КАРБЮРАТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M17/22 

Изобретение относится к системам подачи топлива или горючей смеси для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в автомобильной технике.

Известен барботажный карбюратор для приготовления горючей смеси. Однако он не обеспечивает температурной корректировки испарения топлива, громоздок.

Барботажный карбюратор по совмещенной схеме позволяет приготовить однородную смесь, но это возможно только на одном режиме работы двигателя.

В качестве прототипа заявленного устройства выбран карбюратор, позволяющий получить однородную горючую смесь. Он барботажного типа, работает по совмещенной схеме, имеет температурную компенсацию испарения. Вместе с тем он не обеспечивает работу двигателя во всех режимах, так как работает по совмещенной схеме. При резком изменении положения дросселя нарушается однородность горючей смеси, необходимо время для стабилизации уровня топлива в рабочей камере. Подвижная поплавковая камера увеличивает габариты карбюратора.

Целью изобретения является улучшение однородности приготавляемой топливоздушной смеси и уменьшение габаритов карбюратора.

Эта цель достигается тем, что в карбюраторе для двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, выполненный с боковым элементом, крышкой и дном, образующими внутреннюю камеру, сообщенную в нижней части с каналами подвода барботажного воздуха, воздухоподводящий и смесеобразующий патрубки, расположенные в крышке и имеющие соответственно воздушную и дроссельную заслонки, связанные с управляющим элементом, поплавковую топливную камеру, сообщенную с внутренней камерой корпуса для поддержания в ней постоянного уровня топлива и воздухонаправляющий элемент для барботажного воздуха, дно корпуса выполнено с отверстиями, образующими каналы подвода барботажного воздуха, воздухоподводящий элемент выполнен в виде кожуха, установленного вокруг бокового элемента и дна корпуса с зазором, сообщенным с отверстиями в дне корпуса, а крышка выполнена по меньшей мере частично со сквозными отверстиями, образующими каналы подвода дополнительного воздуха во внутреннюю камеру корпуса, и снабжена подвижным элементом, имеющим ручной привод и выполненным с возможностью перекрытия сквозных отверстий крышки, причем подвижный элемент снабжен управляющей биметаллической пружиной, а управляющий элемент выполнен в виде общей тяги, имеющей упругий элемент для связи с воздушной заслонкой.

На фиг. 1 изображен карбюратор в разрезе; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 кинематическая схема управления воздушной и дроссельной заслонок.

Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1, воздухоподводящий 2 и смесеотводящий 3 патрубки, поплавковую камеру 4 и воздухонаправляющий элемент 5 для барботажного воздуха.

Корпус 1 выполнен с боковым элементом 6 в виде цилиндров, вставленных один в другой с зазором, который образует воздухонаправляющий элемент 5.

Крышка 7 и дно 8 образуют с корпусом 1 внутреннюю камеру 9, сообщенную в нижней части с каналами 10 подвода барботажного воздуха.

Воздухоподводящий 2 и смесеотводящий 3 патрубки расположены в крышке 7 и имеют размещенные в них воздушную 1 и дроссельную 12 заслонки соответственно.

Поплавковая камера 4 состоит из корпуса 13 с размещенными внутри его поплавком 14 и клапаном 15. Клапан 15 имеет возможность закрывать отверстие в патрубке 16 подачи топлива. Поплавковая камера 4 размещена внутри камеры 9, сообщена с ней зазором 17 и предназначена для поддержания заданного уровня 18 топлива.

Дно 8 имеет множество небольших (до 1 мм) равномерно распределенных отверстий, образующих каналы 10 подвода барботажного воздуха.

Воздухоподводящий элемент 33 выполнен в виде кожуха, установленного вокруг бокового элемента 6, и служит для подвода и очистки воздуха.

Крышка 7 имеет множество сквозных (до 3 мм) отверстий, образующих каналы 19 подвода дополнительного воздуха, и снабжена подвижным элементом 20.

Подвижный элемент 20 имеет возможность перекрывать или открывать часть каналов 19 крышки 7. Он подвижно закреплен в одной точке 21 на верхней стороне крышки 7 и управляется комбинированно: от ручного привода посредством гибкой связи 22 в режиме пуска двигателя и от биметаллической пружины 23 при температурной компенсации испарения топлива.

Биметаллическая пружина 23 крепится на нижней стороне крышки 7 так, чтобы свободным концом иметь возможность передавать управляющее усилие на подвижный элемент 20 точке 21.

Паз 34 обеспечивает свободное перемещение подвижного элемента 20 под действием биметаллической пружины 23.

Для эффективной работы механизма температурной корректировки испарения рекомендуется иметь два режима настройки биметаллической пружины 23 зимний и летний. В каждом из них биметаллическая пружина 23 может быть выставлена на усредненную температуру, при которой подвижный элемент 20 перекрывает часть каналов 19 подвода воздуха на половину. Этим обеспечивается возможность подвижному элементу 20 под действием биметаллической пружины 23 отклоняться в сторону прикрытия или открытия каналов 19 в зависимости от температуры в камере 9.

Управляющий элемент выполнен в виде общей жесткой связи 24, к которой шарнирно под одним углом закреплены рычаги 25, 26 воздушной 11 и дроссельной 12 заслонок соответственно.

Гибкая связь 27 предназначена для передачи управляющего усилия от педали управления дроссельной заслонкой автомобиля связи 24.

На связи 24 имеется пружина 28, удерживающая рычаг 26 дроссельной заслонки 12 в крайне левом положении и обеспечивающая продолжение движения рычага 25 воздушной заслонки 11 после полного открытия дроссельной заслонки 12.

Регулировочный упор 29 обеспечивает регулировку открытия заслонок 11, 12 и корректировку режима холостого хода двигателя.

Упор 30 предназначен для фиксации дроссельной заслонки 12 в максимально открытом состоянии.

Регулировочный упор 31 предназначен для фиксации воздушной заслонки 11 и регулировки мощностного режима двигателя.

Возвратная пружина 23 служит для возвращения заслонок 11, 12 в исходное состояние.

Перед пуском двигателя заслонки 11, 12 прикрыты на небольшой угол, установку этого угла осуществляют упором 29.

При пуске смесь должна быть обогащена. Для этого ручным приводом посредством гибкой связи 22 перемещают подвижный элемент 20 в сторону закрытия каналов 19 подвода дополнительного воздуха, находящихся по ним. Тем самым уменьшают суммарную площадь каналов 19, а следовательно, и количество ненасыщенного воздуха, подаваемого в камеру 9.

Производят пуск двигателя. Под действием разрежения, созданного в камере 9, в нее будет поступать воздух двумя потоками.

Первый из воздухоподводящего патрубка 2 через воздухонаправляющий элемент 5 и каналы 10 подвода барботажного воздуха.

Второй из воздухоподводящего патрубка 2 через каналы 19 подвода дополнительного воздуха и приоткрытую воздушную заслонку 11.

Первый поток, проходя через топливо в камеру 9, вспенивает его, т.е. создает воздушно-топливную эмульсию. В ней происходит насыщение парами топлива барботажного воздуха.

Второй поток, идя навстречу первому, сдерживает рост воздушно-топливной эмульсии и, смешиваясь с первым, образует горючую смесь, поступающую в смесеотводящий патрубок 3.

Воздушно-топливная эмульсия, соприкасаясь с частью внутренней поверхности камеры 9, образует на ней топливную пленку, которая под действием восходящего потока движется по поверхностям камеры 9 и смесеотводящего патрубка 3. В движении эта пленка испаряется увеличивая насыщение горючей смеси. При выборе параметров карбюратора объем камеры 9 и уровень 18 топлива подбираются так, что образующая пленка за время движения практически вся испаряется. Это обусловлено тем, что образование топливной пленки находится в прямой зависимости от объема камеры 9, уровня 18 топлива, количества воздуха, подводимого для барботажа.

Когда двигатель завелся, необходимо вернуть подвижный элемент 20 в исходное положение. Это будет соответствовать положению, когда подвижный элемент 20 управляется от биметаллической пружины 23.

Управление подвижным элементом 20 от ручного привода необходимо для пуска двигателя в самых неблагоприятных условиях, когда испарение топлива низкое.

Режим холостого хода отличается от пуска тем, что двигателю на этом режиме нужна менее обогащенная смесь, но в большем количестве. Если подвижный элемент 20 оставить в положении как при пуске, то за счет более глубокого разрежения в камере 9, созданного режимом холостого хода, в нее поступит большее количество воздуха (по двум ранее указанным путям), но смесь будет более обогащенной чем двигателю необходимо для оптимальной работы. Это объясняется тем, что количественное соотношение потоков насыщенного и ненасыщенного воздуха возрастает, но в прежнем качественном соотношении (как при пуске), ведь площадь отверстий в крышке 7 и дне 8 не изменилась. Обогащенность же произойдет за счет увеличения испарения топлива (скорость испарения топлива находится в пропорциональной зависимости от разрежения, закон Д. Дальтона). Чтобы этого не произошло, необходимо компенсировать избыточность насыщения горючей смеси, т.е. добавить ненасыщенного воздуха в камеру 9. Это осуществляется за счет увеличения суммарной площади каналов 19 в крышке 7 путем перемещения подвижного элемента 20 в сторону открытия каналов 19, находящихся под ним.

Корректировать работу двигателя на холостом ходу можно регулировочным упором 29. Он устанавливает проходное сечение воздушной заслонки 11. Изменяя проходное сечение, можно добавлять или уменьшать количество ненасыщенного воздуха, проходящего через заслонку 11 в камеру 9, т.е. изменять насыщение горючей смеси в режиме холостого хода.

На режиме холостого хода и на всех последующих режимах двигателя работает механизм температурной компенсации испарения.

Как уже отмечалось, после перемещения подвижного элемента 20 управление им осуществляется от биметаллической пружины 23. В зависимости от температуры в камере 9 (она зависит от прогрева двигателя, температуры атмосферного воздуха, режима работы двигателя), биметаллическая пружина 23 своим управляющим усилием выставляет подвижный элемент 20 в необходимом для данной температуры положении. При непрогретом двигателе и холодном атмосферном воздухе, когда испарение топлива плохое, подвижный элемент 20 будет почти полностью перекрывать каналы 19, расположенные под ним. При хорошем прогреве или теплом атмосферном воздухе каналы 19 могут быть почти полностью открыты. При таких положениях подвижного элемента 20 в камеру 9 будет добавляться меньшее или большее количество ненасыщенного воздуха соответственно и тем самым производить температурную корректировку испарения топлива.

Работа двигателя на средних нагрузках требует одинаковой по качеству горючей смеси, но разное ее количество.

От педали управления дроссельной заслонкой посредством гибкой связи 27 передают управляющее усилие на связь 24. Приоткрывается дроссельная заслонка 12. Повышается разрежение в камере 9. Это вызывает увеличение воздушных потоков, проходящих через отверстия в крышке 7 и дне 8, а также возрастает испарение топлива за счет разрежения (закон Д. Дальтона). Другими словами, горючая смесь будет более обогащена, чем требуется при средних нагрузках. Чтобы компенсировать избыточное насыщение, воздушная заслонка 11 также приоткрывается совместно с дроссельной заслонкой 12 (связь 24 жесткая), т.е. добавляет в камеру 9 ненасыщенного воздуха.

При совместной работе заслонок 12, 11 компенсация такого насыщения будет иметь максимальное быстродействие.

В каждой точке траектории движения дроссельной заслонки 12 воздушная заслонка 11 добавляет строго определенное количество ненасыщенного воздуха, другими словами, дроссельная заслонка 12 изменяет количество потребляемой двигателем горючей смеси, а воздушная заслонка 11 сохраняет требуемое качество насыщения.

При средних нагрузках, когда совместно работают заслонки 12, 11, необходимо точно рассчитать параметры воздушной заслонки 11. Это производится на испытательном стенде. Выставляя дроссельную заслонку 12 в различные углы открытия, воздушной заслонкой 11 добавляют столько ненасыщенного воздуха в камеру 9, при котором смесеобразование будет требуемым по качеству. В каждой такой точке необходим расчет-замер площади открытия воздушной заслонки 11. Построив зависимость площади открытия заслонки 11 от угла поворота дроссельной заслонки 12, рассчитывают площадь воздушной заслонки 11, которая обеспечивала бы оптимальную подачу ненасыщенного воздуха.

Мощностный режим двигателя осуществляется на более обогащенной смеси, чем при средних нагрузках. Дроссельная заслонка 12 при максимальном открытии станет на упор 30. Воздушная заслонка 11 за счет пружины 28 продолжи движение в сторону прикрытия. Создается дополнительное разрежение в камере 9. Это разрежение увеличит испарение топлива, которое приведет к требуемому насыщению горючей смеси, причем уменьшения количества поступающей в двигатель смеси при организации мощностного режима не произойдет. Это объясняется тем, что мощностный режим в обычных карбюраторах обеспечивается, когда дроссель близок к максимальному открытию. При таком положении он практически не составляет сопротивления воздушному потоку. Разрежение до и после него почти одинаково. Значит мощностный режим обеспечивается исключительно за счет обогащения горючей смеси, количество же остается примерно таким так и до него. Практика показывает, что угол прикрытия воздушной заслонки 11 для получения требуемого насыщения составит всего несколько градусов. Сопротивление же воздушному потоку будет несущественно. Прикрытие воздушной заслонки 11 увеличит разрежение в камере 9, а это приведет к увеличению потока воздуха, проходящего через нее. Следовательно, потоки до прикрытия и после него будут примерно равны, а насыщение больше.

Работа поплавковой камеры 4 практически не отличается от работы в обычном карбюраторе. Зазор 17 позволяет сохранять заданный уровень 18 топлива. Долив осуществляется по мере выработки топлива из патрубка 16.

Использование: в системе подачи топлива или горючей смеси для двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: карбюратор содержит корпус 1, воздухоподводящий 2 и смесеотводящий 3 патрубки, поплавковую камеру 4 и воздухонаправляющий элемент 5 для барботажного воздуха. Корпус 1 выполнен с боковым элементом 6 в виде цилиндров, вставленных один в другой с зазором, который образует воздухонаправляющий элемент 5. Крышка 7 и дно 8 образуют с корпусом 1 внутреннюю камеру 9, сообщенную в нижней части с каналами 10 подвода барботажного воздуха. 3 ил.

КАРБЮРАТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, выполненный с боковым элементом, крышкой и дном, образующими внутреннюю камеру, сообщенную в нижней части с каналами подвода барботажного воздуха, воздухоподводящий и смесеотводящий патрубки, расположенные в крышке и имеющие соответственно воздушную и дроссельную заслонки, связанные с управляющим элементом, поплавковую топливную камеру, сообщенную с внутренней камерой корпуса для поддержания в ней постоянного уровня топлива, и воздухонаправляющий элемент для барботажного воздуха, отличающийся тем, что, с целью улучшения однородности приготавливаемой топливовоздушной смеси и уменьшения габаритов, дно корпуса выполнено с отверстиями, образующими каналы подвода барботажного воздуха, воздухоподводящий элемент выполнен в виде кожуха, установленного вокруг бокового элемента и дна корпуса с зазором, сообщенным с отверстиями в дне корпуса, а крышка выполнена по меньшей мере частично со сквозными отверстиями, образующими каналы подвода дополнительного воздуха во внутреннюю камеру корпуса, и снабжена подвижным элементом, имеющим ручной привод и выполненным с возможностью перекрытия сквозных отверстий крышки, причем подвижный элемент снабжен управляющей биметаллической пружиной, а управляющий элемент выполнен в виде общей тяги, имеющей упругий элемент для связи с воздушной заслонкой.