Карбюратор

 

Использование: двигателестроение, испарительные карбюраторы многотопливных двигателей. Сущность изобретения: карбюратор содержит теплообменник-испаритель 1 с корпусом, имеющим вертикальные цилиндрические наружную и внутреннюю стенки, впускной патрубок 20, топливоподводящую трубку 4. патрубок 26 для отвода топливоводушной смеси, внутреннюю осевую камеру 7 и наружную кольцевую камеру. В наружной камере расположены винтовой топливный канал 14 и винтовой канал для теплоносителя. В ка

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патсlITÇM и TOI13ptII IM 3II31;3M (21) 4839663/06 (22) 15.06.90 (46) 07.09.93. Бюл, N. 33-36 (76) Магомедов А.LU. (54) КА P Б Ю P A TO P (57) Испольэование: двигателестроение, испарительные карбюраторы многотопливных двигателей. Сущность иэобретения: карбюратор содержит теплообменник-ис, „RU „„2000461 С (1и Г Og М 17/00//Е 02 M 31/00

flàðl1тель 1 с корпусом, имеющим вертикальные цилиндрические наружную и внутреннюю стенки, впускной патрубок 20, топливоподводящую трубку 4. патрубок 26 для отвода топливоводушной смеси, внутреннюю осевую камеру 7 и наружную кольцевую камеру. В наружной камере расположены винтовой топливный канал 14 и винтовой канал для теплоносителя. В ка2000461 мере 7 установлен эолотниковый распределитель 8 с радиальными отверстиями. В винтовом канале для теплоносителя установлен трубчатый электрический нагреватель 36. связанный с электрической цепью Системы автоматического регулирования температурных режимов испарения различных видов топлив, Система имеет датчик 37 в виде спиральной пружины, установленный в выИзобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильной промышленности для создания многотопливных

ДВС.

Известны карбюраторы, в которых рабочая смесь образуется на основе осмоса и испарения жидкого топлива воздушным потоком (например, патент Англии М 1034144, кл. F 1 В 2Н, 1966).

К недостатку укаэанных карбюраторов следует отнести отсутствие линейной зависимости между осмосом, испарением и режимом работы двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является карбюратор (патент США М 4153651, кл. F 02 М

17!24, 1979), в системе смесеобразования которого используются збсорбцин. осмос и испарение, Этот карбюратор содержит нижнюю камеру топлива, воздушную камеру, выпускной воздушный клапан, входные отверстия нижней камеры, соединенные с источником топлива, и верхнюю испарительную камеру, Имеются несколько открытых в двух сторон трубок. В их нижней части помещен абсорбирующий материал, соприкасающийся с жидким топливом в нижней камере, Внутри трубки по всей длине проходит фитиль, соприкасающийся с абсорбирующим материалом. Сбоку трубок над нижней камерой имеются несколько отверстий. Испарительная камера заполнена пористым материалом, закрывающим отверстия в трубках. Верхние части трубок выходят из испарительной камеры и соединяются с выпускным воздушным клапаном.

Топливо абсорбируется и осмотически подается на фитиль. Воздух, проходящий через воздушный клапан, обдувает фитиль, и жидкое топливо испаряется. Пары топлива фильтруются через пористый материал в испарительной камере, проходя через отверстия в трубке.

40 пускном патрубке топливного канала 14 и кинематически связанный с заслонкой 46, размещенной в патрубке 34 для подвода теплоносителя. Карбюратор содержит дроссельную колонку 27 с кулачковым механизмом распределения воздуха.

Предусмотрены варианты выполнения карбюратора. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

К недостаткам смесеобразования указанной конструкции карбюратора следует отнести малую эффективность пористого материала в фильтрации паров топлива через него, отсутствие дифференцированной зависимости между осмосом, фильтрацией паров, испарением через пористый материал, т.е, дозировкой топлива и режимом работы ДВС.

Целью изобретения является как устранение указанных недостатков, так и повышение эффективности карбюрации любого испаряющегося топлива, утилизации теплоты выхлопных газов или системы охлаждения ДВС, обеспечение статического дифференцированного испарения топлива и в автоматическом режиме непосредственно в завихрителе: бензина, лигроина, керосина, дизельного, газойливого, солярового, газообразного подогревом и воздушным потоком. а также снижение токсичности выхлопных газов во всех режимах работы

ДВС.

Цель достигается тем, что карбюратор содержит вертикальный теплообменник-испаритель с впускными и выпускными патрубками, образованный двумя цилиндрическими стенками, в кольцевой камере между которыми размещены два винтовых канала; один тепловой для теплоносителя — выхлопных газов, в котором также размещен абсорбирующий материал в виде покрытия — пленкообразователя из пористого-ячеистого и прочего абсорбирующего материала, а во внутренней осевой камере размещен золотниковый распределитель топлива, при этом в нижней части топливного канала предусмотрен перепускной поплавковый клапан, а впускной и выпускной патрубки топливного канала сообщены с полостями смесителями дроссельной колонки, содержащей во впускном патрубке заслонку-кулачок с трубчатым толкателем с кольцевым запорным зплi«. «тпм

2000461 клапана в выпускном патрубке, регулирующую распределение двух потоков воздуха между винтовым топливным клапаном и полостью трубчатого толкателя co смесителем. Кроме того, карбюратор снабжен 5 системой автоматического регулирования (САР) режима испарения топлива, имеющей датчик в виде спиральной пружины в полости крышки дроссельной колонки, кинематически связанный с другой заслонкой, 10 размещенной в патрубке для подвода теплоносителя.

Для обеспечения универсальности и эффективности в карбюраторе отражены все известные требования: статическому диф- 15 ференцированному молекулярному испарению топлива, утилизации теплоты отработавших выхлопных газов, автоматизации режимов испарения топлива, многотопливности ДВС, полному сгоранию 20 топлива и уменьшению токсичности выхлопных газов и воплощены в следующие системы: систему циркуляции топлива от топливного бака и обратно, состоящую из топливных трубок, золотникового распре- 25 делителя, винтового канала и перепускного клапана; систему статического дифференцированного испарения топлива, состоящую из топливного пленкообразователя в виде покрытия винтового топливного кана- 30 ла; систему дроссельного регулирования обогащения топливно-воздушной смеси двумя потоками воздуха в двух режимах, состоящую из дроссельной колонки с заслонкой-кулачком с трубчатым толкателем, 35 соединенной полостями с впускным и выпускным патрубками топливного канала; систему подогрева топлива, состоящую из винтового теплового канала для теплоносителя — выхлопных газов, в котором также 40 размещен ТЭН; систему установки на температурный режим и CAP испарения топлива, состоящую из температурного датчика в виде спиральной пружины, размещенного в смесителе на дроссельной колонке, и кине- 45 матической связи между датчиком и эа "лонкой, размещенной в патрубке для подвода теплоносителя.

Благодаря перечисленным системам и их совокупности топливно-воздушная 50 смесь в универсальном карбюраторе может образовываться в диапазоне двух интервалов коэффициента избытка воздуха а: а 1, т.е, в интервале насыщенного пара, составляющего богатую смесь, и рабо- 55 те двигателя в указанном режиме; а 1, т.е. в интервале оптимальной обедненной смеси и работе двигателя в указанном режиме, На фиг.1 изображен карбюратор в плане; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1, на фиг.3 — дроссельная колонка в интервалах коэффициента избытка a < 1 (а) и a > 1 (б): на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.3, Карбюратор содержит теплообменникиспаритель 1, защищенный теплоиэоляцией

2, в системе циркуляции топлива трехходовой кран-переключатель 3, топливоподводящую трубку 4, оголовок 5 с подпружиненным обратным клапаном 6, внутреннюю осевую камеру (полость) 7, золотниковый распределитель 8 с осевым к.налом 9, из которого через отверстия 10 и

11 при их совмещении поворотом штурвала

12 по шкале 13 предусмотрен выход топлива в винтовой топливный канал 14, в нижнем конце которого имеется сливное отверстие

15 в короб 16 с перепускным поплавковым клапаном 17 и трубкой 18 отвода топлива в топливный бак, в системе статического испарения топлива в канале 14 покрытие— пленкообраователь 19, впускной патрубок

20 и выпускной патрубок 21 топливного канала, дополнительный обратный клапан 22 с седлом 23, смеситель 24 с установочной крышкой 25 и патрубок 26 для отвода топливовоздушной смеси, в системе дроссельного регулирования дроссельную колонку 27, имеющую на валу 28 заслонку-кулачок 29 с толкателем 30 с кольцевым запорным элементом клапана 31 с мягкой прокладкой, причем заслонка-кулачок 29 связана с поворотным рычагом 32 дистанционного управления (фиг.1). Кроме того, карбюратор содержит в системе подогрева топлива винтовой канал ЗЗ для теплоносителя с впускным и выпускным патрубками 34 и 35 и ТЭН

36, в системе установки на температурный режим и CAP температурный датчик 37 в виде спиральной пружины, закрепленный одним концом на крышке 25 с ключом 38 и фиксатором 39, а другим концом на штоке

40, имеющем воэможность поворачиваться о температурно-механических импульсов датчика 37 и поворачивать через кинематическую цепь, состоящую из кривошипа 41, шатуна 42. коромысла 43, вала 44 в стойке

45, заслонку 46. Коромысло 43 одновременно служит кулачком, взаимодействующим прерывателем 47 с регулируемым контактом 48, контактирующим с шайбой-массой

49. закрепленным на кронштейне 50 с изолятором 51 на стойке 45 и регулирующим работу ТЭН 36 в электрической цепи с элементами 52, 53, 54, 36, 1, 45, 49 и 43, Для кон роля температурного режимэ п„>е;,усмотрен контрольный термометр 55 с т .р;. опарой 56.

2000461

45 ное испарение с пленкообразователя 19 с 50 гомогенизацией насыщенной — обогащен55

В исходном предпусковом положении

ДВС в карбюраторе открыванием переключателя 3 обеспечивается подвод одного из двух топлив, которыми заправлен автомобиль, например, керосина или газа, бензина или диэтоплива, диэтоплива или газа и т.д., при этом поворотом золотника 8 посредством штурвала 12 с фиксацией на вид топлива по шкале 13 (фиг.1) совмещаются, например, верхняя пара отверстий 10 и 11 (при дизтопливе) для выпуска топлива иэ осевого канала 9 в топливный канал 14. Заслонка 29 повернута в одном из режимов, приведенных на фиг.3; при легкокипящем топливе — бензине в режиме "а" и труднокипящем — дизтопливе в режиме "б".

Одновременно поворачивается крышка

25 (возможно с резьбовым соединением) в корпусе-смесителе 24 ключом 38 посредством фиксатора 39 с фиксацией на вид топлива, например на дизтопливо, при этом через спиральный датчик 37, шток 40 и кинематическую связь 40-45 поворачивается в исходное соответствующее положение и заслонка 46, определяющее расход теплоносителя через патрубок 34. Открытому положению заслонки 46 соответствует контакт между элементами 48 и 49 электрической цепи 52,53,54, 36, 1,45,49 и 48.

1опливо подается традиционным способом от топливного насоса через переключатель 3, трубку 4, оголовок 5, клапан 6, полость 7, канал 9, совмещенные отверстия

10 и 11 в канал (полость) 14, где насыщает пленкообразователь 19, и затем из канала

14 через отверстие 15 стекает в короб 16, откуда сработкой клапана 17 через трубку

18 возвращается обратно в топливный бак.

Процесс подачи топлива на пленообраэователь 19 предусматривается непрерывной или периодической циркуляцией, расход топлива при этом регулируется в зависимости от режима работы ДВС, При такте впуска в ДВС разрешением, которое распространяется через патрубок

26, сработкой клапана 22 и через патрубок

21 создаются два потока воздуха — один в винтовом канале 14. обуславливающий перенос паров топлива и дифференцированной топливно-воздушной смеси, другой транзитный через трубчатый толкатель 30 со смещением в смесителе 24 с обогащенной смесью, поступившей из канала 14, и ее обеднением.

Поскольку длина пленкообраэователя

19 остается постоянной для одной разновидности топлива и определяется количеством витков канала 14 от совмещенных

40 отверстий 10 и 11 до низа у отверстия 15, то доэирующим фактором в карбюраторе является воздух в два потока, образующихся дроссельной колонкой 27 в режимах "а" и "б" на фиг,3, Работа ДВС в режиме "а" является предпочтительной, так как при нем исключается образование СО.

Для остановки ДВС прекращение карбюрации осуществляется закрыванием патрубка 34 поворотом заслонки 46, поворотом ключа 38 фиксатором 39, приведением в вертикальное положение заслонки 29, закрыванием патрубка 20. запиранием клапаном 31 толкателя 30 седла 23 и патрубка 21 и прекращением процесса циркуляции топлива.

CPA служит для предотвращения кипения топлива в канале 14 и поддержания заданного температурного режима испарения любого испаряющегося топлива и действует следующим образом, При утилизации тепла ДВС при исходном открытом положении заслонки 46 повышение температуры в канале 14 и затем в смесителе 24 и поворотная деформация датчика 37 влечет дальнейший поворот заслонки 46 в сторону уменьшения сечения патрубка 34 и уменьшение расхода теплоносителя до стабилизации в принятых параметрах, контролируемых по термометру 55.

При электрическом нагревателе карбюрация в электрическом режиме, например, при пуске "холодного двигателя" осуществляется включением электрической цепи 52, 53, 26, 1, 45, 49, 48 эамыкателем 54. При тех исходных положениях крышки 25 и кинематической цепи 41, 42 и 43, что при утилизации тепла ДВС пружинный контакт 48 прижат к шайбе-массе 49.

Поворотный импульс, поступающий на коромысло-кулачок 43, по мере повышения температуры от включенного ТЭП Зб в канале 33 и топливно-воздушной смеси а канале

14 и смесителе 24 до критического знан..ния поворотом коромысла-кулачка 43 и дейсгвием на прерыватель 47 вызынает разъединение контактов 48 и 49 и в целом отключение

ТЭН Зб, а по мере гонижения температуры обратным поворотом коромысла-кулачка 43 — замыкание контактов 48 и 49 и включение

ТЭН Зб. После пуска двигателя ТЭН Зб отключается дистанционно раэмыкателем 54 и т.д.

Универсальному карбюратору, основанному на пленочном статическом испарении топлива, свойственно наличие в полости испарения канала 14 паров низкокипящей фракции жидкого топлива в особенности при повышенной температуре окружающего атмосферного воздуха. Ука2000461

10 занным фактором также обусловлен облегченный пуск ДВС. При этом подогрев топлива в канале(полости) 14 включением Т3Н 36 не требуется, Конструктивные размеры карбюратора и формы отдельных элементов: канала 14, кулачковой конфигурации заслонки 29, количество витков завихрителя и САР принимаются такими, чтобы при определенном зафиксированном положении заслонки 29 при максимальных нагрузках — "газе" топливно-воздушная смесь была стехиометрической, т.е, а= 1 из условия а > 1.

Изготовление и сборка карбюратора представлены ориентировочно из следующих компоновочных узлов и элементов: блока-иснарителя из полого цилиндрического корпуса и сьемной шнековой части с золотниковой полостью в монолитном исполнении с верхней или нижней крышкой с ТЭН

36 в крышке, дроссельной колонки 27, кинематической цепи и т.д.

Изготовление пленкообразователя 19 предусматривается из пористого, волокнистого и прочего абсорбирующего материала в виде тонкоСтенной футеровки с развитой поверхностью испарения с топливозадерживающими ячейками на винтовой полосе канала 14.

Специальный датчик 37 основан на известном принципе, заложенном в термометре, и изготавливается из того же материала — биметаллической или полимерной ленты-полосы.

На фигурах изображен один из предпочтительных вариантов универсального карбюратора. Возможны и другие формы блока-испарителя 1, например с взаимной перестановкой золотниковой системы с элементами 3...11, и дроссельной колонки с элементами 20...31 и 37„,41; размещение датчика 37 в корпусе на штоке 40 в седельной части между клапанами 22 и 31 и т.д, Могут быть и другие формы дроссельной колонки, обеспечивающие образование топливно-воздушной смеси двумя потоками воздуха в карбюраторе.

В технико-экономическом отношении универсальный карбюратор наряду с универсальностью (многотопливностью) и высоким КПД представляется перспективным

RQ следующим показателям: уменьшению удельного расхода топлива, утилизации теплоты двигателя. расширению концентрационных пределов воспламеняемпсти топлива, улучшению пуска "холодного двигателя", снижению токсичности выхлопных газов во всех режимах работы двигателя, обеспечению детонационной стойкости

55 топлива. а также обеспечению многотопливных ДВС.

Воплощение в карбюраторе конструктивных элементов и систем, отвечающих всем требованиям, обеспечивается KQMfl0 новочным решением, делающим конструкцию менее трудоемкой в изготовлении по сравнению с жиклерными и другими кароюраторами. Кроме этого, в конструкции карбюратора возможно использование значительного процента полимерного материала, Формула изобретения

1. Карбюратор, содержащий теплообменник-испаритель с корпусом, имеющим вертикальную цилиндрическую наружную стенку, патрубки для подвода и отвода теплоносителя, впускной патрубок, топливоподводящую трубку, топливный канал с абсорбирующим материалом, обратный клапан, патрубок для отвода топливовоздушной смеси и дроссельный элемент, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и интенсификации испарения различных видов топлива, в корпусе теплообменника-испарителя коаксиально установлена внутренняя цилиндрическая стенка с образованием внутренней осевой камеры, сообщенной через обратный клапан с топливоподводящей трубкой, и наружной кольцевой камеры, в последней расположены винтовой топливный канал и винтовой канал для теплоносителя, топливный канал снабжен выпускным патрубком, в осевой камере установлен с возможностью поворота золотниковый распределитель, выполненный в виде полого заглушенного с одного конца цилиндра с радиальными отверстиями, сообщаемыми с отверстиями, выполненными во внутренней цилиндрической стенке. отверстия во внутренней цилиндрической стенке сообщены с винтовым топливным каналом, карбюратор снабжен системой автоматического регулирования температурных режимов испарения различных видов топлив, имеющей электрическую цепь и датчик в виде спиральной пружины, установленной в выпускном патрубке топливного канала и кинематически связанной с заслонкой, размещенной в патрубке для подвода теплоносителя, в винтовом канале для теплоносителя установлен трубчатый электрический нагреватель, связанный с электрической цепью системы автоматического регулирования, а дроссельный элемент выполнен в виде колонки с кулачконым механизмом распределения воздуха.

2. Карбюратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что колонка выполнена о виде труб2000461

12 чатой перемычки, сообщающей впускной и выпускной патрубки топливного канала, в перемычке установлен подпружиненный толкатель кулачкового механизма, выполненный со сквозной полостью и установленный с возможностью взаимодействия одним концом с кулачком-заслонкой, размещенным во впускном патрубке, а другим концом, на котором установлен кольцевой запорный элемент клапана с мягкой прокладкой, — с клапанным отверстием в выпускном патрубке.

3. Карбюратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что абсорбирующий материал расположен на стенках топливного канала в виде покрытия-пленкообраэователя.

4. Карбюратор по пп,1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что датчик в виде спиральной пружины размещен в полости крышки колонки и закреплен одним концом на внутренней стенке крышки с воэможностью фиксируемого поворота при помощи рычажного фиксатора и другим концом — на штоке дополнительного обратного клапана, кинематически связанном через кривошип, шатун и коромысло с валом заслонки, размещенной в патрубке для подвода теп5 лоносителя

5. Карбюратор по пп.1-3. от л и ч а ю щи и с я тем, что топливный канал в нижней части сообщен через перепускной поплавковый клапан с трубой отвода топлива в

10 топливный бак.

6. Карбюратор по пп.1-3, отличающийся тем, что топливоподводящая трубка соединена с по меньшей мере трехходовым

15 краном, с которым соединены две трубки, сообщенные соответственно с баками с различными видами топлива.

7. Карбюратор по пп.1-4, отличающийся тем, что на теплообменнике-испа20 рителе установлен термометр дистанционного контроля, связанный с термопарой, установленной в выпускном патрубке топливного канала.

2000461

Составитель А,Магомедов

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 3072

Тираж Подписное

HflO "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101