Карбюратор двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подготовки топливовоздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания. Изобретение позволяет получить более качественную топливовоздушную смесь, что обеспечивает ее полное сгорание в двигателе, и, как следствие, снизить вредные выбросы, увеличить КПД двигателя. Карбюратор двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с проточными каналами и смесительными камерами, малый и большой диффузоры, размещенные в соответствующем проточном канале, эмульсионные трубки главных дозирующих систем, основной распылитель. Эмульсионные трубки выполнены с одним рядом отверстий, диаметр которых меньше диаметра отверстия воздушного жиклера главной дозирующей системы. Отверстия на каждой из эмульсионных трубок расположены друг над другом и ориентированы в сторону эмульсионного канала основного распылителя. Малый диффузор выполнен в виде полого цилиндра, имеющего сужающуюся верхнюю часть с вставкой, образующей вслед за сужающейся верхней частью малого диффузора ступенчатое сужение и заканчивающейся непосредственно под основным распылителем. Длина основного распылителя меньше половины диаметра малого диффузора, так что отверстие распылителя смещено от оси малого диффузора. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам подготовки топливовоздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания и может быть использовано в карбюраторах.

Известно устройство для обработки топливовоздушной смеси в ДВС, содержащее корпус с проточным каналом и выполненные в последнем большой и малый диффузоры, причем в малом диффузоре выполнена тороидальная полость (см. а.с. СССР № 1384814, МПК 4 F 02 М 27/00, 1988 г.).

Недостатком данного устройства является сложность изготовления устройства. Также, судя по конструкции, данное устройство предназначено только для максимальных режимов работы карбюратора и не будет работать на переходных режимах и режимах холостого хода. Кроме того, создается большое сопротивление проходящему потоку топливовоздушной смеси из-за конструкции устройства, основанной на использовании резких угловых переходов.

Известно устройство гомогенизации, содержащее корпус с проточным каналом, в котором расположен вихревой генератор, состоящий из последовательно выполненных конфузора, тороидальной камеры и диффузора (см. з-ку на изобретение РФ № 94036254, МПК 6 F 02 М 27/00, 1996 г.).

Недостатки данного устройства те же, что и описанного выше: сложность изготовления устройства, данное устройство предназначено только для максимальных режимов работы карбюратора и не будет работать на переходных режимах и режимах холостого хода. Кроме того, создается большое сопротивление проходящему потоку топливовоздушной смеси из-за конструкции устройства, основанной на использовании резких угловых переходов.

Известен карбюратор двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с проточным каналом и смесительной камерой, малый и большой диффузоры, размещенные в проточном канале, гомогенизатор, ускорительный насос, экономайзер, эконостат, переходную систему холостого хода, основной распылитель, выполненные с выходными каналами (см. патент РФ № 2062900, МПК 6 F 02 М 29/00, 1995 г.).

Недостатком данного устройства является вывод турбулентных потоков топливной эмульсии параллельно потоку воздуха, в связи с чем распыления топливной эмульсии не происходит и эффективного смешивания воздуха с топливной эмульсией не происходит.

Известен карбюратор двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с проточным каналом и смесителыной камерой, малый и большой диффузоры, размещенные в проточном канале, эмульсионные трубки главных дозирующих систем, основной распылитель, выполненный с выходными каналами в малых диффузорах (см. Б.В.Прохоров, А.И.Чванов и др. "Автомобили ВАЗ. Карбюраторы и топливные насосы", Тольятти, Волжский автомобильный завод, 1990 г., стр.50-58). Данное решение принято за прототип.

Недостатком прототипа является некачественное смесеобразование, получение грубодисперсной топливовоздушной смеси, большая часть которой не сгорает в двигателе, а выходит с выхлопными газами, что отрицательно сказывается на экологической обстановке.

Задача, решаемая изобретением, - получение более качественной топливовоздушной смеси, что обеспечивает ее полное сгорание в двигателе, и, как следствие, снижение вредных выбросов, увеличение КПД двигателя.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном карбюраторе двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с проточными каналами и смесителыными камерами, малый и большой диффузоры, размещенные в соответствующем проточном канале, эмульсионные трубки главных дозирующих систем, основной распылитель, в соответствии с изобретением, эмульсионные трубки выполнены с одним рядом отверстий, диаметр которых меньше диаметра отверстия воздушного жиклера главной дозирующей системы, причем отверстия на каждой из эмульсионных трубок расположены друг над другом и ориентированы в сторону эмульсионного канала основного распылителя, малый диффузор выполнен в виде полого цилиндра, имеющего сужающуюся верхнюю часть, с вставкой, образующей вслед за сужающейся верхней частью малого диффузора ступенчатое сужение и заканчивающейся непосредственно под основным распылителем, а длина основного распылителя меньше половины диаметра малого диффузора, так что отверстие распылителя смещено от оси малого диффузора.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в том, что за счет выполнения эмульсионных трубок с одним рядом отверстий, расположенных друг над другом и ориентированных в сторону эмульсионного канала основного распылителя, обеспечивается создание местного эффекта ускорения воздуха, что обеспечивает подготовку смеси уже на стадии прохождения ее в главной дозирующей системе. Поскольку диаметр отверстий в эмульсионной трубке меньше диаметра отверстия воздушного жиклера главной дозирующей системы, увеличивается скорость выхода воздуха из трубки, что обеспечивает лучшее смешивание воздуха с топливом.

Технический результат достигается также за счет того, что малый диффузор выполнен в виде полого цилиндра с вставкой, образующей ступенчатый диффузор и заканчивающейся непосредственно под выходным каналом основного распылителя. Установка в малом диффузоре, выполненном в виде полого цилиндра, вставки, образующей совместно с верхней частью диффузора ступенчатое сужение к месту выхода канала основного распылителя, обеспечивает максимальное увеличение скорости потока воздуха в точке смесеобразования, что создает благоприятные условия для более тонкого измельчения топливовоздушной смеси, выходящей из основного распылителя. Поток воздуха, пройдя зауженный участок, образованный вставкой, и попадая в большее пространство, стремится заполнить весь объем. Поскольку вставка в нижней части заканчивается непосредственно под каналом основного распылителя и срез выполнен под прямым углом, расширение потока смеси происходит "рывком", что приводит к усиленному измельчению капелек топлива.

Технический результат достигается также и за счет того, что длина основного распылителя меньше половины диаметра малого диффузора, так что выходное отверстие распылителя смещено от оси малого диффузора. Такое выполнение выходного канала основного распылителя обеспечивает пропорциональное соотношение топлива и воздуха, поскольку топливовоздушная смесь выбрасывается в центр диффузора, где скорость потока воздуха максимальна и вся поступающая смесь перемешивается с воздухом. Таким образом, происходит наиболее эффективное смешивание воздуха с топливовоздушной смесью и создание топливовоздушной эмульсии мельчайшего распыления.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение обладает изобретательским уровнем по сравнению с уровнем техники.

Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Чертеж - общий вид карбюратора (схематичное изображение).

Карбюратор двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1 с проточными каналами 2, 3 и смесителыными камерами 4, 5. В каждом проточном канале выполнен большой диффузор 6 с размещенным там же малым диффузором 7. Эмульсионные трубки 8 главных дозирующих систем установлены в эмульсионном колодце 9, который в верхней своей части заканчивается эмульсионным каналом 10. Продолжением эмульсионного канала 10 является основной распылитель 11, выполненный в каждом соответствующем малом диффузоре 7. Эмульсионные трубки 8 выполнены с одним рядом отверстий 12, диаметр которых меньше диаметра отверстия воздушного жиклера 13 главной дозирующей системы. Отверстия 12 на каждой из эмульсионных трубок 8 расположены друг над другом. При установке эмульсионной трубки 8 в эмульсионный колодец 9 отверстия 12 ориентированы в сторону эмульсионного канала 10 основного распылителя 11. Причем последнее (верхнее) отверстие 12 эмульсионной трубки расположено непосредственно напротив эмульсионного канала 10. Малый диффузор 7 выполнен в виде полого цилиндра. В верхней части цилиндр имеет плавное сужение внутреннего диаметра, в оставшейся части цилиндра диаметр его постоянен и равен меньшему диаметру сужающейся части. В малом диффузоре 7 установлена вставка 14. Верхняя часть вставки 14 выполнена в виде сужающейся части диффузора, также как и верхняя часть цилиндра малого диффузора. Таким образом, вставка 14, совместно с верхней частью малого диффузора 7, образует ступенчатое сужение. К месту выхода основного распылителя 11 внутренний диаметр вставки минимален и остается далее постоянным до нижней части вставки. Вставка 14 заканчивается непосредственно под местом выхода основного распылителя 11, причем поперечный срез нижнего конца вставки 14 выполнен под прямым углом. Выход основного распылителя 11 смещен от оси малого диффузора 7 таким образом, что основной распылитель 11 занимает меньше половины диаметра малого диффузора 7. Причем срез основного распылителя 11 выполнен так, что он практически перпендикулярен направлению потока воздуха.

Карбюратор работает следующим образом.

Поток воздуха в большом диффузоре 6 создает разрежение в эмульсионном канале 10. При этом топливо и воздух, поступающие в эмульсионный колодец 9 через жиклеры 15, 13 соответственно, устремляются к эмульсионному каналу 10 и затем к основному распылителю 11. Так как выходные отверстия 12 эмульсионной трубки 8 выполнены в один ряд друг над другом и ориентированы в сторону эмульсионного канала 10, происходит последовательное приготовление эмульсии от нижнего отверстия к верхнему. За счет выполнения отверстий 12 меньше диаметром, чем отверстие воздушного жиклера 13, смешивание происходит при бурном "кипении" создаваемой смеси за счет скорости выхода воздуха из отверстий 12, что ведет к более равномерному смешиванию воздуха с топливом и образованию топливовоздушной смеси лучшего качества по сравнению с прототипом.

Смещение выхода основного распылителя 11 от центра малого диффузора 7 позволяет снизить аэродинамическое сопротивление малого диффузора 7 и расположить выходящий из основного распылителя 11 топливовоздушный поток по центру малого диффузора, исключая контакт топливовоздушного потока со стенками вставки 14 и малого диффузора 7.

Вставка 14, расположенная в малом диффузоре 7 в месте выхода основного распылителя 11, увеличивает скорость потока воздуха возле распылителя за счет ступенчатого сужения диаметра канала малого диффузора 7. При этом усиливается эффект распыления при минимальном аэродинамическом сопротивлении, что также способствует более тонкодисперсному смесеобразованию в сравнении с прототипом.

Цилиндрическая нижняя часть вставки 14 заканчивается под прямым углом, без плавного перехода на поверхность малого диффузора 7, за счет чего поток воздуха и топливовоздушной эмульсии, стремясь занять весь объем, резко (рывком) расширяется, измельчая капли топлива на более мелкие.

Нижняя часть малого диффузора 7 также имеет срез под прямым углом, без плавного перехода, что также создает условия для резкого расширения топливовоздушного потока.

В результате ступенчатого расширения топливовоздушного потока получаем более тонкодисперсную рабочую смесь (топливовоздушную эмульсию).

Последовательное расположение точек смесеобразования позволяет распылить топливо до состояния, близкого к газообразному, при этом рабочая смесь в ДВС сгорает ровно и практически без отходов топлива.

Испытания, проведенные на стенде, показали, что при использовании изобретения возрастает КПД двигателя, снижается расход топлива. При проведении испытаний использовался один двигатель, установленный на одной машине, все условия испытаний идентичные как для стандартного карбюратора, так и для карбюратора по изобретению.

Карбюратор двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с проточными каналами и смесительными камерами, малый и большой диффузоры, размещенные в соответствующем проточном канале, эмульсионные трубки главных дозирующих систем, основной распылитель, отличающийся тем, что эмульсионные трубки выполнены с одним рядом отверстий, диаметр которых меньше диаметра отверстия воздушного жиклера главной дозирующей системы, причем отверстия на каждой из эмульсионных трубок расположены друг над другом и ориентированы в сторону эмульсионного канала основного распылителя, малый диффузор выполнен в виде полого цилиндра, имеющего сужающуюся верхнюю часть с вставкой, образующей вслед за сужающейся верхней частью малого диффузора ступенчатое сужение и заканчивающейся непосредственно под основным распылителем, а длина основного распылителя меньше половины диаметра малого диффузора, так что отверстие распылителя смещено от оси малого диффузора.