Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. Технический результат заключается в повышении точности дозирования топлива, улучшении условий смесеобразования и, за счет этого, улучшении экономических, токсических и эксплуатационных показателей двигателя и автомобиля. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус, топливовоздушный тракт, в котором имеются большой диффузор и малый диффузор (распылитель), дроссельную заслонку с приводом и систему подачи топлива в распылитель. Последняя через систему холостого хода, содержащую топливный и воздушный жиклеры и выводной канал, связана с дополнительной автономной системой холостого хода, включающей в себя обводной, в обход дроссельной заслонки карбюратора, канал, имеющий местное сужение (диффузор), регулирующие элементы и запорный клапан отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода. Проточная часть малого диффузора (распылителя) выполнена в виде последовательно соединенных сопла, цилиндра и конуса с отношением диаметров сопла и цилиндра 0,75 - 0,85. Канал подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен также с входной горловиной карбюратора вертикальным отверстием. Отношение диаметров этого отверстия и канала составляет 0,2 - 0,25. Система холостого хода имеет дополнительный воздушный жиклер и трубку с топливным и воздушным жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования и отверстия для выхода топливовоздушной смеси. Обводной канал автономной системы связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых, расположенный до регулирующего элемента и выходящий в местное сужение (диффузор) обводного канала, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие), а второй, расположенный после регулирующего элемента, имеет устройство для регулирования проходного сечения. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и к карбюраторам эжекционного типа для них.

Современный карбюратор состоит из ряда топливодозирующих систем, основные из которых главная дозирующая система и система холостого хода. Система холостого хода, в свою очередь, может включать дополнительные системы - переходную и так называемую автономную. Все эти системы в комплексе обеспечивают дозирование и смесеобразованние во всем диапазоне работы двигателя от режимов холостого хода до максимальной мощности.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является карбюратор, известный из авторского свидетельства СССР N 1390416, опубл. в 1988 г. [1].

Указанный карбюратор содержит корпус с проточным каналом и дроссельной заслонкой, автономную систему холостого хода, имеющую обводной канал с расположенным в нем дроссельным органом, делящим обводной канал на входной и выходной участки и связанным при помощи рычажной системы с приводным устройством, и эмульсионную систему, подключенную к обоим участкам обводного канала, и выполненный в корпусе отводной канал картерных газов.

Указанный карбюратор имеет следующие недостатки. Наличие кинематической взаимосвязи дроссельной заслонки и дроссельного органа, расположенного в обводном канале, существенно усложняет конструкцию карбюратора, снижает надежность его работы и предъявляет чрезвычайно высокие требования к качеству изготовления. Кроме того, подключение к обводному каналу автономной системы канала отвода, картерных газов ухудшает стабильность дозирования, поскольку количество картерных газов валяется величиной непостоянной.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и улучшение дозирования и смесеобразования, повышение стабильности работы и за счет этого улучшение экономических, токсических и эксплуатационных показателей двигателя и автомобиля.

Эта цель достигается введением в указанные системы карбюратора ряда изменений, существенно улучшающих работу двигателя.

1. Для улучшения дозирования и смесеобразования проточная часть малого диффузора (распылителя) выполнена в виде последовательно соединенных сопла, цилиндра и конуса с отношением диаметров сопла и цилиндра 0,75-0,85, канал подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен также с входной горловиной карбюратора вертикальным отверстием, причем отношение диаметров этого отверстия и канала составляет 0,2...0,25, система холостого хода имеет дополнительный воздушный жиклер и трубку с топливным и воздушным жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования и отверстия для выхода топливовоздушной смеси, а обводной канал автономной системы связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых, расположенный до регулирующего элемента и выходящий в местное сужение (диффузор) обводного канала, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие), а второй, расположенный после регулирующего элемента, имеет устройство для регулирования проходного сечения.

2. Для повышения точности дозирования и плавности изменения расхода топлива, выводной канал системы холостого хода выполнен в виде вертикальной щели трапецевидной формы.

3. Для снижения токсичности, улучшения эксплуатационных показателей канал регулируемого сечения, сообщающий систему холостого хода с обводным каналом автономной системы после регулирующего элемента, выведен в обводный канал в зоне расположения конусного участка регулирующего элемента.

4. Для повышения надежности работы система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода, установленная в обводном канале автономной системы, имеет жесткий запорный элемент, выполненный в виде части сферы.

Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) и содержит корпус 1, топливовоздушный тракт 2, в котором имеется большой диффузор 3 и малый диффузор (распылитель) 4, дроссельную заслонку 5 с приводом и систему подачи топлива в распылитель 6, которая через систему холостого хода, содержащую топливный 7 и воздушный 8 жиклеры и выводной канал 9, связана с дополнительной автономной системой холостого хода, включающей в себя обводной, в обход дроссельной заслонки карбюратора, канал 10, имеющий местное сужение (диффузор) 11, регулирующие элементы 12 и 13 и запорный клапан 14 системы отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода.

Система подачи топлива в распылитель (главная система) 6 включает топливный 15 и воздушный 16 жиклеры и эмульсионную трубку 17. Топливовоздушная смесь, образуемая в эмульсионной трубке подается через канал 18 распылителя в топливовоздушный тракт. В настоящее время широкое применение нашли карбюраторы с двумя концентрично расположенными диффузорами, в которых малый диффузор (распылитель), установлен концентрично с большим диффузором таким образом, что нижняя кромка распылителя находится в узком сечении большого. Такие схемы с двумя диффузорами позволяют повысить величину разрежения в месте вывода топливовоздушной смеси, повысить скорость ее движения и улучшить распределение смеси по сечению топливовоздушного тракта. Известны различные конструкции малого диффузора (распылителя) карбюраторов [2], [3], [4], [5], [6].

Проведенные исследования позволили установить, что оптимальной конструкцией малого диффузора, обеспечивающей при прочих равных условиях наибольшие разрежения в зоне подачи смеси и высокую стабильность разрежений в условиях массового производства, является, предлагаемая конструкция, приведенная на фиг. 1 и фиг. 2 Проточная часть малого диффузора (распылителя) выполнена в виде последовательно соединенных сопла 19, цилиндра 20 и конуса 21 с отношением диаметров сопла d1 и цилиндра d2 0,75-0,85, канал 18 подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен также с входной горловиной карбюратора вертикальным отверстием 22, причем отношение диаметров этого отверстия d4 и канала d3 составляет 0,2. . .0,25. Назначение указанного вертикального канала диаметром d4 препятствовать возникновению на определенных режимах работы пульсирующего "снарядного", режима течения в канале 18, характеризующегося сильной неравномерностью подачи топлива. Указанные конструкция распылителя и соотношения размеров каналов обеспечивают повышение действующих в зоне истечения из распылителя разрежений на ≈ 10% по сравнению с распылителями известных конструкций. Стабильность показателей в условиях массового производства при этом повышается вдвое. В результате обеспечивается лучшее смесеобразование, более точное и стабильное дозирование и, как следствие, более высокие экономические и токсические показатели двигателя. Система холостого хода (фиг. 1 и 3) имеет дополнительный воздушный жиклер 23 и трубку 24 с топливным 7 и воздушным 8 жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования 25 и отверстия для выхода топливовоздушной смеси 26, а обводной канал автономной системы 10 связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых 27, расположенный до регулирующего элемента 12 и выходящий в местное сужение (диффузор) 11 обводного канала 10, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие) 28, а второй 29, расположенный после регулирующего элемента 12, имеет устройство 13 для регулирования проходного сечения.

Канал регулируемого сечения 29, сообщающий систему холостого хода с обводным каналом автономной системы после регулирующего элемента 12, выведен в обводной канал в зоне расположения конусного участка регулирующего элемента 12, т. е. в зоне более высоких скоростей, обеспечивающих более тонкое распыливание топлива. Выводной канал 9 системы холостого хода выполнен в виде вертикальной щели трапецевидной формы. Форма канала и его положение относительно дроссельной заслонки в закрытом положении показаны на фиг. 4 За регулирующими элементами 12 и 13 в обводном канале автономной системы установлена система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода 30. В предлагаемом карбюраторе система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода имеет жесткий (металлический) запорный элемент 14, выполненный в виде части сферы. Такая конструкция запорного элемента, обеспечивает его высокую надежность, долговечность и герметичность перекрытия обводного канала на режимах принудительного холостого хода и, соответственно, экономию топлива и снижение токсичности отработавших газов на этих режимах. Управление работой системы отключения топлива обеспечивается специальным управляющим блоком, не показанным на схеме.

Карбюратор работает следующим образом. На режиме холостого хода дроссельная заслонка 5 полностью закрыта. Действующее во впускном трубопроводе разрежение передается в обводной канал 10 автономной системы, а через каналы 27 и 29 в систему холостого хода. Топливо поступает через жиклер 7, а воздух через жиклер 8. Образующаяся в полости 25 трубки 24 эмульсия через отверстия 26 и эмульсионный жиклер 31 поступает в канал 32, где дополнительно эмульсируется воздухом, поступающим из дополнительного воздушного жиклера 23 и выводного канала 9 (который на этом режиме работает как еще один воздушный канал), а далее через нерегулируемый калиброванный канал 27 и регулируемый канал 29 в автономную систему, где перемешивается с воздухом, поступающим через обводной канал. Состав смеси регулируется винтом 13, а количество смеси, определяющее обороты двигателя, винтом 12.

По мере открытия дроссельной заслонки воздух, необходимый для работы двигателя, поступает через зазоры между дроссельной заслонкой и стенками топливовоздушного тракта. Через выводной канал 9, который оказывается в зоне высоких разрежений, в тракт также поступает топливовоздушная смесь, образуемая в системе холостого хода. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки, когда малый диффузор (распылитель) 4 оказывается в зоне разрежений, в работу вступает главная система. Топливо, поступающее из жиклера 15 и воздух, поступающий из жиклера 16, в эмульсионной трубке 17 перемешиваются. Образующаяся эмульсия через канал 18 поступает в топливовоздушный тракт. На режимах принудительного холостого хода (при отпущеной педали акселератора и высоких оборотах двигателя) управляющий блок обеспечивает перемещение запорного элемента 14 системы отключения подачи смеси и перекрытие обводного канала 10 автономной системы, за счет чего исключается подача топлива на этом нерабочем режиме работы двигателя и обеспечивается экономия топлива и снижение выбросов токсичных веществ с отработавшими газами.

Карбюраторы, в которых частично используются заявляемые особенности, серийно выпускаются 000 "Топливные системы" и хорошо себя зарекомендовали в эксплуатации (карбюраторы К151, К151В и их модификации). В полном объеме заживляемые особенности используются в новом карбюраторе К151 С и его модификациях, которые выпускаются в настоящее время.

Литература 1. Авторское свидетельство СССР N 1390416, F 02 М 3/00, 18.04.88.

2. Патент США N 4146596, опубл. 27.03.79, т. 980, N 4, F 02 М 29/14.

3. Патент Франции N 2496177, опубл. 18.06.82, N 24, F 02 М 19/06.

4. Патент Японии N 57-59908 от 20.05.76, опубл. 16.12.82, N 5-1498, F 02 M 19/001 3/08.

5. Патент ФРГ N 3107956, опубл. 16.09.82, N 37, F 02 M 19/06.

6. Патент Японии N 5-26026 от 27.09.88, опубл. 14.04.93, N 5-651, F 02 M 3/12 19/06.

Формула изобретения

1. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, топливовоздушный тракт, в котором имеются большой диффузор и малый диффузор (распылитель), дроссельную заслонку с приводом и систему подачи топлива в распылитель, которая через систему холостого хода, содержащую топливный и воздушный жиклеры и выводной канал, связана с дополнительной автономной системой холостого хода, включающий в себя обводной, в обход дроссельной заслонки карбюратора, канал, имеющий местное сужение (диффузор), регулирующие элементы и запорный клапан отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода, отличающийся тем, что проточная часть малого диффузора (распылителя) выполнена в виде последовательно соединенных сопла, цилиндра и конуса с отношением диаметров сопла и цилиндра 0,75-0,85, канал подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен также с входной горловиной карбюратора вертикальным отверстием, причем отношение диаметров этого отверстия и канала составляет 0,2-0,25, система холостого хода имеет дополнительный воздушный жиклер и трубку с топливным и воздушным жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования и отверстия для выхода топливовоздушной смеси, а обводной канал автономной системы связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых, расположенный до регулирующего элемента и выходящий в местное сужение (диффузор) обводного канала, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие), а второй, расположенный после регулирующего элемента, имеет устройство для регулирования проходного сечения.

2. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что выводной канал системы холостого хода выполнен в виде вертикальной щели трапециевидной формы.

3. Карбюратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что канал регулируемого сечения, сообщающий систему холостого хода с обводным каналом автономной системы после регулирующего элемента, выведен в обводной канал в зоне расположения конусного участка регулирующего элемента.

4. Карбюратор по пп.1-3, отличающийся тем, что система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода, установленная в обводном канале автономной системы, имеет жесткий запорный элемент, выполненный в виде части сферы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4