших расстояний между отдельными выступами группового турбулизатора 5. In the device of Fig. 4, when a fuel assembly flows onto a group turbulizer 5, consisting of three turbulators 2, three turbulization zones are formed, each of which forms its own counter-vortex, which differs from the others in intensity, size and structure, which interact non-linear with each other In this way, they create additional conditions for self-turbulization and turbulization of the newly arriving FA stream. The processes occurring at the group turbulizer 5 intensify the homogenization of the fuel assemblies, turning almost the entire internal volume of the device into a continuous turbulization zone, thereby improving the completeness and uniformity of the mixture of fuel and air. This scheme of turbulization also largely prevents the reverse processes of adhesion of small particles of fuel into larger ones due to the small distances between the individual protrusions of the group turbulator 5.

В устройстве на фиг.5, 6 цилиндрический разделитель потока ТВС 6 позволяет осуществить перераспределение зоны турбулизации ЗТ и самоперемешивания ЗП по объему корпуса 1 устройства. Учитывая, что значительное время работы устройства проходит при частичном перекрытии дроссельной заслонкой входа в канал топливного коллектора и центральная аксиальная область его остается, таким образом, пассивной, разделитель 6 производит интенсификацию процессов турбулизации, не нарушая их структуры в кольцевом объеме между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхность разделителя за счет сжатия активной зоны до кольцевой на протяжении всей длины части разделителя 6, расположенной внутри корпуса 1 устройства. Турбулизатор 7 на входе во внутреннюю полость разделителя потока 6, дополнительно турбулизирует центральную часть потока смеси. In the device in Fig. 5, 6, a cylindrical flow separator of the fuel assembly 6 allows the redistribution of the zone of turbulization of the ST and self-mixing of the ST in the volume of the housing 1 of the device. Considering that a significant operating time of the device takes place when the throttle valve partially overlaps the entrance to the fuel manifold channel and its central axial region remains passive, the separator 6 intensifies the turbulization processes without disturbing their structure in the annular volume between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the separator due to compression of the active zone to the annular throughout the entire length of the part of the separator 6 located inside the housing 1 of the device. The turbulator 7 at the entrance to the internal cavity of the flow separator 6, additionally turbulizes the central part of the mixture flow.

В устройстве фиг. 7 выполнение разделителя 6 с расширяющейся частью в виде усеченного конуса 10 с внешним турбулизатором 8 позволяет практически исключить негативное действие жидкой пленки топлива на его наружной поверхности на процесс дисперизации топлива, а внутренний турбулизатор 7 на входе в цилиндрическую часть разделителя 6 существенно улучшает перемешивание топлива с воздухом в центральной части потока ТВС. Такой вариант устройства позволяет повысить интенсивность процессов турбулизации как на основных режимах работы двигателя при не полностью открытой дроссельной заслонке за счет сжатия пространства зоны основной турбулизации, так и на максимальных режимах, при полностью открытой дроссельной заслонке за счет создания зон турбулизации внутри разделителя 6. Кроме того, такой вариант позволяет регулировать структуру истечения потока ТВС на выходе корпуса 1 устройства и осуществлять оптимизацию согласования работы турбулизаторов корпуса 1 и разделителя 6 за счет перемещения разделителя 6 вдоль оси корпуса устройства. Выполнение разделителя 6 с расширяющейся нижней по ходу потока смеси частью и с дополнительным турбулизатором 8 на нижней кромке его внешней по потоку смеси поверхности позволяет оптимальным образом направить выходящий поток ТВС из корпуса 1 и обеспечить наилучшее согласование его поля скоростей с геометрией канала топливного коллектора. Варьируя угол раскрытия усеченного конуса разделителя 6, легко осуществить подбор указанных параметров под конкретную геометрию топливных коллекторов двигателей различных типов. In the device of FIG. 7 the implementation of the separator 6 with the expanding part in the form of a truncated cone 10 with an external turbulator 8 allows you to virtually eliminate the negative effect of the liquid fuel film on its outer surface on the process of dispersion of the fuel, and the internal turbulator 7 at the inlet of the cylindrical part of the separator 6 significantly improves the mixing of fuel with air in the central part of the fuel assembly flow. This embodiment of the device allows to increase the intensity of the turbulization processes both in the main engine operating modes when the throttle is not fully open due to compression of the main turbulization zone space, and in maximum modes, when the throttle is fully open due to the creation of turbulization zones inside the separator 6. In addition , this option allows you to adjust the structure of the flow of fuel assemblies at the output of the housing 1 of the device and to optimize the coordination of the turbulators housing 1 and the separator 6 by a movement of the separator 6 along the axis of the device body. The implementation of the separator 6 with an expanding part downstream of the mixture and part with an additional turbulator 8 on the lower edge of its surface external to the mixture flow allows the fuel stream to be directed out of the housing 1 in the optimal way and to ensure the best matching of its velocity field with the geometry of the fuel manifold channel. By varying the opening angle of the truncated cone of the separator 6, it is easy to select these parameters for the specific geometry of the fuel manifolds of engines of various types.

В устройстве на фиг.8, 9 осуществляется дополнительная турбулизация основного потока ТВС изнутри со стороны его центральной части по продольному сечению, проходящему через корпус 1. Это достигается в основном объеме зоны турбулизации без его разделения на периферическую и центральную часть за счет выполнения разделителя потока ТВС в виде пакета из двух пластин, осуществляющего разделение потока на две равноценные половины. Каждая половина потока попадает на внешнюю сторону отогнутой части пластины разделителя 11, имеющей форму трапеции для охвата большего объема потока и улучшения тем самым условий гомогенизации смеси. Нижняя по потоку смеси кромка каждой пластины снабжена собственным внешним турбулизатором 8. Угол β, на который разводятся нижние части пластин, выбирается из условий оптимального соотношения между эффектом, получаемым от качества гомогенизированной смеси, и динамическим сопротивлением устройства, влияющим на коэффициент заполнения топливовоздушной смесью цилиндров ДВС. Это позволяет получить стабильное качество гомогенизации ТВС во всем диапазоне работы двигателя от режима малого газа при почти закрытой заслонке в канале топливного коллектора до режимов максимального газа с полностью открытой дроссельной заслонкой. In the device of Figs. 8, 9, an additional turbulization of the main fuel assembly flow from the inside of the central part along the longitudinal section passing through the housing 1 is carried out. This is achieved in the main volume of the turbulization zone without its separation into the peripheral and central part by performing a fuel separator in the form of a package of two plates, performing the separation of the flow into two equivalent halves. Each half of the flow enters the outer side of the bent portion of the separator plate 11, which is in the form of a trapezoid to cover a larger volume of the flow and thereby improve the homogenization conditions of the mixture. The lower edge of the mixture flow, the edge of each plate is equipped with its own external turbulator 8. The angle β, at which the lower parts of the plates are parted, is selected from the conditions of the optimal ratio between the effect obtained from the quality of the homogenized mixture and the dynamic resistance of the device, which affects the fill factor of the air-fuel mixture of ICE cylinders . This allows you to get a stable quality of fuel assembly homogenization in the entire range of engine operation from the idle mode with an almost closed valve in the fuel manifold channel to the maximum gas modes with a fully open throttle valve.

Устройства на фиг.11, 21 работают аналогично вариантам, описанным выше, однако выполнение их в виде наборов из унифицированных элементов - втулок с выступами турбулизаторов 13-16, выполненных с ними как одно целое (фиг.12 и 13), или же с отдельными турбулизаторами 19-22 (фиг.16-19) и разделительными втулками 18, или с отдельными наборными турбулизаторами, состоящими из двух элементов 23 и 24 (фиг.20), позволяет значительно повысить технологичность устройства, снизить затраты на изготовление и упростить сам технологический процесс. Выполнение турбулизаторов наборными из двух элементов 23 и 24 позволяет применить для выполнения острых кромок 3 высококачественную легированную сталь в виде пластинчатых деталей 20, 21, 24 с молекулярной заточкой на кромках 4. Такое выполнение турбулизаторов позволяет достичь максимального уровня использования эффекта турбулизации путем срыва струи с острой кромки и возможно большего контрастирования возмущенной зоны относительно ламинарного течения. The devices in Figs. 11, 21 work similarly to the options described above, however, their implementation in the form of sets of unified elements - bushings with protrusions of turbulators 13-16, made with them as a whole (Figs. 12 and 13), or with separate turbulizers 19-22 (Figs. 16-19) and dividing bushes 18, or with separate stacked turbulators, consisting of two elements 23 and 24 (Fig. 20), can significantly increase the manufacturability of the device, reduce manufacturing costs and simplify the process itself . The implementation of the turbulators type-setting of two elements 23 and 24 allows you to use high-quality alloy steel in the form of plate parts 20, 21, 24 with molecular sharpening at the edges 4 to make sharp edges 3. Such a design of turbulizers allows you to achieve the maximum level of use of the turbulization effect by disrupting the jet with a sharp edges and possibly more contrasting the perturbed zone relative to the laminar flow.

Устройство по фиг.23 работает аналогично вариантам, описанным выше, однако наличие в зонах турбулизации ЗТ ряда дополнительных острых кромок 3 в виде кольцевых остроугольных выступов, отдаленных друг от друга на оптимальное расстояние, приводит к существенной активизации процессов дисперизации топливовоздушной смеси за счет практически полного разрушения топливной пленки и интенсивного измельчения оставшихся капель топлива, что обеспечивает получение высококачественной гомогенной ТВС. The device according to Fig. 23 works similarly to the options described above, however, the presence in the turbine zone of a zone of a number of additional sharp edges 3 in the form of annular acute-angled protrusions distant from each other at an optimal distance leads to a significant activation of the process of dispersing the air-fuel mixture due to almost complete destruction fuel film and intensive grinding of the remaining fuel droplets, which ensures high-quality homogeneous fuel assemblies.

Преимущества предлагаемого устройства в сравнении с аналогом и прототипом состоят в следующем:
- многоступенчатая турбулизация путем введения нескольких турбулизаторов в виде остроугольных кольцевых выступов, перекрывающих полностью поток смеси своими плоскостями, при этом внутренние диаметры турбулизаторов выбираются с учетом оптимального согласования динамических характеристик потока ТВС с процессом его турбулизации;
- углы наклона принимающих поверхностей турбулизаторов относительно их плоскостей находятся в пределах 95-265^o, что позволяет выбрать оптимальное сочетание для достижения максимального эффекта дисперизации топлива в потоке;
- использование противовихрей как весьма эффективного средства возмущения среды, которые образуются при углах наклона принимающих поверхностей более 180^o;
- применение групповых турбулизаторов, состоящих из минимум двух кольцевых выступов, расположенных непосредственно один за другим без промежутков, создает локальные кольцевые зоны интенсивной гомогенизации, обеспечивая стабилизацию процесса перемешивания смеси;
- эффективное использование острых кромок, в том числе с помощью пакетных турбулизаторов, для разрыва топливной пленки, смачивающей внутренние поверхности устройства с последующим срывом ее струей потока и возникновением, таким образом, процесса дисперизации ТВС, что устойчиво снижает токсичность выхлопных газов;
- применение различных разделителей потока смеси, имеющих собственные турбулизаторы, обеспечивающие глубокую гомогенизацию всего объема потока смеси.The advantages of the proposed device in comparison with the analogue and prototype are as follows:
- multistage turbulization by introducing several turbulizers in the form of acute-angled annular protrusions that completely cover the mixture flow with their planes, while the inner diameters of the turbulators are selected taking into account the optimal coordination of the dynamic characteristics of the fuel assembly flow with its turbulization process;
- the inclination angles of the receiving surfaces of the turbulators relative to their planes are in the range of 95-265 ^o , which allows you to choose the optimal combination to achieve the maximum effect of the dispersion of fuel in the stream;
- the use of antivortices as a very effective means of disturbing the environment, which are formed at angles of inclination of the receiving surfaces of more than 180 ^o ;
- the use of group turbulators, consisting of at least two annular protrusions located directly one after another without gaps, creates local annular zones of intense homogenization, ensuring stabilization of the mixing process of the mixture;
- the effective use of sharp edges, including with the help of batch turbulators, for tearing a fuel film that moistens the internal surfaces of the device with subsequent disruption by its stream stream and the appearance of a fuel assembly dispersion process, which steadily reduces the toxicity of exhaust gases;
- the use of various mixture flow separators having their own turbulators, providing deep homogenization of the entire volume of the mixture flow.

Набор указанных отличительных признаков в предлагаемом устройстве позволяет успешно реализовать поставленную цель. A set of these distinguishing features in the proposed device allows you to successfully achieve your goal.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1753003, МПК⁷ F 02 M 29/14, 1992.Sources of information
1. USSR author's certificate 1753003, IPC ⁷ F 02 M 29/14, 1992.

2. Патент РФ 2166116, МПК⁷ F 02 M 29/14, 27.04.2001.2. RF patent 2166116, IPC ⁷ F 02 M 29/14, 04/27/2001.

Claims

1. A device for the homogenization of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, comprising a housing mounted in the flow channel of the intake manifold, a turbulator made in the form of an acute-angled annular protrusion located on the inner surface of the housing in a plane that blocks the flow of the mixture, characterized in that it is introduced at least one more turbulator in the form of an acute-angled annular protrusion located inside the housing in a plane that blocks the flow of the mixture, while the inner diameter of the turbine izatorov decreases, remains equal or increases downstream air-fuel ratio, and the angles of inclination of the receiving surfaces of the projections of the turbulators to their planes passing through the vertices of the projections are in the range 95-265 ^o, wherein the angles of inclination may be the same or different in various turbulators in any combinations.

2. The device according to claim 1, characterized in that at least two annular acute-angled turbulator, located directly one after another without gaps and having different angles of inclination of the receiving surfaces and internal diameters, create one group turbulator.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving surfaces of the turbulators are smoothly interfaced with the inner surface of the housing with curved surfaces and / or the receiving surfaces are made smoothly curved.

4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the minimum inner diameter of the turbulators is equal to or greater than the inner diameter of the carburetor diffuser for carburetor engines.

5. The device according to any one of claims 1, 3 and 4, characterized in that each of the turbulators is made integral with a dividing landing cylindrical sleeve with the same external diameter, which is a landing for the inner diameter of the device casing, with one end edge flanged inward, forming itself a turbulator, and is installed sequentially one after another on the inner surface of the housing and is fixed motionless.

6. The device according to any one of claims 1, 3 and 4, characterized in that each turbulizer is made separately from the dividing cylindrical sleeve, the height of which is equal to the distance between the turbulators; the turbulators and bushings are located inside the housing sequentially one after another and are fixed motionless.

7. The device according to claim 6, characterized in that at least one turbulator is made in the form of a package consisting of at least two thin-walled rings in the form of truncated cones of identical geometric shape with the same or different inner diameters.

8. The device according to claim 7, characterized in that the inner edge of each ring included in the package has a sharpening.

9. The device according to claim 6, characterized in that the thin-walled rings connected in the package, made in the form of truncated cones, are separated or not separated from each other by thin-walled rings of identical geometric shape with an inner diameter greater than the inner diameter of any of the rings forming the batch turbulator .

10. The device according to claim 6, characterized in that the groups of turbulators are separated from each other by dividing bushes.

11. The device according to claim 7, characterized in that the turbulator is made in the form of an acute-angled ring, the receiving surface of which is polished and at the same time is sharpening a sharp edge.

12. The device according to p. 7, characterized in that the turbulator consists of two parts installed in a housing sequentially one after another, while the part downstream of the mixture is a thin plate having a sharpening in the form of a polished inclined edge, the surface of which has the same the angle of inclination with the surface of the upper part and forms with it the receiving surface of the turbulator.

13. The device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a separator of the mixture flow is introduced and fixed therein, made in the form of a hollow thin-walled pipe of constant or increasing in the course of the mixture flow passage section of round, square, triangular or rectangular forms; the separator is located in the internal space of the housing or partially protrudes along the outlet edge of the housing along the flow of the mixture.

14. The device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a separator of the mixture flow is introduced and fixed therein, made in the form of two plates connected in a package, the lower parts of the mixture which are trapezoidally expand and bent in different directions .

15. The device according to item 13 or 14, characterized in that it introduces additional turbulators located on the inner and / or outer surface of the separator flow of the mixture, and the inclination angles of the receiving surfaces of the turbulators with their planes are in the range of 95-265 ^o , when the angles of inclination of all turbulators are the same or different in different combinations.