Мембранный карбюратор
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет создать при минимальных габаритных размерах унифицированный ряд карбюраторов с топливным насосом для двигателей мощностью от 0,7 кВт до 4,6 кВт; увеличить ресурс и надежность главного регулирующего органа (топливного клапана) и карбюраторов в целом; улучшить приемистость двигателей и их работу на переходных режимах; снизить расход топлива на полном газе и загазованность выхлопных газов двигателей; обеспечить стабильность работы двигателей в любом пространственном положении; упростить конструкции карбюраторов и унифицировать основные детали; усовершенствовать системы облегчения пуска холодного двигателя. Мембранный карбюратор для двигателей внутреннего сгорания содержит корпус с главным воздушным каналом и расположенными в последнем пусковой и дроссельной заслонками, диффузор главного воздушного канала, регулятор подачи топлива, выполненный в виде мембраны, образующей с корпусом топливную камеру, подключенную к топливоподающему каналу с размещенным на выходе последнего регулирующим органом и рычагом, главную дозирующую систему с обратным клапаном и систему холостого хода, сообщенные с топливной камерой регулятора топлива с помощью топливопроводов. Карбюратор также снабжен встроенным топливным насосом, двумя распылителями, расположенными в диффузоре главного воздушного канала, жиклерами в крышке корпуса, которая крепится к торцу корпуса на три винта и закрывает топливные полости, между которыми установлены демпферная мембрана с прокладкой, образующие демпферы систем полного газа и холостого хода для гашения волновых и инерционных колебаний топлива и топливной эмульсии. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к мембранным карбюраторам (далее - карбюраторы) для двухтактных двигателей внутреннего сгорания (далее - двигатели).
Известен мембранный карбюратор, содержащий корпус с главным воздушным каналом и расположенными в последнем пусковой и дроссельной заслонками, регулятор подачи топлива, выполненный в виде мембраны, образующей с корпусом топливную камеру, подключенную к топливоподающему каналу с размещенным на выходе последнего регулирующим органом, и рычага, главную дозирующую систему с обратным клапаном и систему холостого хода, сообщенные с топливной камерой регулятора с помощью топливопроводов с дросселями регулируемого сечения, в системе холостого хода эмульсионный колодец выполнен в виде объемной полости, образованной пазом в корпусе и крышкой, закрывающей эту полость, подводящий канал топлива в эмульсионном колодце выполнен сужающимся после дросселя холостого хода и расширяющимся перед эмульсионным колодцем, а объемная полость эмульсионного колодца выполнена ступенчатой (см. патент РФ №2122136, опубл. 20.11.1998).
Недостатками данного карбюратора являются: недостаточное распыление топлива по главной дозирующей системе, что приводит к повышенному расходу топлива и значительной загазованности выхлопных газов двигателя; крутая характеристика дросселя регулируемого сечения главной дозирующей системы; недостаточные надежность и ресурс главного регулирующего органа - топливного клапана, выполненного с несъемным эластичным наконечником; невозможность применения карбюратора к двигателям меньшей мощности.
Задачами изобретения являются: создание при минимальных габаритных размерах унифицированного ряда карбюраторов с топливным насосом (далее - карбюраторы) для двигателей мощностью от 0,7 кВт до 4,6 кВт; увеличение ресурса и надежности главного регулирующего органа (топливного клапана) и карбюраторов в целом; улучшение приемистости двигателей и их работы на переходных режимах; снижение расходов топлива на полном газе и загазованности выхлопных газов двигателей; обеспечение стабильности работы двигателей в любом пространственном положении; упрощение конструкции карбюраторов и унификация их основных деталей; усовершенствование системы облегчения пуска холодного двигателя.
Унифицированный ряд карбюраторов создается путем введения пяти типоразмеров корпуса карбюратора по диффузору, смесительной и воздушной камер при одинаковых размерах корпуса с применением одних и тех же основных сборочных единиц и деталей. Увеличение ресурса и надежности топливного клапана обеспечивается применением съемного эластичного наконечника с последующей заменой последнего при его износе. Введение дополнительно двух распылителей в системе полного газа позволяет улучшить распыл топлива и приемистость двигателя. Стабильность работы двигателя в любом пространственном положении обеспечивается топливным насосом, улучшением распыла топлива на всех режимах работы двигателя, наличием демпфирования систем полного газа и холостого хода для гашения волновых и инерционных колебаний топлива и топливной эмульсии. Усовершенствование системы облегчения пуска холодного двигателя создается путем замены обогатителя топлива нажимного (пружинного) типа на поворотный с фиксацией положений включения и выключения.
Задачи решаются за счет того, что мембранный карбюратор для двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус с главным воздушным каналом и расположенными в последнем пусковой и дроссельной заслонками, диффузор главного воздушного канала, регулятор подачи топлива, выполненный в виде мембраны, образующей с корпусом топливную камеру, подключенную к топливоподающему каналу с размещенным на выходе последнего регулирующим органом и рычагом, главную дозирующую систему с обратным клапаном и систему холостого хода, сообщенные с топливной камерой регулятора топлива с помощью топливопроводов, снабжен встроенным топливным насосом, двумя распылителями, расположенными в диффузоре главного воздушного канала, жиклерами в крышке корпуса, которая крепится к торцу корпуса на три винта и закрывает топливные полости, между которыми установлены демпферная мембрана с прокладкой, образующие демпферы систем полного газа и холостого хода для гашения волновых и инерционных колебаний топлива и топливной эмульсии.
На регулирующий орган топливоподачи - клапан топливный - установлен съемный эластичный наконечник, фиксируемый на основании клапана его буртиком или буртиком эластичного наконечника.
В карбюратор введен обогатитель топлива поворотного действия, расположенный в воздушной камере мембраны регулятора и выполненный в виде оси с флажком с двумя фиксированными положениями: «закрыто» и «открыто».
Крышка корпуса одновременно может являться фиксатором оси рычага регулятора.
Главная дозирующая система может быть снабжена дополнительным жиклером в крышке корпуса, через который топливо поступает к распылителям в диффузоре, минуя дроссель регулируемого сечения системы полного газа.
Главный воздушный канал в корпусе карбюратора выполняется пяти типоразмеров по диффузору, воздушной и смесительной камерами; в карбюратор встраивается топливный насос из эластичной мембраны с углом 5-10 градусов от исходного положения, ось с флажком 25 устанавливается поворотом против часовой стрелки в положение «открыто», при этом флажок нажимает на центр мембраны регулятора 18, перемещая длинное плечо рычага 3 относительно оси 24, а короткое плечо рычага 3 открывает топливный клапан 6. Проворачивается коленчатый вал двигателя, импульсы переменного давления из кривошипной камеры которого по каналу 50 передаются в пульсирующую газовую полость 43, приводя в движение мембрану насоса 21, при этом топливо через штуцер 19 поступает в топливную камеру 42, далее через подающий клапан 20 - в полость топливную насоса 44. Топливо после нагнетательного клапана 23 насоса поступает через топливный фильтр 1 и топливоподающий канал 48, открытый топливный клапан 6 и заполняет топливную полость регулятора 38. Одновременно с подачей топлива в топливную полость регулятора 38 под воздействием разрежения воздуха в главном воздушном канале происходит стравливание воздушных пробок из топливной полости регулятора 38 через распылители 30 и 51, открытый обратный клапан 10, дроссель регулируемого сечения полного газа, жиклеры 46 и 47, а также через отверстия системы холостого хода 32, 33 и 34, эмульсионный колодец 36, дроссель регулируемого сечения холостого хода, жиклер 45. Проворачивание коленчатого вала двигателя повторяется до первой вспышки, после чего обогатитель устанавливается в положение «закрыто», топливный клапан 6 закрывается под воздействием пружины 4 на длинное плечо рычага регулятора 3, пусковая заслонка 7 открывается. При дальнейшем проворачивании коленчатого вала за счет разрежения в смесительной камере 35, отверстиях 33 и 34 топливо поступает через жиклер 45, дроссель регулируемого сечения системы холостого хода в эмульсионный колодец 36, в котором топливо, смешиваясь с воздухом, поступающим в эмульсионный колодец через отверстие 32 из главного воздушного канала, образует топливную эмульсию, которая через отверстия 33 и 34 поступает в смесительную камеру 35. Под действием того же разрежения через зазоры между поверхностью смесительной камеры 35 и дроссельной заслонкой 15 и отверстие в дроссельной заслонке 15 в смесительную камеру поступает воздух, частично испарившееся топливо и неиспарившаяся его часть, перемешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь, поступающую во впускной тракт двигателя. Обратный клапан главной дозирующей системы 10 закрыт, т.к. давление воздуха в диффузоре высокое. Как только двигатель заработал, необходимо сделать несколько перегазовок кратковременным открытием дроссельной заслонки 15, прогреть его и перевести на режим холостого хода закрытием дроссельной заслонки 15, при этом допускается регулировка стабильной работы двигателя приоткрытием дроссельной заслонки 15 с помощью рычага 13 дроссельного валика 14 регулировочным винтом 12.
Работа карбюратора на режиме холостого хода.
При работе карбюратора на холостом ходу дроссельная заслонка 15 может быть закрыта или немного приоткрыта и образована щель между дроссельной заслонкой 15 и поверхностью смесительной камеры 35. Величина щели устанавливается, при необходимости, с помощью регулировочного винта 12. Пусковая заслонка 7 находится в открытом положении. Под действием разрежения в смесительной камере 35 топливо из топливной камеры регулятора 38 через жиклер 45, дроссель регулируемого сечения холостого хода поступает в эмульсионный колодец 36, где смешивается с воздухом, проникающим из главного воздушного канала через отверстия 32 и 33, образуя топливную эмульсию, которая по отверстию холостого хода 34 поступает в смесительную камеру 35, где смешивается с воздухом, проходящим через отверстие в дроссельной заслонке 15 и через щель между дроссельной заслонкой 15 и поверхностью смесительной камеры 35, образовавшаяся горючая смесь поступает во впускной тракт двигателя. Клапан обратный 10 находится в закрытом положении, т.к. давление воздуха в диффузоре высокое. Волновые и инерционные колебания топливной эмульсии в эмульсионном колодце 36 уменьшаются за счет воздействия демпфера системы холостого хода.
Работа карбюратора на нагрузочных режимах.
При работе карбюратора на промежуточных положениях дроссельной заслонки 15 в смесительной камере 35 создается разрежение, под действием которого топливо из камеры 38 через жиклер холостого хода 45, дроссель регулируемого сечения поступает в эмульсионный колодец 35, где смешивается с воздухом, проникающим из главного воздушного канала через отверстие 32, образуя топливную эмульсию, которая по отверстиям 33 и 34 поступает в смесительную камеру 35. Волновые и инерционные колебания топливной эмульсии в эмульсионном колодце 36 уменьшаются за счет демпфера системы холостого хода. Частично испарившееся топливо и неиспарившаяся его часть смешиваются с воздухом, проникающим через щель, образуемую положением дроссельной заслонки 15 и поверхностью смесительной камеры И, и отверстие в дроссельной заслонке 15, в результате чего образуется горючая смесь. Крышка, отделяющая топливные полости и каналы, расположенные на торце корпуса, от топливной камеры регулятора, крепится к последнему тремя винтами, между которыми устанавливаются демпферная мембрана с прокладкой, образующие демпферы систем полного газа и холостого хода для гашения волновых и инерционных колебаний, и одновременно являются фиксатором оси рычага регулятора; на регулирующий орган топливоподачи - клапан топливный - устанавливается съемный эластичный наконечник, фиксируемый на основании клапана его буртиком или буртиком эластичного наконечника; в корпусе карбюратора и крышке корпуса в зависимости от мощности конкретного двигателя оформляются соответствующие каналы и жиклеры, обеспечивающие требуемые расходы топлива полного газа и холостого хода; распыление топлива по системе полного газа в диффузоре главного воздушного тракта осуществляется тремя распылителями (два - по полному газу, третий - при работе двигателя на переходных режимах); для устранения крутой характеристики дросселя главной дозирующей системы в последнюю основная часть топлива подается через дополнительный жиклер, минуя дроссель регулируемого сечения; обогатитель топлива встраивается в воздушной камере регулятора топлива в виде оси с флажком, имеющим два фиксированных положения: «закрыто» - «открыто»; основные сборочные единицы и детали карбюраторов для всего ряда карбюраторов являются унифицированными.
На чертеже изображена схема карбюратора.
Карбюратор для двигателя, содержащий корпус 9 с главным воздушным каналом, выполненным различных размеров по диффузору 31, воздушной камерой 29 и смесительной камерой 35, и расположенными в последнем пусковой заслонкой 7 и дроссельной заслонкой 15, закрепленными на валиках 8 и 14 соответственно, регулятор подачи топлива, выполненный в виде мембраны регулятора 18, пружины 4, рычага 3, вращающегося на оси 24, зафиксированной к корпусу 9 крышкой 11, между которыми установлены демпферная мембрана 16 с прокладкой 26, образующей с корпусом топливную камеру 38, подключенную к топливоподающему каналу 48, размещенного на выходе последнего регулирующего органа - топливного клапана 6 со съемным эластичным наконечником, фиксируемым на основании клапана его буртиком или буртиком эластичного наконечника, главную дозирующую систему, состоящую из топливопровода, соединенного с топливной камерой регулятора 38 жиклером 46 в крышке 11, дросселя регулируемого сечения системы полного газа, образованного винтом регулировочным 5 и корпусом 9, обратного клапана 10, двух распылителей топлива 30, расположенных в диффузоре главного воздушного канала, распылителя 51 из полости обратного клапана, направленного в сторону дроссельной заслонки, дополнительного жиклера 47 в крышке 11, через который топливо поступает на обратный клапан 10 к распылителям 30 и 31, минуя дроссель полного газа, демпфера, образованного мембраной демпферной 16 и газовой полостью 39 в прокладке 26, и систему холостого хода, состоящую из топливопровода, соединенного с топливной камерой регулятора 38 жиклером 45, дросселя регулируемого сечения, образованного винтом регулировочным 17 и корпусом 9, эмульсионного колодца, выполненного в виде объемной полости, где подводящий канал топлива выполнен сужающимся после дросселя холостого хода и расширяющимся перед эмульсионным колодцем, который выполнен в виде ступенчатой полости, демпфера, образованного мембраной демпферной 16 и газовой полостью 37 в прокладке 26, топливный насос в виде эластичной мембраны 21 с прокладкой 27, расположенные между проставкой 2 и корпусом топливного насоса 22, газовая полость 43 которого образована проставкой 2 и мембраной насоса 21, подключенная через канал 50 к кривошипной камере двигателя, полость 44, образованная корпусом топливного насоса 22 и мембраной насоса 21, является насосной и снабжена подающим клапаном 20 и нагнетательным клапаном 23, демпфера камеры 42 на входе в топливный насос, образованного мембраной насоса 21 и газовой полостью 41, обогатитель поворотного действия в виде оси с флажком 25 расположен в воздушной полости регулятора 40, имеющего два фиксированных положения: «закрыто» и « открыто».
Работа карбюратора в режиме пуска.
Перед пуском холодного двигателя заслонка пусковая 7 при помощи валика 8 закрывается полностью, заслонка дроссельная 15 при помощи валика 14 устанавливается на щель, образуемую положением дроссельной заслонки 15 и поверхностью смесительной камеры 35, и отверстие в дроссельной заслонке 15, в результате чего образуется горючая смесь. Под действием того же разрежения в диффузоре 31 обратный клапан 10 открывается и топливо из камеры 38 через жиклер 46, дроссель регулируемого сечения, а также через жиклер 47 поступает к распылителям главной дозирующей системы 30 и 51, при этом разрежение в диффузоре 31 у распылителей 31 меньше, чем у распылителя 51, поэтому расход топлива через распылитель 51 больше, чем через распылители 30, тем самым распылитель 51 играет роль ускорительного насоса, далее в главный воздушный канал, где смешивается с воздухом, проходящим через диффузор 31. Образовавшаяся горючая смесь поступает в смесительную камеру 35, где дополнительно смешивается с горючей смесью, образовавшейся из топливной эмульсии, поступившей из эмульсионного колодца 36, и далее в топливный тракт двигателя. Волновые и инерционные колебания топлива, проходящего через главную дозирующую систему, уменьшаются за счет демпфера системы полного газа.
При работе карбюратора в режиме полного газа дроссельная заслонка 15 полностью открывается, скорость прохождения воздушного потока через диффузор увеличивается, зона высоких разрежений перемещается к распылителям 30 и 51 главной дозирующей системы и расход топлива через нее увеличивается. Доля топлива в общем расходе, подаваемого главной дозирующей системой, возрастает, а системой холостого хода - падает. Влияние демпфера полного газа на уменьшение волновых и инерционных колебаний топлива, проходящего через главную дозирующую систему, возрастает.
Работа топливного регулятора. На мембрану регулятора 18 с одной стороны воздействует разрежение, которое по топливопроводам системы холостого хода и главной дозирующей системы передается в топливную камеру 38. С другой стороны - давление окружающего воздуха воздушной камеры 40, соединенной с атмосферой отверстием воздушным 49. Под усилием перепада давления мембрана регулятора 18 прогибается, перемещая длинное плечо рычага регулятора 3, короткое плечо которого открывает клапан топливный 6. Топливо поступает в камеру топливную 38, перепад давления уменьшается либо становится равным нулю, мембрана регулятора 18 прогибается в противоположную сторону, рычаг регулятора 3 под воздействием усилия пружины 4 закрывает топливный клапан 6. Топливо из камеры топливной 38 в зависимости от режима работы двигателя поступает или в главную дозирующую систему, или в систему холостого хода.
Все пункты формулы изобретения воплощены в конструкторскую документацию, проведены исследования и эксперименты опытных образцов, осуществлена подготовка производства, проведены стендовые и эксплуатационные испытаниями карбюраторов на двигателях бензиномоторных пил «Урал-2Т», «Тайга-245», «Дружба-4М», «Крона-202», лодочных моторов «Салют», мотокультиваторов «Крот», двигателей «Марс» и «ЭкоМотор», что подтверждает эффективность заявленных технических решений.
1. Мембранный карбюратор для двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус с главным воздушным каналом и расположенными в последнем пусковой и дроссельной заслонками, диффузор главного воздушного канала, регулятор подачи топлива, выполненный в виде мембраны, образующей с корпусом топливную камеру, подключенную к топливоподающему каналу с размещенным на выходе последнего регулирующим органом и рычагом, главную дозирующую систему с обратным клапаном и систему холостого хода, сообщенных с топливной камерой регулятора топлива с помощью топливопроводов, отличающийся тем, что снабжен встроенным топливным насосом, двумя распылителями, расположенными в диффузоре главного воздушного канала, жиклерами в крышке корпуса, которая крепится к торцу корпуса на три винта и закрывает топливные полости, между которыми установлены демпферная мембрана с прокладкой, образующие демпферы систем полного газа и холостого хода для гашения волновых и инерционных колебаний топлива и топливной эмульсии.
2. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что на регулирующий орган топливоподачи - клапан топливный - установлен съемный эластичный наконечник, фиксируемый на основании клапана его буртиком или буртиком эластичного наконечника.
3. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что в него введен обогатитель топлива поворотного действия, расположенный в воздушной камере мембраны регулятора и выполненный в виде оси с флажком с двумя фиксированными положениями: «закрыто» и «открыто».
4. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что крышка корпуса одновременно является фиксатором оси рычага регулятора.
5. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что главная дозирующая система снабжена дополнительным жиклером в крышке корпуса, через который топливо поступает к распылителям в диффузоре, минуя дроссель регулируемого сечения системы полного газа.
