ГАЗОВОЗДУШНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE GAS-AIR MIXER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам подачи газа для двигателя внутреннего сгорания.
Известны устройства для осуществления способа подачи газа во впускную систему с помощью смесителей, через кольцевую щель или радиально расположенные отверстия (например, патент US 7032578 ВВ F02M 25/07), основным назначением которых является ввод газа в зону уменьшенного давления и высоких скоростей потока воздуха в широком диапазоне рабочих режимов. Однако формирующаяся таким образом газовоздушная смесь недостаточно однородна вследствие поступления газа в воздушный поток неравномерно по его сечению, что ухудшает качество смесеобразования. При подаче газа дополнительным устройством из центра сечения ухудшается наполнение цилиндров вследствие частичной потери энергии воздушного потока из-за сопротивления указанного устройства и уменьшения эффективного проходного сечения. Кроме того, ввод газа в зону с максимальной скоростью воздушного потока, как это показано в устройстве указанного патента, не обеспечивает подачу газа в зону малых, пристеночных потоков.
Предлагаемое устройство подачи газа обеспечивает равномерное смешивание газа и воздуха во всем поле скоростей воздуха за счет выполнения на внутренней поверхности диффузора прямоугольных пазов винтовой формы, число которых равно числу отверстий, причем ось каждого отверстия, диаметр которого не более ширины паза, проходит по оси паза. Шаг винтовой линии пазов находится в диапазоне от двух до трех диаметров диффузора.
Целью изобретения является улучшение качества смесеобразования за счет гомогенизации газовоздушной смеси.
Конструкция устройства представлена на рисунке.
Газовоздушный смеситель выполнен в виде цилиндрического корпуса 1, внутри которого размещен диффузор 2, представляющий собой сопло Вентури. Газ поступает к гребенке 3, сообщенной с источником подачи газа через трубопровод (не показан), и далее по кольцевому коллектору (А), образованному корпусом и диффузором, через радиальные отверстия (В), расположенные по кольцевому периметру, попадает в зону уменьшенного давления и высоких скоростей потока воздуха в диффузоре. Далее часть газа по винтовым пазам (С) прямоугольной формы попадает во внутреннюю пристеночную полость смесительной камеры. Часть газа под действием собственного напора попадает в основной воздушный поток диффузора и далее в смесительную камеру. При течении газа по винтовым пазам поток турбулизируется, образуя вращающийся вихрь, в результате чего обеспечивается гомогенизация рабочей смеси. Геометрические размеры винтовых пазов выбираются индивидуально для конкретного случая на основании расчетно-аналитических и экспериментальных данных. Экспериментально установлено, что завихривание воздушного потока и создание турбулентности обеспечивает равномерное смешивание газа и постоянство состава смеси во всем диапазоне работы двигателя, что важно для его экономичности.
Предлагаемое устройство хорошо вписывается в компоновочную схему базового двигателя и не требует внесения существенных изменений в конструкцию, переоборудование возможно на месте эксплуатации в течение непродолжительного времени.
Проведенные испытания макетного образца устройства на одноцилиндровом экспериментальном отсеке, оборудованном современным измерительным комплексом, на режимах стационарного двигателя показали эффективность внедрения упомянутого устройства.
Высокая степень турбулизации смеси обеспечивает ее гомогенность, что позволяет двигателю устойчиво работать на обедненных смесях с коэффициентом избытка воздуха до 1,5 без детонации.
Применение данного устройства позволило улучшить экономичность двигателя на 3,2% по отношению к базовому варианту.