устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа

Формула изобретения

Устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа, содержащее штуцер, соединенный с топочной камерой, капиллярную испарительную структуру топочной камеры, патрубки ввода воздуха и топлива, свечу накаливания, пористый транспортирующий испарительный элемент, расположенный внутри штуцера между его внутренней стенкой и свечой накаливания с зазором, отличающееся тем, что дополнительно содержит тепловой экран, размещенный между пористым транспортирующим испарительным элементом и свечой накаливания, причем у основания свечи накаливания в пористом транспортирующем испарительном элементе и тепловом экране соосно выполнено отверстие, в котором газоплотно размещен патрубок подачи воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности.

Известна испарительная горелка, содержащая жаровую трубу, камеру сгорания, корпус с испарительной капиллярной структурой, системы подачи воздуха и розжига. Система розжига содержит свечу накаливания (патент DE 3713460 WEBASTO).

Для надежной работы горелочных устройств испарительного типа является отсутствие “луж”, т.е. участков капиллярной структуры полностью заполненных жидким топливом. При наличии таких участков в процессе горения происходит закипание жидкого топлива, при этом наблюдаются два негативных явления: во-первых, в зону горения из кипящих участков поступают крупные капли жидкого топлива, которые не успевают полностью испариться и сгореть; во-вторых, при кипении выделяются твердые сажистые образования, которые ведут к закоксовыванию испарительной капиллярной структуры.

В устройстве-аналоге область, где расположена свеча накаливания и происходит испарение жидкого топлива, образование паровоздушной смеси с последующим поджигом, и область, куда вводится жидкое топливо, пространственно разнесены. Жидкое топливо растекается по всей капиллярной структуре и только незначительная часть его подвергается разогреву и испарению. Поскольку свеча накаливания расположена в верхней части, а топливо стекает вниз, жидкое топливо заполняет большую часть капиллярной структуры, и если розжиг не осуществляется в начальные моменты поступления топлива, то в капиллярной структуре образуются “лужи топлива” с соответствующими вредными последствиями. По ряду неконтролируемых причин это происходит достаточно часто.

В качестве аналога выбрано горелочное устройство (патент DE №3708745 J. Eberspacher), содержащее спираль накаливания, патрубки подачи дизельного топлива, измерительный дроссель, пористую сетку свечи накаливания. Свеча обдувается воздухом, ввернута в штуцер, через который в пористую сетку подводится топливо и который закреплен на стенке камеры сгорания.

Для обеспечения формирования и поджига горючей смеси необходимо, чтобы количества тепловой энергии, выделяемой свечой накаливания, было достаточно для испарения жидкого топлива из пористой сетки и дальнейшего разогрева горючей смеси до температуры зажигания.

В ряде технических устройств, в частности, предпусковых подогревателях транспортных средств, работающих в режиме выключенного двигателя, свеча накаливания запитывается от аккумуляторной батареи и для предотвращения ее разряда необходимо существенно ограничить допустимую мощность используемых свечей накаливания.

Существенным недостатком аналога является низкая надежность поджига при низких температурах, обусловленная, в частности, тем, что значительная часть тепловой энергии свечи накаливания расходуется на нагрев прилегающих к пористой сетке металлических элементов конструкции горелочного устройства.

Поскольку возможности увеличения мощности свечи накаливания ограничены условием недопущения существенного разряда аккумуляторной батареи, то для повышения надежности поджига и снижения границы надежного поджига в области низких (до -45...-50°С) температур, необходимы такие изменения в конструкции поджигающего устройства, при которых уменьшится отвод тепла к окружающим элементам горелочного устройства.

В качестве прототипа выбрано устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа (заявка DE №10004507, J. Eberspacher), содержащее штуцер крепления свечи накаливания, который соединен с камерой сгорания, систему подачи топлива и воздуха, посредством патрубков. Пористый транспортирующий испарительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки из проволочной сетки, расположен внутри штуцера с зазором, относительно внутренней стенки штуцера, причем в продольном направлении, обращенном к камере сгорания, он длинее, чем нагревательный элемент свечи накаливания.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность розжига при низких температурах, обусловленная тем, что количество тепловой энергии, выделяемое свечой накаливания, недостаточно для формирования паровоздушной смеси и разогрева ее до температуры зажигания. Наличие зазора между пористым транспортирующим испарительным элементом и внутренней стенкой штуцера уменьшает потери тепла на нагрев штуцера, но этого недостаточно для обеспечения надежного розжига при низких температурах. Необходимо дальнейшее уменьшение расхода тепла на процессы, не связанные с формированием и разогревом горючей паровоздушной смеси.

Для повышения эффективности использования выделяемого свечой накаливания тепла следует нагревать не все, заключенное в пористом транспортирующем испарительном элементе топливо, а только небольшую часть. При этом на нагрев и испарение топлива будет расходоваться гораздо меньшая доля тепла и, соответственно, оставшегося тепла будет достаточно для разогрева паровоздушной смеси до температуры зажигания.

Для этой цели между свечой накаливания и частью пористого транспортирующего испарительного элемента следует разместить тепловой экран.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности розжига горелочных устройств.

Технический результат достигается тем, что в устройство зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа, содержащее штуцер, соединенный с топочной камерой, капиллярную испарительную структуру топочной камеры, патрубки ввода воздуха и топлива, свечу накаливания, пористый транспортирующий испарительный элемент, расположенный внутри штуцера между его внутренней стенкой и свечой накаливания с зазором, дополнительно введен тепловой экран, размещенный между пористым транспортирующим испарительным элементом и свечой накаливания, причем у основания свечи накаливания в пористом транспортирующем испарительном элементе и тепловом экране соосно выполнено отверстие, в котором газоплотно размещен патрубок подачи воздуха.

На чертеже изображено устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа, в котором 1 - штуцер; 2 - свеча накаливания; 3 - тепловой экран, 4 - патрубок ввода воздуха; 5 - патрубок ввода топлива; 6 - капиллярная испарительная структура топочной камеры; 7 - топочная камера; 8 - пористый транспортирующий испарительный элемент.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В момент запуска подогревателя включается свеча накаливания 2. После прогрева свечи накаливания 2 через патрубок ввода воздуха 4 подается воздух, а в патрубок ввода топлива 5 подается жидкое топливо. Проходя вдоль свечи накаливания 2, воздух разогревается до высокой температуры. В области среза теплового экрана 3 горячий воздух и излучение от кончика свечи накаливания осуществляют интенсивный разогрев пористого транспортирующего испарительного элемента, выполненного в виде цилиндрической трубки из металлической сетки и заполненной топливом и упирающегося в капиллярную испарительную структуру топочной камеры. В результате, в этой области происходит испарение топлива, формирование паровоздушной горючей смеси и ее зажигание у раскаленной свечи накаливания. Поскольку разогревается узкая полоска пористого транспортирующего испарительного элемента, во-первых, основная часть, выделяемого свечой накаливания тепла расходуется на разогрев воздуха, и, во-вторых, тепловой экран 3 не пропускает холодные пары топлива к поверхности свечи накаливания, что способствует формированию более высокой температуры поверхности свечи накаливания. В результате тепло, выделяемое свечой накаливания, эффективно обеспечивает высокую температуру парогазовой смеси, что существенно увеличивает надежность розжига.