КАРБЮРАТОР С МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ЭКОНОМАЙЗЕРОМ КАПЛИНА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M3/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к карбюраторам для двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для всех автомобильных карбюраторных двигателей с многокамерными карбюраторами.

Известен карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, СССР, 1986, у которого пневмоэкономайзер принудительного холостого хода (ПХХ) выполняет только две функции функцию ПХХ и функцию пускового устройства на переходных режимах [1]
Известен карбюратор для двигателя внутреннего сгорания (СССР, 1988), у которого имеется устройство для плавного регулирования подачи топлива в зоне малых нагрузок, сопряженное с пневмоэкономайзером ПХХ [2]
Известен также карбюратор с многофункциональным экономайзером Каплина и Павлова для двигателя внутреннего сгорания, выполняющий функции регулятора оборотов холостого хода (ХХ), экономайзера малых нагрузок, экономайзера ПХХ, а также функцию пускового устройства на переходных режимах [3]
К недостаткам данного технического решения относятся следующие:
1. Трехжиклерный пневмокорректор, выполняющий пассивную разгерметизцию до- и задроссельного пространства и первой рабочей полости пневмопривода. Для его удовлетворительной работы требуется выполнение многих связанных между собой элементов, усложняющих конструкцию карбюратора:
а) заслонка выполнена с периферическим скосом и калиброванным отверстием;
б) высота входа канала управления должна быть жестко ограничена по величине;
в) необходим многожиклерный делитель с сетью каналов.

2. В наклонной камере смещения под распылителем в процессе работы накапливается недораспыленное топливо, которое периодически уносится в двигатель, повышая токсичность отработавших газов и неравномерность работы двигателя на самостоятельном ХХ.

3. Шток пневмопривода, между которым зажата диафрагма, выполнен составным. При неточном изготовлении возможна существенная несоосность штока и винта, на который навернута регулировочная гайка, поджимающая пружину, что может вызвать перекос штока пневмопривода в направляющей втулке и ограничить его подвижность во время работы. Непараллельность торцев пружины также ведет к вышеизложенным последствиям.

4. Необходимость использования в системе ХХ переходного отверстия, которое существенно усложняет техпроцесс изготовления карбюратора и вызывает повышенный разброс параметров карбюраторов от изделия к изделию.

5. Отсутствие надежной контровки регулировочной гайки.

6. В процессе эксплуатации автомобиля при регулировке ХХ из-за запыленности резьбы штока к гайке требуется прилагать повышенные усилия, в результате чего дополнительный крутящий момент может привести к разгерметизации диафрагмы в месте ее соединения со штоком.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить указанные недостатки.

Карбюратор с многофункциональным экономайзером Каплина для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус со смесительной камерой и размещенной в последней поворотной дроссельной заслонкой, систему холостого хода, имеющую по меньшей мере один эмульсионный канал, сообщающийся через топливные жиклеры с поплавковой камерой, обводной канал, соединенный с додроссельным пространством смесительной камеры и соединенный с полостью камеры смещения, имеющей распылитель, подключенный к эмульсионному каналу, и выходной канал, сообщенный с задроссельным пространством смесительной камеры, регулирующий орган, имеющий профилированный конус, расположенный в камере смешения, пневмопривод, включающий приводной шток и диафрагму, образующую с корпусом экономайзера первую рабочую полость, и с крышкой экономайзера вторую рабочую полость, пружину, канал управления, соединенный с первой рабочей полостью и выполненный с входным отверстием, соединенным с задроссельным пространством смесительной камеры, вторая рабочая полость пневмопривода сообщена с атмосферой, а регулирующий орган выполнен с цилиндрическим демпфирующим выступом, сопряженным с вершиной профилированного конуса, при этом крышка экономайзера имеет полый выступ с пазом и наружной резьбой, на который навернута регулировочная гайка, внутри полого выступа расположена пружина, которая одним концом шарнирно соединена с наддиафрагменным выступом штока пневмопривода, а другим надета на штифт, который расположен в пазу полого выступа и опирается на торец регулировочной гайки, имеющей контровочные углубления, в корпусе смесительной камеры выполнен изогнутый канал разгерметизации-эжекции, верхняя часть которого cоединена c додроccельным проcтранcтвом, а нижняя чаcть через канал управления с задроссельным пространством, первая камера пневмопривода соединена со смесительной камерой только через канал управления, верхняя кромка входа канала управления расположена у нижней кромки дроссельной заслонки в ее закрытом положении, в корпусе поплавковой камеры выполнен резервный канал, соединенный с воздушным и топливным жиклерами системы холостого хода, в котором установлена трубка ускорения впрыске топлива, соединенная верхним концом с воздушным жиклером, резервный канал соединен с эмульсионным каналом, имеющим выход только в камеру смешения, под торцем распылителя установлена профилированная шайба, имеющая заборное отверстие, ориентированное к нижней части карбюратора.

На чертеже-схеме изображен описываемый карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, разрез.

Карбюратор содержит корпус 1 со смесительной камерой и размещенной в последней дроссельной заслонкой 2, делящей смесительную камеру на додроссельное 3 и зароссельное 4 пространство, и систему холостого хода, имеющую эмульсионный канал 5, сообщенный через топливный жиклер 6, топливный канал 7, топливный жиклер 8 главной дозирующей системы с поплавковой камерой 9, обводный канал 10, соединенный с додроссельным пространством 3 смесительной камеры и с камерой 11 смешения, имеющей распылитель 12, подключенный к эмульсионному каналу 5, и выходной канал (отверстие) 13, сообщенный с задроссельным пространством 4 смесительной камеры. Под торцем распылителя 12 установлена профилированная шайба 14, заборное отверстие которой ориентировано к нижней части карбюратора. В камере 11 расположен регулирующий орган, имеющий профилирующий конус 15, снабженный сопряженным с его вершиной цилиндрическим демпфирующим выступом 16, и приводной шток 17, связанный с диафрагмой 18 пневмопривода. Корпус экономайзера 19 и его крышка 20 образуют с диафрагмой 18 соответственно первую 21 и вторую 22 рабочие полости, причем последняя сообщена с атмосферой. Крышка 20 экономайзера имеет полый выступ 23 с пазом 24 и наружной резьбой, на который навернута регулировочная гайка 25, внутри полого выступа расположена пружина 26, которая одним концом шарнирно соединена с наддиафрагменным выступом 27 штока 17 пневмопривода, а другим надета на штифт 28, который расположен в пазу 24 полого выступа 23 и опирается на торец регулировочной гайки 25, имеющей контровочные углубления. В корпусе смесительной камеры 1 выполнен изогнутый канал 29 разгерметизации-эжекции, верхняя часть которого соединена с додроссельным пространством 3, а нижняя через канал 30 управления с задроссельным пространством 4, верхняя кромка входа канала 30 управления расположена у нижней кромки дроссельной заслонки 2 при ее закрытом положении. Первая камера 21 пневмопривода соединена со смесительной камерой только через канал 30 управления. В корпусе поплавковой камеры 9 выполнен резервный канал 31, соединенный с воздушным жиклером 32 системы холостого хода, в котором установлена трубка 33 ускорения впрыска (ускор-трубка), соединенная верхним концом с воздушным жиклером 32, резервный канал 31 соединен с эмульсионным каналом 5, имеющим выход только в камеру 11 смешения.

Карбюратор работает следующим образом.

При работе на режиме принудительного холостого хода, когда дроссельная заслонка 2 находится в положении закрытия вследствие прекращения воздействия водителем на педаль акселератора, а частота вращения вала двигателя и разрежение в задроссельном пространстве 4 смесительной камеры превышает соответственно частоту вращения и разрежение самостоятельного холостого хода двигателя, топливо в двигатель не поступает, так как разрежение через канал 30 управления передается в первую рабочую полость 21, так что диафрагма 18 перемещается и устанавливает регулирующий орган в положение перекpытия выходного канала 13. Через канал 29 разгерметизации эжекции происходит частичная разгерметизация полости 4 и через канал 30 полости 21, что позволяет разрежению в этих полостях следовать за изменением оборотов вала двигателя без задержки во времени, т.е. позволяет устранить эффект "присоски", которому подвержен регулирующий орган в аналогичных пневмосистемах. Канал 29 разгерметизации-эжекции уменьшает влияние атмосферного давления на разрежение в первой рабочей полости 21, создавая за счет эжекции в канале 30 управления и в первой рабочей полости 21 дополнительное разрежение и способствует удержанию регулирующего органа в положении перекрытия выходного канала 13. В то же время топливо из поплавковой камеры 9 через топливные жиклеры 6 и 8 заполняет резервный канал 31, так что система холостого хода подготовлена к обеспечению подачи обогащенной смеси при вступлении ее в работу. При переходе двигателя с режима принудительного холостого хода на тяговый режим, т.е. при малейшем открытии дроссельной заслонки 2, ее торец перекрывает часть входа канала 30 управления. Струя воздуха из канала 29 разгерметизации-эжекции на своем пути встречает сопротивление торца заслонки 2 и эффект эжекции в канале 30 управления аннулируется, т.е. в рабочей полости 21, сообщенной с этим каналом, разрежение уменьшается, диафрагма 18 переводит регулирующий орган в положение максимальной подачи топлива из камеры 11 смешения в двигатель.

Одновременно часть струи воздуха, проходящего между торцем приоткрытой дроссельной заслонки 2 в районе входа канала 30, встречаясь со струей канала 29 разгерметизации-эжекции, резко увеличивает давление в рабочей камере 21 и ускоряет реагирование регулирующего органа на приоткрытие дроссельной заслонки 2. Поэтому в двигатель своевременно подается топливо-воздушная смесь, обогащенная резервным каналом. Этому способствует и ускор-трубка 33 воздух через жиклер 32 и трубку 33 резко вытесняет топливо из резервного канала 31 в эмульсионный канал 5, а через него и распылитель 12 в двигатель. При переходе с режима ПХХ и понижением оборотов двигателя до уровня самостоятельного холостого хода увеличивается амплитуда пульсации величины разрежения в полости 4 и, соответственно, в канале 30 и полости 21. При этом в канале 30 возникают встречные движения воздуха из полости 4 и из канала 29, что повышает давление в полости 21 до величины, достаточной для открытия регулирующим органом канала 13. В этом случае резко возрастает разрежение у распылителя 12 в эмульсионном канале 5, в результате чего аналогично вышеизложенному воздух через жиклер 32 и ускор-трубку 33 вытесняет топливо из резервного канала 31 через систему холостого хода в двигатель, обеспечивая его надежный запуск на оборотах самостоятельного холостого хода, т.е. режим экономии топлива на ПХХ длится до оборотов самостоятельного холостого хода.

При работе двигателя на режиме самостоятельного холостого хода регулирующий орган установлен в положении, определяемом натяжением пружины 26, уравновешиваемой перепадом давлений между рабочими полостями 21 и 22. Например, при увеличении оборотов двигателя в результате его прогрева разрежение в задроссельном пространстве 4 и в полости 21 увеличивается. Под его воздействием перемещается диафрагма 18 и регулирующий орган в сторону уменьшения расхода топлива. Этим достигается равенство сил, действующих на диафрагму 18, а частота вращения поддерживается на заданном уровне. Аналогичным образом восстанавливается частота вращения при ее падении, например, при нажатии на педаль сцепления, так как это вызывает падение разрежения в задроссельном пространстве 4 и затем последующее перемещение регулирующего органа в сторону увеличения подачи топлива, так что частота вращения восстанавливается до заданного значения. Таким образом, карбюратор автоматически обеспечивает регулирование частоты вращения двигателя.

Заданный уровень частоты вращения самостоятельного холостого хода и порог срабатывания регулирующего органа определяются характеристикой пружины 26 и степенью ее начального натяжения. При этом сглаживание чувствительности реагирования регулирующего органа обеспечивается цилиндрическим выступом 16, при помощи которого проходное сечение выходного канала 13 на какое-то время удерживается постоянным, а изменяется только высота калиброванной части проходного сечения, что позволяет незначительно изменять подачу топлива в двигатель при падении или увеличении оборотов самостоятельного холостого хода, чем и достигается их стабилизация.

При работе двигателя на малых нагрузках вход канала 30 управления обеспечивает повышенное давление в рабочей полости 21, так что регулирующий орган находится в положении максимальной подачи топливо-воздушной смеси через систему холостого хода. Таким образом продлевается питание двигателя из системы холостого хода до высоких расходов воздуха через главную дозирующую систему, при которых последняя способна удовлетворительно распыливать топливо и равномерно подавать его в двигатель.

При включении зажигания в двигателе происходит падение частоты вращения, разрежение в задроссельном пространстве 4 уменьшается, в связи с чем пружина 26 переводит регулирующий орган в положение максимальной подачи топливо-воздушной смеси через систему холостого хода. Это приводит к большому падению разрежения в задроссельном пространстве 4, так что резко уменьшается и скорость воздуха в камере 11 смешения, что приводит к значительному обеднению топливо-воздушной смеси, которая не способна самовоспламеняться в цилиндрах двигателя. При этом смесь не может обогатиться, так как из резервного канала 31 топливо вырабатывается на режиме самостоятельного холостого хода, и таким образом карбюратор предотвращает работу двигателя при выключенном зажигании.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано на всех автомобилях с карбюраторными двигателями, в частности, на всех автомобилях АВТОВАЗа с карбюратором "Озон" при соответствующей его регулировке. При этом существенно снижается эксплуатационный расход топлива (в режиме "городской езды" экономия топлива составляет 10±14%). Пропорционально снижению расхода топлива снижается токсичность отработанных газов. Простота и малоэлементность конструкции экономайзера, его технологичность обеспечивают стабильность и надежность карбюратора при эксплуатации. Высокая эффективность экономайзера объясняется его многофункциональностью.

Экономайзер выполняет следующие функции:
1. В режиме холостого хода функцию регулятора оборотов холостого хода, автоматически обеспечивая устойчивую работу двигателя на этом режиме при более низких оборотах.

2. В режиме городской езды функцию экономайзера малых нагрузок, преимущественно питая двигатель не через главную систему карбюратора, которая плохо распыливает топливо на этих режимах, а через систему холостого хода с высокой степенью распыливания.

3. В режиме езды "накатом" функцию экономайзера принудительного холостого хода топливо не подается в двигатель вплоть до оборотов холостого хода.

4. Надежный запуск двигателя на переходных режимах обеспечивается функцией пускового устройства. В момент пуска двигателя, после того как подача топлива была прекращена (в режиме езды "накатом"), в двигатель подается обогащенная, хорошо распыленная смесь в достаточных количествах. Все перечисленные функции экономайзер выполняет автоматически под воздействием разных разрежений двигателя, что улучшает ездовые качества автомобиля.

К настоящему времени изготовлены опытные образцы карбюраторов с многофункциональным экономайзером и проведены сравнительные испытания карбюраторов серийной комплектации и этих же карбюраторов, оснащенных многофункциональным экономайзером. Результаты испытаний изложен в отчетах ОГК МеМЗ и в протоколе лаборатории токсичности автополигона НАМИ.

В настоящее время ведутся работы по подготовке серийного производства карбюратора по данному техническому решению.

Использование: в двигателестроении, в системах питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: карбюратор содержит корпус 1, дроссельную заслонку 2, систему холостого хода с эмульсионным каналом 5, сообщенным через топливные жиклеры 6 и 8 с поплавковой камерой 9, обводной канал 10, сообщенный с дроссельным пространством 3 сместительной камеры и с полостью камеры 11 смешения, имеющей распылитель 12, подключенный к каналу 5. Выходное отверстие 13 камеры 11 сообщено с задроссельным пространством 4. Карбюратор содержит также регулирующий орган с профилированным конусом 15 в камере 11 и с демпфирующим выступом 16, пневмопровод со штоком 17 и диафрагмой, первую 21 и вторую 22 рабочие полости, канал 30 управления, сообщенный с полостью 21 и с задроссельным пространством 4. Полость 22 сообщена с атмосферой. Крышка 20 экономайзера имеет полый выступ 23 с пазом, наружной резьбой, гайкой и пружиной, соединенной с наддиафрагменным выступом 27 штока 17 и надетой на штифт, расположенный в пазу. В корпусе сместительной камеры расположен изогнутый канал 29 разгерметизации эжекции. Верхняя часть канала 29 сообщена с пространством 3, а нижняя часть через канал 30 сообщена с пространством 4. Верхняя кромка канала 30 расположена у нижней кромки заслонки 2 в ее закрытом положении. Предусмотрены варианты выполнения карбюратора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Карбюратор с многофункциональным экономайзером для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус со смесительной камерой и размещенной в последней поворотной дроссельной заслонкой, систему холостого хода, имеющую по меньшей мере один эмульсионный канал, сообщенный через топливные жиклеры с поплавковой камерой, обводной канал, соединенный с додроссельным пространством смесительной камеры и полостью камеры смешения, имеющей распылитель, подключенный к эмульсионному каналу, и выходное отверстие, сообщенное с задроссельным пространством смесительной камеры, регулирующий орган, имеющий профилированный конус, расположенный в камере смешения, пневмопривод с приводным штоком и диафрагмой, образующей с корпусом экономайзера первую рабочую полость и с крышкой экономайзера вторую рабочую полость, пружину, канал управления, соединенный с первой рабочей полостью и выполненный с входным отверстием, соединенным с задроссельным пространством смесительной камеры, причем вторая рабочая полость пневмопривода сообщена с атмосферой, а регулирующий орган выполнен с цилиндрическим демпфирующим выступом, сопряженным с вершиной профилированного конуса, отличающийся тем, что крышка экономайзера имеет полый выступ с пазом и наружной резьбой, на выступ навернута регулировочная гайка, внутри последнего расположена пружина, одним концом шарнирно соединенная с наддиафрагменным выступом штока пневмопривода, а другим надетая на штифт, расположенный в пазу выступа и опирающийся на торец регулировочной гайки, имеющей контровочные углубления, в корпусе смесительной камеры выполнен изогнутый канал разгерметизации-эжекции, верхняя часть которого соединена с додроссельным пространством, а нижняя часть через канал управления с задроссельным пространством, верхняя кромка входа канала управления расположена у нижней кромки дроссельной заслонки в ее закрытом положении. 2. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе поплавковой камеры выполнен резервный канал, соединенный с воздушным и топливным жиклерами системы холостого хода, в резервном канале установлена трубка ускорения впрыска топлива, соединенная верхним концом с воздушным жиклером, резервный канал соединен с эмульсионным каналом, имеющим выход в камеру смешения. 3. Карбюратор по п.1, отличающийся тем, что под торцом распылителя установлена профилированная шайба, имеющая заборное отверстие, ориентированное в нижней части карбюратора.