СОПЛО-НАСАДКА ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ ГАЗОВ

Заявляемая полезная модель относится машиностроению, в частности автомобилестроению и может быть использована на любых двигателях внутреннего сгорания для повышения их крутящего момента и мощности.
Из технического уровня известно сопло Лаваля, которое с конца 20 века применяется в автомобильных свечах зажигания для создания направленного потока горящих газов, что повышает эффективность двигателя внутреннего сгорания. Сопло имеет специально профилированный канал, сначала конически сужающийся, затем конически расширяющийся, что обеспечивает разгон рабочего тела до заданной скорости и придание ему заданного направления [http://slovary.yandexru/%D1%81%D0%ВЕ%D0%BF%D0%ВВ%D0%ВЕ%/20%D0].
Известное устройство не сглаживает колебания рабочего тела в широком диапазоне оборотов.
Известен струйно-вихревой топливовоздушный смеситель, относящийся к устройствам для приготовления топливовоздушной смеси в инжекторном двигателе внутреннего сгорания. Устройство состоит из впускного коллектора с внутренним отверстием, топливного инжектора, вихревой камеры, совмещенной с впускным коллектором, с внутренней поверхностью в виде модернизированного сопла Лаваля с двумя усеченными конусами, развернутыми малыми отверстиями друг к другу, и цилиндрической проточкой между ними, в которой по периметру размещены тангенциальные наклонные отверстия, и цилиндрическую смесительную камеру. В корпусе впускного коллектора имеются дополнительные отверстия в зоне размещения вихревой камеры. На входе в модернизированное сопла Лаваля установлен насадок с внутренней поверхностью, образованной коническим или коноидальным соплом и диффузором. Большой диаметр конического или коноидального сопла равен диаметру внутреннего отверстия впускного коллектора. Наружная поверхность насадка и внутренняя поверхность впускного коллектора образуют дополнительную кольцевую камеру. На входе в насадок по периметру выполнены периферийные отверстия, параллельные оси смесителя. Модернизированное сопло Лаваля на выходе оснащено дополнительным участком с цилиндрическим внутренним сечением [П. RU на изобретение №2429372].
Технический результат заключается в повышении динамических параметров движущихся потоков воздуха и топлива за счет повышения эффективности вихревой камеры, позволяющей получить высокое качество смешивания топливовоздушной смеси, высокую степень полноты ее сгорания, исключить перерасход топлива и повышенную концентрацию токсичных веществ в выхлопных газах. Недостатком известного устройства является то, что он работает только в конечной фазе (в задроссельном пространстве).
В известном техническом уровне не обнаружен ближайший аналог, как по совокупности существенных признаков, так и по достигаемым техническим результатам.
Задачей полезной модели является расширение арсенала известных сопел-насадок путем разработка принципиально нового устройства, позволяющего преобразовывать ламинарный поток рабочего тела на входе, в спиралевидный - на выходе.
Технические результаты, которые находятся в причинно-следственной связи с заявляемой совокупностью существенных признаков, являются:
- реализация назначения сопло-насадки для жидкостей и газов;
- повышение крутящего момента;
- улучшения качества перемешивания топливо - воздушной смеси во впускном коллекторе;
- повышение качества сгорания топливо - воздушной смеси;
- повышение мощности двигателя внутреннего сгорания;
- уменьшение концентрации токсичных веществ в выхлопных газах.
Творческим шагом является создание устройства, позволяющего за счет его конструктивного решения сгладить колебания рабочего тела во впускной (выпускной) системе и, соответственно, ускорить его подачу (выход) за счет придания ему вращательного момента. За счет установки устройства в начале впускного тракта (в додроссельном пространстве) оно качественно перемешивает по всей длине выпускного тракта как газы, так и топливо
Решение указанной задачи и достижение указанных технических результатов стало возможным благодаря тому, что сопло-насадка для жидкостей и газов характеризуется наличием разгонной камеры в виде тора с удаленным по длине его окружности фрагментом, и соосными с ним входным и выходным раструбами, при этом входной раструб выполнен в виде тела вращения с переменным поперечным сечением, увеличивающимся по вогнутой дуге, к разгонной камере, выходной раструб, составлен из цилиндрического тела на выходе и фрагмента пустотелого шара, образованного двумя параллельными плоскостями сечения, перпендикулярными оси устройства, фрагмент шара плавно переходит в разгонную камеру, а его диаметр меньше диаметра разгонной камеры.
В частном примере исполнения сопло-насадки для жидкостей и газов внешняя поверхность одного и/или обоих раструбов снабжена не менее одной насечкой
Заявляемую полезную модель иллюстрируют следующие фигуры:
Фиг. 1. Показано сопло-насадка для жидкостей и газов: разгонная камера, вогнутая дуга, выходной раструб, цилиндрическое тело, фрагмент пустотелого шара. Общий вид.
Фиг. 2. Показано сопло-насадка для жидкостей и газов: вогнутая дуга, разгонная камера, цилиндрическое тело, фрагмент пустотелого шара. Сечение по А-А.
Фиг. 3. Показан оставшийся фрагмент разгонной камеры - пустотелого тора.
Заявляемое сопло-насадка для жидкостей и газов включает разгонную камеру 1. Разгонная камера 1 выполнена в виде пустотелого тора с удаленным фрагментом и снабжена соосными с ней входным раструбом 2 и выходным раструбом 3 (фиг. 1). Входной раструб 2 выполнен в виде тела вращения с переменным поперечным сечением, которое увеличивается по вогнутой дуге 4 к разгонной камере 1. Выходной раструб 3, составлен из цилиндрического тела 5 на выходе и фрагмента пустотелого шара 6, диаметр которого меньше диаметра тора (фиг. 2) и плавно переходящего в разгонную камеру 1 со стороны оставшейся части 7 пустотелого тора (фиг. 3).
В частном примере внешняя поверхность входного раструба 2 и/или выходного раструба 3 сопло-насадка для жидкостей и газов снабжена не менее одной насечкой 8, которая усиливает фиксацию устройства во впускном тракте.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Устанавливают устройство во впускной тракт автомобиля таким образом, чтобы рабочее тело поступало во входной раструб 2. Далее оно поступает в разгонную камеру 1 (оставшуюся часть 7 пустотелого тора) и раскручивается как вокруг собственной оси, так и вокруг оси тора, после чего поступает в выходной раструб, уже получив заданный момент вращения.
Практическая применимость заявляемой полезной модели подтверждена следующим примером.
Пример.
Изготовлено сопло-насадка для жидкостей и газов с внешним диаметром 95 мм.
Сопло-насадку для жидкостей и газов устанавливают во впускной тракт автомобиля ВАЗ 2107 (инжектор).
Испытание показало, что мощность и крутящий момент повысились на 7-9%, а расход топлива снизился от 0,5 до 0,8 л/100 км.
Как видно из примера, использование заявляемой полезной модели позволяет реализовать назначение сопло-насадки для жидкостей и газов с положительным результатом, а именно, повышается крутящий момент на 7-9%, снижается расход топлива от 0,5 до 0,8 л/100 км, улучшается качество перемешивания топливо - воздушной смеси во впускном коллекторе, повышается мощностью, а также повышается качество сгорания топливо-воздушной смеси, что приводит к уменьшению концентрации токсичных веществ в выхлопных газах (СО, СН).