Карбюратор
Изобретение относится к карбюраторам для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Карбюратор, включающий в себя главный воздушный канал (19), регулируемый дроссельный клапан (8), клапан (23) дозирования топлива, форсунку (28) подачи топлива, вспомогательный воздушный канал (13). Главный воздушный канал (19) имеет находящееся выше по течению впускное отверстие (6) и находящееся ниже по течению выпускное отверстие (11). Регулируемый дроссельный клапан (8) расположен внутри главного воздушного канала (19). Форсунка (28) подачи топлива сообщается с главным воздушным каналом и соединена с клапаном (23) дозирования топлива. Вспомогательный воздушный канал (13) содержит впускное (10) и выпускное (24) отверстия. Выпускное отверстие (39) клапана (23) дозирования топлива сообщается со вспомогательным воздушным каналом (13). Форсунка (28) подачи топлива сообщается со вспомогательным (13) и главным (19) воздушными каналами, так что топливо может смешиваться с воздухом, текущим через вспомогательный воздушный канал (13), перед тем, как течет через форсунку (28) и смешивается с воздухом, текущим в главном воздушном канале (19) ниже по течению от регулируемого дроссельного клапана (8). Технический результат заключается в обеспечении стабильной работы при малых нагрузках и при холостом ходе ДВС. 22 з.п. ф-лы, 21 ил.
Данное изобретение относится к карбюраторам для двухтактных, а более конкретно четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, и касается карбюратора того типа, который включает в себя главный воздушный канал, регулируемый дроссельный клапан, расположенный внутри главного воздушного канала, и форсунку подачи топлива, сообщающуюся с главным воздушным каналом и соединенной с клапаном дозирования топлива для изменения количества топлива, выпускаемого через форсунку.
Такие карбюраторы хорошо известны. Известны и дозирующие клапаны разных типов, но клапаном наиболее широко распространенного типа является игольчатый клапан. Такие клапаны включают в себя удлиненную иглу клапана, взаимодействующую с соплом, которое образует форсунку подачи топлива. Игла клапана, имеющаяся в игольчатом клапане, неизбежно является относительно длинным тонким компонентом, который оперт лишь на одном конце, а взаимодействует с соплом и управляет расходом топлива как раз другой, не опертый конец. К карбюратором предъявляется требование, заключающееся в том, что они должны обеспечивать надежное, точное и воспроизводимое управление топливовоздушной смесью при соблюдении настроечных параметров числа оборотов холостого хода, числа оборотов полного хода и промежуточного числа оборотов двигателя, и обнаружено, что игольчатый клапан неизбежно неспособен к этому, так как неизменно очень малые поперечные перемещения на неопертом конце иглы клапана могут привести к довольно большим изменениям в режиме и объеме потока топлива, в частности, при малых числах оборотов двигателя. Это может привести к изменениям соотношения компонентов топливовоздушной смеси, а значит, и к увеличению расхода топлива и загрязняющих выбросов, а также к нестабильности работы двигателя, в частности, на холостом ходу. В карбюраторах массового производства желательно также, чтобы рабочие параметры и характеристики всех их были идентичными, и обнаружено, что это на практике не так, главным образом вследствие трудности достижения полностью идентичных размера и положения иглы клапана. Кроме того, чтобы гарантировать, что подача воздуха и топлива должным образом согласованы, в известных карбюраторах дроссельный клапан и игла клапана взаимосвязаны для совместного перемещения сложным механическим звеном. Это звено подвержено изменениям в связи с допусками на изготовление и требует сложной и дорогостоящей механической обработки и сборки.
Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать карбюратор, который гарантирует подачу топлива, управление которой осуществляется боле точным, надежным, воспроизводимым и компактным образом. Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы разработать карбюратор, результатом наличия которого будет стабильная, экономичная и воспроизводимая работа, в частности, при малых числах оборотов и при числах оборотов холостого хода двигателя. Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы разработать карбюратор, в котором подача топлива регулируется так, что она непосредственным, помехоустойчивым, надежным и компактным образом связана с числом оборотов и/или нагрузкой двигателя, и в котором регулирующий механизм содержится внутри корпуса карбюратора. Еще одна дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы разработать звено между клапаном дозирования топлива и дроссельным клапаном, которое будет гарантировать, что подача топлива и воздуха окажется надлежащим образом согласованной, но которое при этом будет простым, надежным и экономичным в изготовлении.
В соответствии с данным изобретением предоставляется карбюратор, включающий в себя главный воздушный канал, имеющий находящееся выше по течению впускное отверстие (6) и находящееся ниже по течению выпускное отверстие, регулируемый дроссельный клапан, расположенный внутри главного воздушного канала, форсунку подачи топлива, сообщающуюся с главным воздушным каналом и соединенную с клапаном дозирования топлива для изменения количества топлива, выпускаемого через форсунку, причем упомянутый клапан дозирования топлива содержит образующий канал элемент, в который с возможностью перемещения заключен клапанный элемент, при этом образующий канал элемент и клапанный элемент ограничивают пространство для впуска топлива, впускное отверстие для топлива, сообщающееся с пространством для впуска топлива, выпускное отверстие для топлива, проходящее сквозь стенку образующего канал элемента и сообщающееся с форсункой подачи топлива, и участок внешней поверхности клапанного элемента, профилированный так, что клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения относительно образующего канал элемента таким образом, что площадь сообщения между пространством для впуска топлива и выпускным отверстием для топлива постепенно изменяется между максимальным и минимальным значением, отличающийся тем, что содержит вспомогательный воздушный канал с впускным отверстием и с выпускным отверстием в главный воздушный канал между регулируемым дроссельным клапаном и расположенным за ним выпускным отверстием главного воздушного канала, причем выпускное отверстие для топлива клапана дозирования топлива сообщается со вспомогательным воздушным каналом, форсунка подачи топлива сообщается со вспомогательным и главным воздушными каналами, так что топливо может смешиваться с воздухом, текущим через вспомогательный воздушный канал, перед тем, как течет через форсунку и смешивается с воздухом, текущим в главном воздушном канале ниже по течению от регулируемого дроссельного клапана.
Таким образом, в карбюраторе в соответствии с данным изобретением обычный клапан дозирования топлива, относящийся к типу игольчатых кланов, заменен подвижным клапаном, содержащим клапанный элемент, заключенный с возможностью перемещения внутри образующего канал элемента, такого как удлиненная втулка или трубка. Втулка может быть отдельным элементом, или она может быть соединена с частью большего компонента, выполненной как единое целое с ним, либо образовывать эту часть, и таким образом может образовывать блок или аналогичное средство, в котором просверлено или иным образом сформировано удлиненное отверстие или проем. Втулка ограничивает пространство для впуска топлива на одном конце клапанного элемента, которое сообщается с впускным отверстием для топлива, которое может проходить либо сквозь конец втулки, либо сквозь боковую стенку. Выпускное отверстие для топлива проходит сквозь боковую стенку втулки. Клапанный элемент профилирован или снабжен рельефом на одной из своих боковых поверхностей, расположенной напротив выпускного отверстия для топлива. В одном варианте осуществления одна из боковых поверхностей клапанного элемента снабжена рельефом или вырезом от точки, промежуточной между его концами, а количество удаленного материала постепенно увеличивается по направлению к концу, ближайшему к камере для впуска топлива. Это означает, что клапанный элемент совершает линейное перемещение внутри втулки, а площадь сообщения между пространством для впуска топлива и выпускным отверстием будет постепенно изменяться, вследствие чего изменяется количество топлива, выпускаемого через выпускное отверстие. Клапанный элемент может быть относительно массивным по сравнению с тонкой обычной иглой клапана, и этот факт, связанный с тем фактом, что клапанный элемент будет опираться, по меньшей мере, на части своей длины за счет контакта с внутренней поверхностью втулки и/или на один или более уплотнительных элементов, предусмотренных внутри втулки, означает, что поперечное перемещение клапанного элемента относительно втулки эффективно предотвращается, а следовательно, количеством топлива, проходящего через клапан, можно управлять значительно точнее, чем посредством обычных игольчатых клапанов. Кроме того, тот факт, что клапанный элемент является относительно массивным элементом, означает, что его механическая обработка может быть очень точной и воспроизводимой, вследствие чего характеристики большого количества карбюраторов массового производства могут быть, по существу, идентичными. Конкретную форму профилированного участка клапанного элемента можно изменять по желанию для получения прецизионного изменения расхода топлива в требуемом положении дроссельного клапана.
Удлиненное внутреннее пространство внутри втулки, а значит и внешний контур клапанного элемента, могут иметь множество разных форм и поэтому могут быть, например, прямоугольными или эллиптическими. Вместе с тем может показаться предпочтительным вариант, в котором они имеют круглое поперечное сечение.
Карбюратор предпочтительно включает в себя невозвратный клапан, расположенный между впускным отверстием для топлива и пространством для впуска топлива. Этот клапан будет предотвращать любой обратный поток топлива и минимизировать эффект переходных процессов давления на скорость течения топлива через клапан, тем самым существенно смягчая или исключая одну из проблем, которая является обычной для карбюраторов с клапанами игольчатого типа.
Как упоминалось выше, клапанный элемент может быть выполнен с возможностью линейного перемещения внутри втулки. В альтернативном или дополнительном варианте он может быть выполнен с возможностью движения при вращении внутри втулки, а это, конечно же, обусловит необходимость профилирования боковой поверхности клапанного элемента с приданием ей весьма отличающейся формы, чтобы получить желаемое изменение характеристик течения топлива по мере постепенного вращения клапанного элемента.
Если, что предпочтительно, клапанный элемент имеет круглое поперечное сечение, вследствие чего он будет заключен в пределах пространства круглого или, по меньшей мере, частично круглого сечения внутри втулки, то, по меньшей мере теоретически, есть риск, что он неизбежно будет поворачиваться внутри втулки, и если бы это происходило, то рельефный участок клапанного элемента больше не был бы строго выровнен с выпускным отверстием для топлива, а характеристики течения через клапан существенно изменялись бы. Поэтому клапанный элемент предпочтительно несет установочное средство, взаимодействующее с установочным средством, несомым втулкой, выполненное с возможностью управления угловым положением клапанного элемента относительно втулки. Установочное средство на клапанном элементе предпочтительно представляет собой паз, простирающийся, по меньшей мере, вдоль части его длины, а втулка несет выступ, простирающийся в этот паз. Взаимодействующие паз и выступ могут быть выполнены с возможностью постоянного поддержания углового положения клапанного элемента внутри втулки, или они могут быть выполнены с возможностью получения заранее определенного относительного вращательного движения, которое будет происходить, когда происходит продольное перемещение, и в этом случае паз будет не линейным, а каким-то спиральным.
Конечно, желательно, чтобы оказалась невозможной утечка топлива из пространства для впуска топлива между противоположными поверхностями клапанного элемента и втулки или уплотнительного элемента в положение, находящееся за пределами выпускного отверстия для топлива, и чтобы такую утечку можно было предотвратить за счет такой конструкции клапана, при которой он образует скользящее уплотнение с внутренней поверхностью втулки на протяжении некоторой доли своей длины. В альтернативном варианте внутренняя поверхность втулки может иметь приподнятый участок, простирающийся вокруг выпускного отверстия для топлива. Это создаст тенденцию к увеличению контактного давления, при котором клапанный элемент контактирует с поверхностью втулки в окрестности выпускного отверстия для топлива и тем самым улучшает целостность уплотнения. В дополнительном альтернативном варианте втулка может содержать уплотнительный элемент, который ограничивает выемку, в которой частично заключен клапанный элемент и образует уплотнение с ней, и в котором выполнена, по меньшей мере, часть выпускного отверстия.
В одном варианте осуществления уплотнительный элемент содержит намагниченные частицы, а клапанный элемент выполнен из магнитного материала, предпочтительно ферромагнитного материала, вследствие чего уплотнение между клапанным элементом и уплотнительным элементом улучшается магнитным притяжением. В альтернативном варианте уплотнительный элемент может содержать ферромагнитные частицы, а втулка может содержать магнит, который притягивает уплотнительный элемент к клапанному элементу, тем самым улучшая уплотнение между ними. В дополнительном альтернативном варианте клапанный элемент является ферромагнитным, а втулка содержит один или более магнитов, расположенных между уплотнительным элементом и клапанным элементом, вследствие чего притягивающая сила между уплотнительным элементом и клапанным элементом действует на уплотнительный элемент, улучшая уплотнение между ним и клапанным элементом.
Карбюраторы обычно используются для дозирования обычного бензина, но для двигателей внутреннего сгорания используются и другие виды топлива, такие как парафин, которые сгорают при отличающемся соотношении компонентов топливовоздушной смеси. Карбюратор в соответствии с изобретением можно преобразовать для получения отличающегося соотношения компонентов топливовоздушной смеси путем удаления клапанного элемента и замены его отличающимся клапанным элементом, профиль которого является другим. Вместе с тем можно также предусмотреть клапанный элемент, имеющий две или более профилированных областей на различных площадях его боковой поверхности, и все, что тогда требуется, чтобы преобразовать карбюратор так, чтобы он оказался подходящим для отличающегося топлива, это извлечь клапанный элемент и повернуть его, например, на 180°, а потом вернуть на место, вследствие чего другая профилированная область теперь будет взаимодействовать с выпускным отверстием для топлива.
Может также оказаться желательным сделать карбюратор способным дозировать две или более разных жидкости одновременно, например, два разных топлива или обычный бензин и смазочное масло для двухтактного двигателя, либо одну и ту же жидкость в двух разных точках. Карбюратор в соответствии с изобретением можно легко преобразовать с целью дозирования двух жидкостей одновременно, снабжая стенку втулки отверстиями в количестве двух или даже более, которые взаимодействуют с соответствующими профилированными областями клапанного элемента, и предусматривая выпускные отверстие в количестве двух или даже более, которые сообщаются с соответствующими пространствами для выпуска, которые, в свою очередь, сообщаются с соответствующими профилированными областями клапанного элемента. Профилирование разных областей клапанного элемента будет разным, и поэтому одновременно будет происходить дозирование разных количеств разных жидкостей. Точные количества жидкостей, конечно же, будут определяться особенностями профилирования клапанного элемента.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения карбюратор включает в себя дополнительный клапан дозирования топлива, а именно клапан дозирования топлива на холостом ходу, для дозирования малых количеств топлива, необходимых для работы двигателя на холостом ходу, подключенный параллельно клапану дозирования топлива или последовательно с ним. Этот аспект данного изобретения основан на осознании того, что многие затруднения, связанные с точным управлением количеством дозируемого топлива при количестве оборотов холостого хода в известных карбюраторах, возникают ввиду того, что очень трудно добиться точной калибровки клапана регулирования потока, который предназначен для управления потоком в широком диапазоне изменения расходов. Таким образом, обычный игольчатый клапан в карбюраторе даст возможность получить большой расход топлива, когда двигатель работает с полной нагрузкой, и лишь очень малый расход, когда двигатель работает на холостом ходу, и эта большая разница в расходах весьма затрудняет на практике точную калибровку клапана, когда тот лишь немного открыт, то есть во время работы двигателя на холостом ходу. Следовательно, этот аспект данного изобретения предусматривает два клапана дозирования топлива, один для работы на холостом ходу и при очень малых числах оборотов, а другой для работы при более высоких числах оборотов или нагрузках. Если оба эти клапана дозирования топлива предусмотрены параллельными друг другу, предпочтительно, чтобы главный клапан дозирования топлива был закрыт во время работы двигателя на холостом ходу, вследствие чего все необходимое топливо подается клапаном дозирования на холостом ходу. Чтобы увеличить нагрузку и число оборотов двигателя, начинается течение топлива через главный клапан дозирования топлива, и практически неважно, если при этом продолжается малый расход через дополнительный клапан дозирования на холостом ходу, поскольку на практике это лишь очень малая доля расхода через главный клапан дозирования. Вместе с тем если два клапана дозирования топлива включены последовательно, нужно, конечно, чтобы главный клапан дозирования оставался, по меньшей мере, немного открытым все время, то есть даже в течение работы на холостом ходу, но профилирование клапанного элемента главного клапана дозирования предпочтительно должно быть таким, чтобы, по существу, все управление расходом топлива осуществлялось дополнительным клапаном дозирования на холостом ходу. В любом случае диапазон расходов топлива через дополнительный клапан дозирования на холостом ходу является относительно малым, и потому очень точная калибровка этого клапана оказывается делом простым, вследствие чего можно, по существу, устранить вышеупомянутую проблему изменения расходов топлива во время работы на холостом ходу.
В предпочтительном варианте осуществления дополнительный клапан дозирования на холостом ходу встроен в главный клапан дозирования топлива, и в этом случае впускное отверстие для топлива клапана дозирования топлива может сообщаться с пространством для впуска топлива через седло клапана, клапанный элемент клапана дозирования топлива может нести дополнительный клапанный элемент, который взаимодействует с седлом клапана и составляет вместе с ним дополнительный клапан дозирования топлива. Это является последовательной компоновкой главного клапана дозирования топлива и дополнительного клапана дозирования топлива на холостом ходу, и, следовательно, главный клапан дозирования топлива обязательно должен оставаться немного открытым во время работы двигателя на холостом ходу. В альтернативном варианте осуществления клапанный элемент несет дополнительный клапанный элемент, который взаимодействует с седлом клапана внутри клапанного элемента, причем седло клапана сообщается с пространством для впуска и с дополнительным пространством внутри клапанного элемента, это дополнительное пространство сообщается с выпускным отверстием для холостого хода в боковой поверхности клапанного элемента, а это выпускное отверстие для холостого хода расположено таким образом, что оно сообщается с выпускным отверстием во втулке, когда карбюратор участвует в работе на холостом ходу. Это является параллельной компоновкой двух клапанов дозирования топлива, и поэтому главный клапан дозирования топлива, вероятно, будет полностью закрыт во время работы двигателя на холостом ходу. Положение дополнительного клапанного элемента предпочтительно является регулируемым относительно главного клапанного элемента, допуская точное регулирование расхода топлива при работе на холостом ходу.
В альтернативном варианте осуществления карбюратор включает в себя составной клапан управления, подключенный последовательно с клапаном дозирования топлива, который при эксплуатации имеет значение не только тогда, когда двигатель работает на холостом ходу, но и при других числах оборотов. Таким образом, этот составной клапан управления, который предпочтительно расположен выше по течению от пространства для дозирования топлива и имеет электрический привод, может быть использован для регулирования соотношение компонентов топливовоздушной смеси при любом числе оборотов и может быть использован для компенсации, например, изменений в работе двигателя, которые возникают со временем или в связи с выхлопными газами, имеющими содержание кислорода, которое указывает, что смесь фактически слишком бедна.
Конечно, карбюратор обязательно должен включать в себя некоторый механизм, который будет перемещать клапанный элемент клапана дозирования топлива синхронно с перемещением дроссельного клапана таким образом, что скорости подачи топлива и воздуха окажутся надлежащим образом согласованными друг с другом. В предпочтительном варианте осуществления вращающийся входной вал выполнен с возможностью соединения с элементом управления числом оборотов двигателя и соединен с дроссельным клапаном для его перемещения между открытым и закрытым положениями, при этом вращающийся входной вал также соединен с суппортом для его перемещения, причем суппорт несет, по меньшей мере, одну наклонную поверхность, которая простирается в направлении перемещения суппорта и которая контактирует с кулачком, соединенным с клапанным элементом, вследствие чего вращение входного вала приводит к перемещению дроссельного клапана и перемещению суппорта, а значит, и наклонной поверхности, из-за чего кулачок перемещается поперек длины наклонной поверхности, и клапанный элемент клапана дозирования топлива поэтому тоже перемещается.
Суппорт предпочтительно несет одну или более параллельных дорожек, причем суппорт соединен с одним или более несущими элементами, которые упираются в соответствующие дорожки, вследствие чего суппорт направляется так, что совершает линейное перемещение. Поэтому необходимо, чтобы входной вал был соединен с суппортом посредством звена, которое будет преобразовывать вращательное движение вала в линейное перемещение суппорта, и предпочтительно, чтобы это звено относилось бы к типу звеньев с мертвым ходом. Для удобства вал несет рычаг, несущий выступ, который заключен в удлиненном пазу в суппорте.
Входной вал также должен быть связан с дроссельным клапаном для перемещения его синхронно с клапанным элементом клапана дозирования топлива, и предпочтительно, чтобы это соединение с клапанным элементом клапана дозирования топлива осуществлялось посредством суппорта и чтобы дроссельный клапан был соединен с суппортом посредством дополнительного звена с мертвым ходом, которое преобразует линейное перемещение суппорта во вращательное движение дроссельного клапана.
В одном варианте осуществления суппорт включает в себя параллельные наклонные поверхности и носитель клапана, который соединен с клапанным элементом и несет один или более роликов, опирающихся на соответствующие наклонные поверхности.
В альтернативном варианте осуществления суппорт соединен с вращательным входным валом для вращения вместе с ним, а наклонная поверхность имеет частично круглую форму. Этот вариант осуществления обладает преимуществом простоты в том, что звенья с мертвым ходом больше не нужны. Когда суппорт перемещается синхронно с вращением вращающегося входного вала, частично круглая наклонная поверхность будет также перемещаться, что вызовет перемещение кулачка, соединенного с клапанным элементом в направлении длины клапанного элемента, тем самым приводя к осевому перемещению клапанного элемента.
Как описано выше, изобретение относится к многочисленным различным типам карбюраторов, включая те, которые имеют лишь единственный воздушный канал. Вместе с тем оно применимо, в частности, к карбюраторам того типа, которые включают в себя вспомогательный воздушный канал с впускным отверстием и с выпускным отверстием в главный воздушный канал между дроссельным клапаном и его выпускным отверстием, причем эта компоновка является такой, что при эксплуатации топливо смешивается с воздухом, текущим через вспомогательный воздушный канал, перед смешиванием с воздухом, текущим в главном воздушном канале. На практике это означает, что выпускное отверстие из клапана дозирования топлива ведет во вспомогательный воздушный канал. Карбюраторы этого типа описаны в документе WO 97/48897. Тот факт, что форсунка подачи топлива сообщается с главным воздушным каналом ниже по течению от дроссельного клапана, а не выше по течению от него, является обычным, и это означает, что топливо принудительно нагнетается из форсунки подачи топлива за счет давления значительно ниже атмосферного, которое преобладает ниже по течению от дроссельного клапана, в частности при малых открываниях дроссельного клапана, т.е. когда двигатель работает при малом числе оборотов или на холостом ходу. Оно отличается от давления выше по течению от дроссельного клапана, которое является весьма близким к атмосферному. Этот существенный перепад давления приводит к значительно более эффективному испарению топлива, в частности при малом числе оборотов двигателя. Этому улучшенному испарению дополнительно способствует протекание воздуха через вспомогательный воздушный канал, причем этот воздух смешивается с топливом перед тем, как попадает в главный воздушный канал, тем самым начиная процесс испарения раньше, чем обычно. Результатом боле быстрого и эффективного испарения топлива является более эффективное сгорание, а значит, и пониженное потребление топлива, а также сниженные выбросы загрязняющих веществ.
В предпочтительном варианте осуществления форсунка подачи топлива включает в себя канал впуска топлива, сообщающийся с выпускным отверстием клапана дозирования топлива, канал выпуска смеси, сообщающийся с главным воздушным каналом, и, по меньшей мере, один канал впуска воздуха, который сообщается со вспомогательным воздушным каналом и каналом выпуска смеси.
Форсунка подачи топлива предпочтительно включает в себя высверленное отверстие с постоянной площадью поперечного сечения, находящееся выше по течению, конец которого сообщается с выпускным отверстием для топлива, и находящееся ниже по течению, конец которого отклоняется и сообщается с главным воздушным каналом. Наличие высверленного отверстия с постоянной площадью поперечного сечения означает, что минимальные изменения в глубине, на которую проходит расходящееся высверленное отверстие, не окажут влияние на площадь поперечного сечения сообщения между вспомогательным воздушным каналом и главным воздушным каналом.
В альтернативном варианте осуществления внутри капала выпуска смеси закреплен блок форсунки, ограничивающий сопло инжектора или форсунки. На практике будет обязательно, чтобы канал выпуска воздуха был больше, чем в предыдущем варианте осуществления, и сразу же после того как этот канал образован, блок форсунки или блок, ограничивающий сопло, вставляется в него и фиксируется в нужном положении. Это опять приведет к тому, что площадь поперечного сечения сообщения между вспомогательным воздушным каналом оказывается точно заданной заранее и поэтому не подвержена влиянию допусков или незначительных изменений в технологическом процессе изготовления.
Чтобы предотвратить формирование излишне малого давления ниже атмосферного во вспомогательном воздушном канале, когда двигатель работает на холостом ходу, предпочтительно, чтобы минимальная площадь поперечного сечения вспомогательного воздушного канала по всей его длине была больше, чем площадь поперечного сечения упомянутого высверленного отверстия с постоянной площадью поперечного сечения. Это приведет к существенной доле градиента давления между выпускным отверстием для топлива клапана дозирования топлива и главным воздушным каналом, возникающему между вспомогательным и главным воздушными каналами, вследствие чего избыточные количества топлива не всасываются во вспомогательный воздушный канал из выпускного отверстия для топлива, когда двигатель работает на холостом ходу.
Выгоды от наличия вспомогательного воздушного канала явно заметны, в частности при малых и средних числах оборотов двигателя ввиду существенно повышенного испарения топлива. Вместе с тем при больших числах оборотов двигателя имеется существенный воздушный поток через главный воздушный канал, а также незначительный воздушный поток через вспомогательный воздушный канал. Это может привести к падению соотношения компонентов топливовоздушной смеси до нежелательно низкого уровня при больших нагрузках двигателя. Эту конкретную проблему можно исключить, если вспомогательный воздушный канал включает в себя управляемый клапан, который можно приводить в действие отдельным исполнительным механизмом. Это гарантирует протекание воздуха через вспомогательный воздушный канал, управляемое независимо от воздушного потока через главный воздушный канал. В одном варианте осуществления управляемый клапан соединен с дроссельным клапаном и выполнен с возможностью постепенного закрывания по мере открывания дроссельного клапана. Это означает, что когда нагрузка двигателя увеличивается, расход воздуха через вспомогательный воздушный канал не будет увеличиваться с той же скоростью и на самом деле может даже уменьшаться или спадать до нуля, когда дроссельный клапан полностью открыт.
Этот признак считается применимым к карбюратору, который не включает в себя клапан дозирования топлива специального типа, упомянутого выше, и поэтому в соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения карбюратор включает в себя главный воздушный капал, регулируемый дроссельный клапан, расположенный внутри главного воздушного канала, вспомогательный воздушный канал с впускным отверстием и выпускным отверстием во вспомогательный воздушный канал, при этом компоновка такова, что при эксплуатации топливо смешивается с воздухом, текущим через вспомогательный воздушный канал, перед смешиванием с воздухом, текущим в главном воздушном канале, отличающийся тем, что вспомогательный воздушный канал включает в себя управляемый клапан. Этот клапан может быть соединен с дроссельным клапаном и выполнен с возможностью постепенного закрывания по мере открывания дроссельного клапана.
В предпочтительном варианте осуществления дроссельный клапан установлен на вращающемся валу, через который проходит радиальный канал, причем этот радиальный канал представляет собой смежную часть вспомогательного воздушного канала, когда дроссельный клапан, по существу, закрыт, вследствие чего по мере отрывания дроссельного клапана радиальный канал постепенно становится не выровненным с соседними участками вспомогательного воздушного канала и поэтому постепенно дросселирует воздушный поток через вспомогательный воздушный канал. Эта компоновка, в частности, проста и экономична по занимаемому пространству, так как в ней вал самого дроссельного клапана используется для действия в качестве дроссельного клапана для вспомогательного воздушного канала.
Дополнительные признаки и подробности изобретения станут очевидными из нижеследующего описания некоторых конкретных вариантов осуществления, которое приводится лишь в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом:
на фиг.1 представлено перспективное изображение спереди карбюратора в соответствии с изобретением;
на фиг.2 представлено перспективное изображение сзади карбюратора согласно фиг.1;
на фиг.3А представлено частичное схематическое сечение карбюратора согласно фиг.1 и 2;
на фиг.3В представлен вид, аналогичный фиг.3А, демонстрирующий признак, присутствующий по выбору;
на фиг.4А и 4В представлены сечения клапана дозирования топлива в закрытом и частично открытом положениях соответственно;
на фиг.5А и 5В представлены продольные и поперечные сечения, соответственно, модифицированного клапана дозирования топлива;
на фиг.5С представлен вид, аналогичный фиг.5В, еще дополнительного модифицированного клапана дозирования топлива;
на фиг.6А, 6В и 6С представлены виды верха карбюратора согласно фиг.1 и 2, иллюстрирующие положения различных компонентов при большой нагрузке, средней нагрузке, а также когда двигатель работает на холостом ходу соответственно;
на фиг.7А, 7В и 7С представлены осевые сечения еще одного дополнительного модифицированного клапана дозирования топлива;
на фиг.8 представлено вертикальное осевое сечение карбюратора согласно фиг.1 и 2;
на фиг.9А и 9В представлены осевые сечения еще одного дополнительного модифицированного клапана дозирования топлива;
на фиг.10 представлено перспективное изображение дополнительного варианта осуществления карбюратора в соответствии с изобретением, при этом верхняя крышка снята;
на фиг.11 представлено осевое сечение карбюратора согласно фиг.10; и
на фиг.12 представлено перспективное изображение вращающегося суппорта, который виден на фиг.10.
На чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части.
Обращаясь сначала к фиг.1-3А, отмечаем, что карбюратор 1 включает в себя корпус 2, ограничивающий главный воздушный канал 19 с впускным отверстием 6 и расположенным ниже по течению выпускным воздушным отверстием 11. Корпус 2 выполнен с возможностью соединения с корпусом воздушного фильтра (не показан) посредством фланца 3 и с впускным трубопроводом двигателя (тоже не показан) посредством фланца 4. В главном воздушном канале 19 расположен дроссельный клапан 8 типа дроссельной заслонки. Корпус 2 также ограничивает вспомогательный воздушный канал 13, который сообщается со вспомогательным впускным отверстием 10 и имеет находящийся ниже по течению конец выпускного отверстия 24, сообщающийся с камерой 22. Камера 22 вмещает клапан 23 дозирования топлива, который будет подробно описан ниже, и сообщается посредством двух каналов 25, питаемых дополнительным воздушным каналом 13, с впускным отверстием форсунки 28 подачи топлива, выпускное отверстие которой направлено в главный воздушный канал 19 ниже по течению относительно дроссельного клапана (8).
Как показано на фиг.4А и 4В, клапан 23 дозирования топлива предпочтительно состоит из внешней втулки или трубки 32, внутри которой продольно заключен с возможностью скольжения клапанный элемент 33, который выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении пластиной 16, как будет пояснено ниже. Втулка 32 ограничивает пространство 35 впуска топлива на своем нижнем конце, который сообщается с впускным отверстием 37 для топлива на его нижнем конце посредством невозвратного клапана 30. Этот клапан будет предотвращать любой обратный поток топлива и будет тем самым снижать переходные изменения давления и обратный поток топлива, который может возникнуть и негативно повлиять на работу и кпд двигателя. В боковой стенке втулки 32 предусмотрено выпускное отверстие 39. Клапанный элемент 33 имеет круглое поперечное сечение на протяжении верхнего участка своей длины и находится в скользящем и, по существу, уплотненном контакте с внутренней поверхностью втулки. Вместе с тем, на нижнем конце клапанного элемента его поверхность, направленная к выпускному отверстию 39, снабжена рельефом или постепенным вырезом в направлении книзу. Соответственно, когда клапанный элемент находится в положении, показанном на фиг.4A, выпускное отверстие 39 полностью перекрыто поверхностью клапанного элемента, и сообщение между пространством для впуска топлива и выпускным отверстием полностью отсутствует. Поэтому топливо не сможет течь через клапан. Вместе с тем, когда клапанный элемент постепенно поднимается, постепенно уменьшающаяся площадь поперечного сечения клапанного элемента будет означать, что пространство для впуска топлива будет сообщаться с выпускным отверстием 39 посредством пространства с постепенно увеличивающейся площадью, а скорость течения топлива через выпускное отверстие 39 по направлению к форсунке 28 подачи топлива будет постепенно увеличиваться. Конкретная форма вырезанного участка клапанного элемента может быть очерчена так, что будет достигаться любая желательная взаимосвязь между положением штока клапана и мгновенным расходом топлива.
В предпочтительном варианте осуществления клапанный элемент 33 совершает линейное перемещение внутри втулки 32, хотя должно быть ясно, что он мог бы совершать вращательное движение, либо участвовать и в линейном перемещении, и во вращении. Клапанный элемент 33 также имеет круглое сечение в этом предпочтительном варианте осуществления и это открывает возможность, по меньшей мере теоретически, вращения клапанного элемента внутри втулки и утраты вырезанным участком рассогласования по углу с выпускным отверстием 39. Этот риск предотвращается в модифицированном варианте осуществления, показанном на фиг.5А, в котором клапанный элемент снабжен удлиненным пазом 44 в своей поверхности, противоположной выпускному отверстию 39. Выступ 46, выполненный как единое целое с заглушкой 48, проходящей через стенку втулки 32, простирается в паз 44 и входит в зацепление с двумя его боковыми стенками. Поэтому вращение клапанного элемента относительно втулки предотвращается направляющими элементами 46, 48.
В варианте осуществления согласно фиг.4 верхний участок внутренней поверхности втулки 32 находится в скользящем уплотненном контакте с противоположной поверхностью клапанного элемента вокруг всей ее периферии, предотвращая утечку топлива в направлении вверх. Вместе с тем клапанный элемент не обязательно должен быть уплотнен вокруг всей его периферии, а может быть уплотнен только вокруг выпускного отверстия 39. В модифицированном варианте осуществления согласно фиг.5В втулка 32 клапана вмещает уплотнительный элемент 50, предоставляемый выпускному отверстию 39, и полуцилиндрическую выемку, в которой заключен клапанный элемент 33. Клапанный элемент 33 опять имеет удлиненный паз 44, выполненный в его боковой поверхности, отдаленной от выпускного отверстия 39, а в этом пазу заключен выступ 46, соединенный с блоком 48. Выступ 46 имеет ширину, равную ширине паза 44, и выполнен из упругого материала, поэтому он принудительно отводит клапанный элемент вправо, как показано на фиг.5. Таким образом, клапанному элементу 33 не запрещается вращение, а он принудительно отводится в уплотнительный контакт с уплотнением 50 посредством упругого выступа 44.
В дополнительном модифицированном варианте осуществления согласно фиг.5С клапанный элемент снова снабжен направляющей 48, 46, простирающейся в продольный паз, выполненный в нем, и находится в скользящем контакте с уплотнением 50, в котором выполнено выпускное отверстие 39. Уплотнение 40 выполнено из твердого полимерного материала, такого как продаваемый под торговой маркой РЕЕК. За уплотнением 50 расположен один или более магнитов 52, которые притягиваются, например, к ферромагнитному клапанному элементу 33 и потому принудительно отводят уплотнение 500 в контакт с клапанным элементом 33, тем самым улучшая целостность уплотнения. В альтернативном варианте материал уплотнения 50 может содержать намагниченные частицы, которые притягивают уплотнение, вводя его в контакт с клапанным элементом.
На фиг.3А показано, что вспомогательный воздушный канал 13 включает в себя клапан, выполненный с возможностью постепенного закрывания по мере открывания дроссельного клапана 8. В этом случае дроссельный клапан включает в себя центральный вращающийся вал 40, через который проходит радиальный воздушный канал 42. Когда клапан 8 закрывается, переходя в закрытое положение, канал 42 образует часть вспомогательного воздушного канала. Однако когда клапан 8 открывается, канал 42 становится все больше и больше рассогласованным с соседними участками канала 30 и поэтому постепенно дросселирует поток вспомогательного воздуха через канал 13. Когда клапан 8 находится в полностью открытом положении или около него, канал 13 будет закрыт и вспомогательный воздух не потечет через канал 13 в форсунку 28. Это приведет к увеличению обогащенности топливовоздушной смеси при больших нагрузках двигателя, но не окажет негативное влияние на эффективность впрыска топлива и испарение, потому что при большой нагрузке течение воздуха через главный воздушный канал 19 является достаточно быстрым, гарантируя быстрое улавливание и испарение топлива, выпускаемого через форсунку 28.
Вместе с тем, желательно, чтобы малый поток вспомогательного воздуха протекал даже в условиях большой нагрузки, и это достигается в конструкции согласно фиг.3А за счет наличия дополнительного вспомогательного воздушного канала 13′, параллельного расположенному выше по течению участку вспомогательного канала 13 и обходящего клапан, образованный валом 40 дроссельного клапана 8.
Как сказано выше, расход топлива можно изменять между желаемыми максимальным и минимальным расходом. Максимальный расход будет соответствовать максимальной нагрузке двигателя. Минимальный расход может быть очень малым расходом, соответствующим числу оборотов двигателя на холостом ходу. Вместе с тем, с точки зрения практического осуществления, трудно надежно и точно управлять малым расходом топлива, текущего через клапан, который также выполнен с возможностью обеспечения расходов, подходящих для работы двигателя на больших числах оборотов. Поэтому карбюратор предпочтительно включает в себя дополнительный клапан дозирования топлива клапан дозирования на холостом ходу, который также сообщается с главным воздушным каналом и выполнен с возможностью подачи малого количества топлива, которое требуется для работы на холостом ходу. Такая конструкция показана на фиг.3В, где для ясности изображения не показан вспомогательный воздушный канал. Как можно заметить, воздушный канал 13′′ для холостого хода сообщается с впускным отверстием 11 для воздуха в положении, которое находится ниже по течению от соседнего края дроссельного клапана 8, когда он, по существу, закрыт, но выше по течению от дроссельного клапана, когда он открыт до подходящей степени. Воздушный канал для холостого хода сообщается с соплом 41 для подачи топлива. Воздушный канал 13′′ для холостого хода управляется посредством регулируемого игольчатого клапана 45. Главный клапан 23 дозирования топлива выполнен с возможностью, по существу, закрывания, когда двигатель работает па холостом ходу. В это время дроссельный клапан 8 будет находиться в положении, показанном на фиг.3В, а находящийся ниже по течению конец воздушного капала 13" для холостого хода будет подвержен воздействию давления, существенно ниже атмосферного. Таким образом, воздух и топливо всасываются в воздушный канал в количестве, достаточном для работы двигателя на холостом ходу. Точным количеством топлива, которое является допустимым, можно очень точно управлять путем регулирования игольчатого клапана 45, от которого требуется лишь допускать относительно малый диапазон расходов. Когда дроссель откроется, главный клапан 23 дозирования топлива опять начнет пропускать поток топлива. Поскольку соседний край дросселя 8 перемещается ниже по течению от находящегося ниже по течению конца воздушного канала 13" для холостого хода, пониженное давление, прикладываемое к находящемуся ниже по течению концу канала 13′′, уменьшается, а поток топлива и воздуха через канал 13′′ падает до очень малого значения, которое незначительно по сравнению с потоком через форсунку 28.
В модифицированном варианте осуществления, показанном на фиг.7А-С, клапан дозирования на холостом ходу встроен в клапанном элементе главного клапана дозирования топлива. В этом случае клапанный элемент 33 является полым, а внутри него заключена игла 54 клапана, участок внешней поверхности которой несет винтовую резьбу, введенную в зацепление с соответствующей винтовой резьбой на внутренней поверхности клапанного элемента, так что относительные осевые положения клапанного элемента 33 и иглы 54 клапана являются легко регулируемыми. Впускное отверстие в пространство 35 для впуска топлива образует седло 56 клапана, с которым взаимодействует игла 54 клапана. Клапанный элемент 33 опять профилирован на своей внешней поверхности, направленной к выпускному отверстию 39, для получения желаемого изменения расхода топлива, когда клапанный элемент 33 перемещается в осевом направлении внутри втулки 32, и его вращение опять предотвращается за счет контакта направляющей 48 в продольном пазу, выполненном в противоположной поверхности. Когда двигатель работает при числе оборотов полного хода, клапанный элемент 33 будет находиться в положении, показанном на фиг.7С, в котором допускается протекание значительного объема топлива через выпускное отверстие 39, а игла 54 клапана отведена от седла 56 клапана. Когда двигатель не работает, клапанный элемент 33 будет находиться в положении, показанном на фиг.7В, в котором выпускное отверстие 39 закрыто клапанным элементом 33, хотя это и не обязательно, а седло 56 клапана полностью блокировано иглой 54 клапана. Вместе с тем, когда двигатель работает на холостом ходу, как показано на фиг.7А, расходом топлива управляет не клапанный элемент 33, а игла 54 клапана. Таким образом, профилированный участок внешней поверхности клапанного элемента 33 имеет такую форму, что когда клапанный элемент 33 перемещается вниз, площадь сообщения между пространством 35 и выпускным отверстием 39 постепенно уменьшается, а когда это происходит, игла 54 клапана сначала не оказывает влияние на расход топлива. Однако при достижении диапазона чисела оборотов холостого хода форме соответствующего участка поверхности клапанного элемента оказывается такой, что площадь сообщения между пространством 35 и выпускным отверстием 39 становится, по существу, постоянной и больше не уменьшается. Вместе с тем, когда достигается этот момент, игла 54 клапана начинает влиять на расход через седло 56 клапана. Дальнейшее перемещение в направлении вниз клапанного элемента 33, а значит, и иглы 54 клапана, приведет к снижению расхода топлива, но все это снижение обуславливается иглой 54 клапана. Расход топлива на холостом ходу можно регулировать очень точно посредством регулирования положения иглы 54 клапана внутри клапанного элемента 33.
Дополнительный модифицированный вариант осуществления, в котором клапан дозирования на холостом ходу встроен в клапанный элемент главного клапана дозирования топлива, показан на фиг.9А и 9В. Клапанный элемент 33 снова полый, и снова в нем заключен клапанный элемент или игла 54 клапана, а положение этой иглы клапана внутри клапанного элемента 33 снова регулируется посредством взаимодействия винтовых резьб. Однако в этом случае седло 56 клапана, с который взаимодействует клапанный элемент 54 для холостого хода, ограничено внутри клапанного элемента 33. Над седлом 56 клапана внутри клапанного элемента 56 расположено пространство для жидкости, сообщающееся с выпускным отверстием 66 в боковой стенке клапанного элемента 33. При нормальной работе двигателя, как показано на фиг.9А, выпускное отверстие 66 закрыто противоположной внутренней боковой стенкой втулки 32, и поэтому топливо не течет через клапан, образованный седлом 56 и клапанным элементом 54.
Вместе с тем, когда клапанный элемент 33 перемещается книзу в положение, соответствующее холостому ходу, выпускное отверстие 66 выравнивается с выпускным отверстием 39 во втулке. Тогда топливо может течь через клапан 54, 56 дозирования для холостого хода, а значит, и через выпускные отверстия 66 и 39. Два клапана дозирования, по существу параллельны в этом варианте осуществления, а главный клапан дозирования топлива поэтому выполнен с возможностью полного закрывания во время работы на холостом ходу, и это означает, что все топливо, необходимое для работы на холостом ходу, проходит через клапан дозирования топлива на холостом ходу. Поскольку и клапанный элемент 54, и клапанный элемент 56 перемещаются с клапанным элементом 33, перемещение клапанного элемента 33 не приводит к относительному перемещению клапанного элемента 54 седла 56 клапана, и это означает, что расход через клапан дозирования на холостом ходу постоянен, хотя, конечно же, он может быть регулируемым до достижения желаемого значения путем регулирования продольного положения клапанного элемента 54 внутри клапанного элемента 33 за счет его вращения.
Теперь, со ссылками на фиг.1, 2, 6 и 8, будет описан механизм, посредством которого клапан дозирования топлива приводят в действие и управляют им. Верхняя поверхность карбюратора несет две параллельных удлиненных направляющих 60, на которые с возможностью скольжения оперт суппорт 18. При эксплуатации, направляющие и суппорт находятся внутри съемной крышки, но она не показана на чертежах для ясности изображения. Крышка несет с возможностью вращения механический входной вал 12. С валом 12 жестко соединено плечо 61 рычага, со свободного конца которого свисает шпилька 62, которая заключена в пазу 64 в суппорте 18. Следует понять, что шпилька 62 и паз 64 действуют как звено с мертвым ходом и что вращение вала 12 приведет к линейному перемещению холостого хода суппорта 18 по направляющим 60. Вращающийся вал 40 дроссельного клапана 8 проходит сквозь верхнюю стенку карбюратора и соединен без возможности вращения с одним концом рычага 14. В верхней поверхности рычага 14 выполнен продольный паз 67, в котором заключен с возможностью скольжения удлиненный ползун 68. Конец ползуна 68, удаленный от вала 40 дроссельного клапана, шарнирно соединен с суппортом 18 посредством шарнирного пальца 70. Паз 67 и ползун 68 составляют дополнительное звено с мертвым ходом, так что линейное перемещение суппорта 18 по направляющим 60 приведет к вращению вала 40, а значит, и к движению открывания или закрывания дроссельного клапана 8.
От суппорта вверх поднимаются две отстоящих друг от друга параллельных переборки 72, верхняя поверхность 74 одной из которых профилирована и имеет форму наклонной плоскости с криволинейными краями. Над профилированной наклонной плоскостью 74 находится удлиненная державка 76 клапана, а с одной ее стороны выступает ролик 78, опирающийся на профилированную наклонную плоскость 74. В центре державки 76 клапана находится несущая пластина 16, сквозь которую проходит клапанный элемент 33 клапана дозирования топлива. Клапанный элемент 33 и несущая пластина 16 соединены друг с другом таким образом, что предотвращается относительное вертикальное перемещение. Сторона державки 76 клапана представляет собой плоскую поверхность, находящуюся в скользящем контакте с противоположной параллельной поверхностью другой переборки 72. Эта плоская компоновка предотвращает наклон или перекос державки клапана, когда та перемещается вдоль переборок.
При эксплуатации, верх карбюратора накрыт крышкой или крышечным элементом (не показано), а между нижней стороной крышки и державкой 76 клапана предусмотрены пружины (тоже не показаны), принудительно отводящие последнюю вниз, так что ролик 78 поддерживается в контакте с наклонной плоскостью 74. Входной вал 12 соединен с элементом управления числом оборотов двигателя, как правило, с регулятором числа оборотов стационарного двигателя или педалью акселератора двигателя автомобиля, так что перемещение элемента управления числом оборотов будет приводить к вращению вала 12. Когда двигатель работает при числе оборотов холостого хода, положение суппорта 18 является тем, которое показано на фиг.2 и 6A. Как будет видно, ролик 78 находится в контакте с самым нижним участком наклонной плоскости 74, а клапанный элемент 33 находится в своем самом нижнем положении, как показано на фиг.4А и 7А, вследствие чего клапан дозирования топлива, по существу, закрыт, а дозирование топлива осуществляется клапаном дозирования на холостом ходу. В этом состоянии дроссельный клапан 8, по существу, закрыт.Если элемент управления числом оборотов теперь перемещается в промежуточное положение, то входной вал 12 поворачивается, а это вызывает перемещение суппорта 18 по направляющим 60 скольжения. Это, в свою очередь, вызывает вращение дроссельного клапана 8 посредством звена 67, 68 с мертвым ходом в промежуточное положение, показанное на фиг.6В. Ролик 78 перемещается в промежуточное положение на наклонной плоскости 74, а клапанный элемент 33 перемещается вверх в промежуточное положение, тем самым допуская попадание большего количества топлива в главный воздушный канал карбюратора. Если элемент управления числом оборотов теперь перемещается дальше в положение, соответствующее числу оборотов на полном ходу или полной нагрузке, входной элемент 12 поворачивается дальше, а суппорт 18 перемещается дальше в положение, показанное на фиг.1 и 6С. Это перемещение передается дроссельному клапану 8, который переводится в полностью открытое положение, что также показано на фиг.8. Державка 78 перемещается кверху наклонной плоскости 74, что приводит к перемещению клапанного элемента 33 вверх в его самое высокое положение, как видно на фиг.4В и 7С.
Модифицированный вариант осуществления карбюратора, показанного на фиг.10 12, аналогичен предыдущим вариантам осуществления, но отличается от них рядом важных аспектов.
В предыдущих вариантах осуществления соотношение компонентов топливовоздушной смеси в любом конкретном положении клапанного элемента 33 фиксируется изготовителем за счет точного определения профиля клапанного элемента. Однако в результате допусков на изготовление и прогрессирующего износа карбюратора и связанного с ним двигателя, может оказаться желательным, чтобы карбюратор имел дополнительное средство регулирования соотношения компонентов топливовоздушной смеси. Этот вариант осуществления включает в себя составной клапан 80 управления, расположенный между поплавковой камерой 82 карбюратора и впускным отверстием в клапан дозирования топлива, который является и невозвратным клапаном и клапаном дозирования топлива с электрическим приводом, который при эксплуатации соединен с контроллером. Этот контроллер может быть соединен с так называемым Х-датчиком, который измеряет концентрацию кислорода в выхлопных газах. Контроллер может быть запрограммирован на регулирование клапана 80 управления таким образом, что концентрация кислорода в выхлопных газах оказывается нулевой, тем самым указывая, что смесь не является слишком бедной. Контроллер также может реагировать на сигналы, характеризующие уровень масла в поддоне картера двигателя, температуру двигателя, температуру выхлопных газов и любые другие желаемые параметры. Клапан управления может быть любым из ряда клапанов известных типов, например с клапанным элементом колебательного, пульсирующего или вращательного типа. Клапан управления также может быть использован для точного управления потоком топлива, когда двигатель работает на холостом ходу.
Втулка 32 клапана в этом случае заключена внутри высверленного отверстия внутри корпуса 2. Выпускное отверстие 39 во втулке 32 сообщается в высверленным отверстием 84 в корпусе 2, которое, в свою очередь, сообщается с форсункой 28. В варианте осуществления согласно фиг.3 форсунка 28 получена путем сверления из главного воздушного канала 19 во вспомогательный воздушный канал 25. Это означает, что площадь сообщения между этими двумя каналами, т.е. размер проема форсунки весьма зависит от глубины сверления, и определить этот размер заранее на практике очень трудно. Эта потенциальная проблема преодолевается в этом варианте осуществления путем использования двух высверливаемых отверстий, одно из которых является относительно малым и имеет постоянный диаметр, а именно, представляет собой рассверленное отверстие 84, которое сообщается с выпускным отверстием 39, а второе из которых является относительно большим и сообщается с главным воздушным каналом 19 и с находящимся ниже по течению концом высверленного отверстия 84, а также имеет, в общем, коническую форму. Это означает, что минимальная площадь сообщения между главным и вспомогательным воздушным каналом точно определена заранее и равна площади высверленного отверстия 84.
Когда двигатель работает на холостом ходу, дроссельный клапан 8, по существу, закрыт. Это означает, что очень малое давление ниже атмосферного преобладает на находящемся ниже по течению конце высверленного отверстия 84. Получаемый большой перепад давления создает тенденцию к всасыванию большего количества топлива через клапан дозирования топлива, чем требуется для работы на холостом ходу. В предыдущих вариантах осуществления это достигалось посредством очень точной механической обработки профиля штока клапана, чтобы гарантировать, что имеющаяся площадь проходного сечения, когда двигатель работает на холостом ходу, допускает всасывание точно требуемого малого объема топлива через клапан. Однако эта потенциальная проблема смягчается в данном варианте осуществления за счет подбора размеров вспомогательного воздушного канала таким образом, что его площадь оказывается большей, чем площадь сообщения между главным и вспомогательным воздушными каналами. Это приводит к тому, что давление во вспомогательном воздушном канале не падает до практически низкого уровня, и это означает, что падение давления между клапаном дозирования топлива и главным воздушным каналом происходит до большой степени между главным и вспомогательным воздушными каналами, а не между клапаном дозирования топлива и вспомогательным воздушным каналом. Это гарантирует некоторое послабление по части точности, с которой должна осуществляться механическая обработка профиля клапанного элемента 33. Должно быть ясно, что увеличенная площадь вспомогательного воздушного канала должна присутствовать по всей его длине, потому что если бы где-либо вдоль его длины существовало сужение, то в этой точке возникло бы падение давления, а это увеличило бы перепад давления между клапаном дозирования топлива и вспомогательным воздушным каналом. Эта увеличенная площадь сечения вспомогательного воздушного канала может быть реализована просто путем увеличения всего канала либо выполнения двух или даже большего количества каналов, проходящих параллельно, по меньшей мере, на части длины вспомогательного воздушного канала.
Как можно заметить на фиг.11, внутренняя поверхность втулки 32 снабжена приподнятым участком 86, который простирается вокруг выпускного отверстия и выступает за окружающие участки внутренней поверхности на малое расстояние, которое может составлять всего 1 мм или иметь аналогичную величину. Клапанный элемент 33 опять снабжен средствами, которые отклоняют его к впускному выпускному отверстию 39. В этом случае отклоняющее средство содержит заглушку 48, которая заключена в высверленном отверстии в корпусе 2 и ограничивает центральное высверленное отверстие 8, в котором заключен с возможностью скольжении шток, в общем, грибообразного отклоняющего элемента. Между головкой отклоняющего элемента и заглушкой 48 расположена пружина 92 сжатия, которая упирает головку отклоняющего элемента в клапанный элемент 33 и тем самым принудительно упирает клапанный элемент 33 в приподнятый участок 86. Клапанный элемент 33 также заключен с возможностью скольжения в опоре 96, ниже которой находится уплотнение 98. В других точках вдоль своей длины клапанный элемент 33 отстоит от внутренней поверхности втулки 32. Совокупность приподнятого участка 86 и отклоняющего устройства 48, 90, 92 означает, что клапанный элемент 33 контактирует с внутренней поверхностью втулки 32 с повышенным контактным давлением, и это улучшает целостность уплотнения вокруг выпускного отверстия 39.
В предыдущем варианте осуществления вращательного входное соединения дроссельного клапана соединено с линейно скользящим суппортом, посредством чего входное вращательное движение преобразуется в линейное перемещение клапанного элемента. Вместе с тем, в этом варианте осуществления вращающийся входной вал 12 соединен с вращающимся суппортом 98, который поворачивается с валом 12. Как лучше всего видно на фиг.12, вращающийся суппорт имеет форму круглого сегмента с некруглым отверстием 100 рядом с его вершиной, посредством которого он крепится к валу 12. Рядом с его внешним дугообразным периферийным краем находится удлиненное дугообразное отверстие 102, сквозь которое проходит клапанный элемент 33. Рядом с отверстием 102 и снаружи от него проходит частично круглая стенка 104 постепенно увеличивающейся высоты, верхняя поверхность 106 которой образует дугообразную наклонную поверхность. Эта наклонная поверхность 106 контактирует с роликом 78, который соединен с возможностью вращения, обеспечивая вертикальное перемещение с клапанным элементом 33. Верхний конец клапанного элемента 33 контактирует со штоком внутреннего грибообразного контактного элемента 106, который заключен внутри внешнего грибообразного контактного элемента 108, который действует как упор в направлении вниз. Шток внешнего грибообразного элемента 108 является полым, а в нем заключены и нижний конец внутреннего грибообразного элемента 106, и верхний конец клапанного элемента 33, которые находятся в контакте друг с другом. Внешняя поверхность штока внешнего грибообразного элемента 108 является резьбовой и находится в зацеплении с соответствующей внутренней резьбой на корпусе 2. Таким образом, исходное положение клапанного элемента 33 можно изменять за счет вращения контактного элемента 108 относительно корпуса, что приводит к вращательному движению внутреннего грибообразного элемента 106 относительно корпуса, а значит, и к осевому перемещению клапанного элемента 33. Верхняя поверхность внутреннего грибообразного контактного элемента 106 контактирует с одним концом пружины ПО сжатия, другой конец которой контактирует с внешней крышкой 112. Эти два контактных элемента введены в контакт друг с другом, когда крышка 112 находится на своем месте.
Существуют обстоятельства, в которых от карбюратора может потребоваться подача дозированных количеств одного из двух разных топлив, таких как бензин и парафин. Это требование можно легко удовлетворить, снабжая клапанный элемент разными профилированными формами на двух противоположных концах, одна из которых подходит для одного из топлив, а другая подходит для другого топлива. Тогда карбюратор можно легко преобразовать из подходящего для одного топлива в подходящий для другого топлива путем извлечения клапанного элемента из положения во втулке, в котором одна из профилированных форм противоположна выпускному отверстию, и повторной установки его в положении, в котором другая форма противоположна впускному отверстию.
Также может оказаться желательным, чтобы карбюратор был способен подавать точно дозированные количества двух разных видов топлива одновременно, например подавать бензин и смазочное масло в двухтактный двигатель. Этого можно легко достичь, предусматривая втулку с двумя отдельными выпускными отверстиями, каждое из которых взаимодействует с соответствующим профилированным участком клапанного элемента, и разделяя пространство для впуска топлива на два отдельных пространства для впуска, каждое из которых сообщается с соответствующим впускным отверстием и с соответствующим профилированным участком клапанного элемента.
1. Карбюратор, включающий в себя главный воздушный канал (19), имеющий находящееся выше по течению впускное отверстие (6) и находящееся ниже по течению выпускное отверстие (11), регулируемый дроссельный клапан (8), расположенный внутри главного воздушного канала, форсунку (28) подачи топлива, сообщающуюся с главным воздушным каналом и соединенную с клапаном (23) дозирования топлива для изменения количества топлива, выпускаемого через форсунку, причем упомянутый клапан дозирования топлива содержит образующий канал элемент (32), в которой с возможностью перемещения заключен клапанный элемент (33), при этом образующий канал элемент (32) и клапанный элемент ограничивают пространство (35) для впуска топлива, впускное отверстие (37) для топлива, сообщающееся с пространством для впуска топлива, выпускное отверстие (39) для топлива, проходящее сквозь стенку образующего канал элемента (32) и сообщающееся с форсункой (28) подачи топлива, и участок внешней поверхности клапанного элемента (33), профилированный так, что клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения относительно образующего канал элемента (32) таким образом, что площадь сообщения между пространством (35) для впуска топлива и выпускным отверстием (39) для топлива постепенно изменяется между максимальным и минимальным значениями, отличающийся тем, что содержит вспомогательный воздушный канал (13) с впускным отверстием (10) и с выпускным отверстием (24) в главный воздушный канал (19) между регулируемым дроссельным клапаном (8) и расположенным за ним выпускным отверстием (11) главного воздушного канала, причем выпускное отверстие (39) для топлива клапана (23) дозирования топлива сообщается со вспомогательным воздушным каналом (13), форсунка (28) подачи топлива сообщается со вспомогательным (13) и главным (19) воздушными каналами, так что топливо может смешиваться с воздухом, текущим через вспомогательный воздушный канал (13), перед тем, как течет через форсунку (28) и смешивается с воздухом, текущим в главном воздушном канале (19) ниже по течению от регулируемого дроссельного клапана (8).
2. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что форсунка (28) подачи топлива сообщается с главным воздушным каналом (19) и, с по меньшей мере, одним каналом (25) впуска воздуха, который сообщается со вспомогательным воздушным каналом (13) и выпускным отверстием (39) для топлива.
3. Карбюратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что форсунка подачи топлива включает в себя высверленное отверстие (84) с постоянной площадью поперечного сечения, находящееся выше по течению, конец которого сообщается с выпускным отверстием (39) для топлива, и находящееся ниже по течению, конец которого сообщается с главным воздушным каналом (19).
4. Карбюратор по п.3, отличающийся тем, что минимальная площадь поперечного сечения вспомогательного воздушного канала (13) по всей его длине больше, чем площадь поперечного сечения упомянутого высверленного отверстия (84) с постоянной площадью поперечного сечения.
5. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный воздушный канал (13) включает в себя управляемый клапан (42).
6. Карбюратор по п.5, отличающийся тем, что управляемый клапан соединен с регулируемым дроссельным клапаном (8) и выполнен с возможностью постепенного закрывания по мере открывания регулируемого дроссельного клапана.
7. Карбюратор по п.6, отличающийся тем, что регулируемый дроссельный клапан (8) установлен на вращающемся валу (40), через который проходит радиальный канал, причем этот радиальный канал представляет собой смежную часть вспомогательного воздушного канала (13), когда дроссельный клапан, по существу, закрыт, вследствие чего по мере отрывания дроссельного клапана радиальный канал постепенно становится невыровненным с соседними участками вспомогательного воздушного канала и поэтому постепенно дросселирует воздушный поток через вспомогательный воздушный канал.
8. Карбюратор по п.7, отличающийся тем, что вспомогательный воздушный канал содержит дополнительный вспомогательный канал (13′), параллельно расположенный выше по течению участку вспомогательного воздушного канала (13) и обходящий клапан, образованный валом (40).
9. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что включает в себя невозвратный клапан (30), расположенный между впускным отверстием (37) для топлива и пространством (35) для впуска топлива.
10. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что клапанный элемент (33) выполнен с возможностью либо линейного перемещения внутри образующего канал элемента (32), либо движения при вращении внутри образующего канал элемента (32).
11. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что образующий канал элемент (32) представляет собой втулку, содержащую уплотнительный элемент (50), который ограничивает выемку, в которой частично заключен клапанный элемент, и образует уплотнение с ней, и в котором выполнена, по меньшей мере, часть выпускного отверстия (39).
12. Карбюратор по п.11, отличающийся тем, что стенка втулки ограничивает два выпускных отверстия, которые взаимодействуют с соответствующими профилированными областями клапанного элемента, и тем что предусмотрены два впускных отверстия для топлива, которые сообщаются с соответствующими пространствами для впуска, которые сообщаются с соответствующими профилированными областями клапанного элемента.
13. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что включает в себя клапан (54) дозирования топлива на холостом ходу, предназначенный для дозирования малых количеств топлива, необходимых для работы двигателя на холостом ходу, подключенный параллельно клапану дозирования топлива.
14. Карбюратор по п.13, в котором клапанный элемент несет клапан (54) дозирования топлива, который взаимодействует с седлом (56) клапана внутри клапанного элемента, причем седло клапана сообщается с пространством для впуска и с дополнительным пространством внутри клапанного элемента, это дополнительное пространство сообщается с выпускным отверстием (66) для холостого хода в боковой поверхности клапанного элемента, а это выпускное отверстие для холостого хода расположено таким образом, что оно сообщается с выпускным отверстием (39) в образующем канал элементе, когда карбюратор участвует в работе на холостом ходу.
15. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что включает в себя клапан (54) дозирования топлива на холостом ходу, подключенный последовательно с клапаном (23) дозирования топлива, причем впускное отверстие для топлива сообщается с пространством для впуска топлива посредством седла (56) клапана, а клапанный элемент (33) клапана дозирования топлива несет клапан дозирования топлива, который взаимодействует с седлом (56) клапана и образует с ним дополнительный клапан дозирования топлива.
16. Карбюратор по п.15, в котором положение клапана (54) дозирования топлива на холостом ходу относительно клапанного элемента (33) является регулируемым.
17. Карбюратор по п.16, в котором составной клапан (80) управления расположен выше по течению от пространства для дозирования топлива и имеет электрический привод, при этом составной клапан управления последовательно соединен с клапаном дозирования топлива (23).
18. Карбюратор по п.1, дополнительно включающий в себя вращающийся входной вал (12), который выполнен с возможностью соединения с элементом управления числом оборотов двигателя и соединен с дроссельным клапаном для перемещения его между открытым и закрытым положениями, а также соединен с суппортом (98) для его перемещения, причем суппорт несет, по меньшей мере, одну наклонную поверхность (106), которая простирается в направлении перемещения суппорта и контактирует с кулачком (78), соединенным с клапанным элементом (33), вследствие чего вращение входного вала приводит к перемещению дроссельного клапана и перемещению суппорта, а значит, и наклонной поверхности, из-за чего кулачок перемещается поперек длины наклонной поверхности, и клапанный элемент клапана дозирования топлива поэтому тоже перемещается.
19. Карбюратор по п.18, отличающийся тем, что он несет одну или более параллельных дорожек (60), причем суппорт соединен с одним или более несущими элементами, которые упираются в соответствующие дорожки, вследствие чего суппорт направляется так, что совершает линейное перемещение.
20. Карбюратор по п.19, в котором входной вал соединен с суппортом посредством звена (62, 64) с мертвым ходом.
21. Карбюратор по п.18, в котором дроссельный клапан соединен с суппортом посредством звена (67, 68) с мертвым ходом.
22. Карбюратор по п.18, включающий в себя одну или более параллельных наклонных поверхностей и державку клапана, которая соединена с клапанным элементом и несет один или более роликов, опирающихся на соответствующие наклонные поверхности.
23. Карбюратор по п.18, в котором суппорт соединен с вращающимся входным валом для вращения вместе с ним, а наклонная поверхность имеет частично круглую форму.
