ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО ВАКУУМНЫЙ АВТОМАТ Российский патент 1998 года по МПК F02M21/00 F02M13/08 

Изобретение относится к системе питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) смесями жидких и газообразных топлив. С наибольшим эффектом изобретение может быть применено для ДВС, работающих на низкооктановых топливах в условиях с повышенными требованиями к токсичности выхлопных газов.

Известны устройства - бинарные системы (бензин + газ), которые повышают эффективность использования теплоты сгорания топлива, экономичность и снижение токсичности отработанных газов. Однако в их конструкции имеется существенный недостаток: не решена проблема качества работы ДВС при индикаторной мощности, колеблющейся от случайных или постоянных факторов, при использовании бензина с различными октановыми числами.

Известен бинарный дифференциально-вакуумный автомат (БДВА) в системе питания ДВС жидким и газообразным топливом (1), в конструкции которого предусмотрен вакуумный способ повышения октанового числа используемого бензина. Этот БДВА выполнен в виде 4-х секционного корпуса, разделенного на 5 полостей двумя перегородками и двумя подпружиненными мембранами. Одна из мембран управляет рабочим клапаном дозировки газа, а другая управляяет золотниковым устройством. Использование известной конструкции БДВА позволило снизить расход бензина почти на 50%, в 3 - 5 раз снизило токсичность выхлопных газов. Однако недостатками такой конструкции являются; сложность монтажа рабочего клапана, высокие требования к точности и чистоте рабочих поверхностей золотникового устройства, возможность поступления горючего газа в карбюратор при прорыве мембраны.

В основу изобретения положена задача усовершенствования рабочего клапана для повышения безопасности и улучшения технологии сборки, а также изменение конструкции уплотнения золотникового устройства для исключения прорыва газа в карбюратор при прорыве мембраны.

Поставленная задача решается в дифференциально-вакуумном автомате, содержащем многосекционный корпус с мембранами и перегородками, в нижней из которых имеется седло клапана, взаимодействующего с конусной тарелкой штока, кинематически связанного с первым управляющим приспособлением в виде первой подпружиненной мембраны, и золотниковое устройство в виде телескопически сопряженных втулок, кинематически взаимодействующее со вторым управляющим приспособлением в виде второй подпружиненной мембраны, причем шток клапана выполнен составным из толкателя и конусной тарелки с хвостовиком, при этом основание конуса тарелки обращено из толкателя и конусной тарелки с хвостовиком, при этом основание конуса тарелки обращено книзу, объемлемая втулка золотникового устройства выполнена удлиненной, объемлющая втулка золотникового устройства выполнена также удлиненной и снабжена фигурным уплотнителем, а пружин первого управляющего приспособления установлена снизу соответствующей мембраны.

Поставленная задача решается тем, что нижний конец объемлемой втулки выполнен резьбовым и снабжен регулировочным винтом.

Поставленная задача решается также тем, что толкатель клапана выполнен с полусферической пяткой, свободно опирающейся на подпружиненный буртик хвостовика конусной тарелки.

На фиг. 1 - показан общий вид автомата в разрезе; на фиг. 2 - узел А фиг. 1; на фиг. 3 - узел Д фиг. 1.

Дифференциально-вакуумный автомат (ДВА) состоит из корпуса 1 со штуцером 2 и пробкой 3. Крышка установлена на корпусе, выполненном из двух секций 4 и 5 с перегородками 6 и 7. Снизу корпус имеет донышко 8 со штуцером 9 и регулировочным винтом 10. Верхняя секция снабжена штуцерами 11 и 12, а нижняя - штуцером 13. Между крышкой и верхней секцией установлено первое управляющее приспособление в виде подпружиненной 14 мембраны 15 с толкателем 16, прикрепленным резьбовой гайкой 17. Через перегородку верхней секции пропущен хвостовик 18, на конце которого укреплена конусная тарелка 19, взаимодействующая с седлом 20 в перегородке 7 нижней секции. Между донышком и корпусом установлено второе управляющее приспособление в виде второй подпружиненной пружиной 21 мембраны 22, на второй закреплена втулка 23 золотника, объемлющая втулку 24. На торце втулки 23 установлен уплотнитель 25. Во втулках выполнены окна B и C. Хвостовик 18 выполнен с отверстием под развальцовку конца 28 хвостовика.

При пуске ДВС вакуум, создаваемый во впускном коллекторе по газовому каналу через штуцер 9 подводится под мембрану 22, отжимает ее вниз вместе со втулкой 23, чем обеспечивается совмещение окон B и C и проходи газа из полости над второй мембраной 22 в задроссельное пространство карбюратора, тем самым обеспечивается работа ДВС на холостом ходу. Рабочие пары окон B и C устанавливаются регулировочным бинтом 10 в соответствии с октановым числом бензина и рабочим объемом цилиндров двигателя. Изменение разрежения, связанное с прогревом двигателя, ведет к изменению площади сечения щели, образованной подвижным B и неподвижным окнами, чем обеспечивается автоматический прогрев двигателя.

После прогрева сечение совмещенных окон B и C устанавливается постоянным и изменяется незначительно от случайных факторов. С началом подъема мощности двигателя скорость воздуха и пропорционально ей разрежение в диффузорах карбюратора возрастает, таким образом с увеличением мощности двигателя возрастает импульс на открытие конусной тарелки 19 клапана, которая опускается вниз от седла 20 при движении первой мембраны. Горючий газ через штуцер 11 поступает одновременно на газодинамическое торможение (пропорциональное уменьшение поступления бензина из-за "срыва" вакуума) и в зону смешения бензина с воздухом, преимущественно к воздухопроводу в область больших диффузоров. Полость над первой мембраной 15 соединена импульсной линией с зафильтровым пространством карбюратора штуцером 2 и служит для компенсации изменений разрежения в полостях устройства при изменении атмосферного давления, загрязнения воздушного фильтра и т.п. Такое дозирование позволяет подавать горючего газа в камеры сгорания тем больше, чем больше разрежение в полостях карбюратора, чем выше индикаторная мощность и количество поступающего бензина, что позволяет поддерживать постоянное и расчетное значение октанового числа бензовоздушной смеси.

Регулировка подачи необходимого количества газа, поступающего через штуцер 13 внутрь втулки 24 и далее через окна B и C по штуцеру 9 в карбюратор, производится путем поворота винта 10, о чем уже было сказано выше. Это делается эмпирически, исходя из типа карбюратора, который, естественно, различается по размерам своих каналов подачи горючей смеси в зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя. Чем больше объем цилиндров, тем ближе должно быть исходное положение окна C к окну B, то eсть тем раньше горючий газ поступит под вторую мембрану 22 и далее через штуцер 9 в карбюратор.

Количество пар окон B и C также может быть различным в зависимости от типа автомобиля. При нагружении двигателя расход воздуха возрастает, образующийся вакуум от карбюратора передается через штуцер 12 в подмембранную полость первой мембраны 15. Оно воздействует на пружину 14 и увлекает за собой толкатель 16, закрепленный резьбовой гайкой 17 к упомянутой мембране 15. Толкатель 16 своей полусферической пяткой воздействует на буртик 27 хвостовика 18, что вызывает отрыв конусной тарелки 19 от седла 20, установленного в перегородке 7. Газ, поступивший через открывшееся седло 20 в полость между перегородками 7 и 4, через штуцер 11 поступает в карбюратор в зону разрежения большого диффузора. Карбюратор подробно не описывается, так как он широко известен и не влияет на предмет изобретения. В режиме прогрева двигателя на холостом ходу горючий газ, поступающий в полость под перегородкой 7, воздействует перегородками 7 и 4, через штуцер 11 поступает в карбюратор в зону разрежения большого диффузора. Карбюратор подробно не описывается, так как он широко известен и не влияет на предмет изобретения. В режиме прогрева двигателя на холостом ходу горючий газ, поступающий в полость под перегородкой 7, воздействует на основание конусной тарелки и тем самым совместно с действием пружины 26 обеспечивает лучшее уплотнение седла 20. Определенное значение имеет и наличие уплотнителя 25 на торце втулки 23. Это необходимо для того, чтобы предотвратить попадание неопределенного количества горючего газа в случае механического повреждения мембраны 22. В противном случае повысится расход газа без улучшения качества работы двигателя.

Для упрощения технологии сборки ДВА рабочий клапан выполнен составным из толкателя 16 с нижним полусферическим концом, взаимодействующим с буртиком 27 хвостовика 18. Для того чтобы хвостовик 18 с буртиком 27 можно было бы соединить с конусной тарелкой 19 первоначально через отверстие в перегородке 4 вставляется хвостовик 18 с надетой на него пружиной 26. Специальным приспособлением хвостовик 18 продавливается и вниз до выхода его нижнего конца 28 через седло 20. Здесь снизу на этот конец 28 надевается конусная тарелка 19 и упомянутый конец хвостовика 28 фиксируется на тарелке 19 неподвижно и плотно, например путем развальцовки (фиг. 2).

В случае механического повреждения мембраны 22 горючий газ, поступающий через штуцер 13 в надмембранное пространство и идущий к определенном количестве через открытое седло 20 на работу двигателя, начинает прорываться через разрушенную мембрану 22. Это неопределенное количество газа через штуцер 9 идет в карбюратор и, таким образом, неэффективно расходуется. Чтобы этого не произошло на торце втулки 23 установлен уплотнитель 25 в виде фигурной резиновой манжеты. При этом происходит следующее. Из-за поступления газа через прорыв в мембране 22 выравнивается давление в над- и подмембранном пространстве. Пружина 21 разжимается. Втулка 23 своим торцом давит на уплотнитель 25 и далее на перегородку 7. В результате происходит недопущение газа в полость втулки 24. После того как будет устранена неисправность, эффективная работа ДВС может быть возобновлена.

Использование: дифференциально-вакуумный автомат предназначен для подачи газообразного топлива в карбюраторные бензиновые двигатели. Сущность изобретения: рабочий клапан в автомате выполнен составным из толкателя 16 и конусной тарелки 19 с хвостовиком 18, который имеет подпружиненный буртик 27. Золотниковое устройство автомата выполнено в виде телескопически сопряженных втулок 23 и 24. Причем объемлющая втулка снабжена уплотнителем 25. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дифференциально-вакуумный автомат, содержащий многосекционный корпус с мембранами и перегородками, в нижней из которых имеется седло клапана, взаимодействующего с конусной тарелкой штока, кинематически связанного с первым управляющим приспособлением в виде первой подпружиненной мембраны, и золотниковое устройство в виде телескопически сопряженных втулок, взаимодействующее с вторым управляющим приспособлением в виде второй подпружиненной мембраны, отличающийся тем, что шток клапана выполнен составным из толкателя и конусной тарелки с хвостовиком, причем основание конуса тарелки обращено книзу, объемлющая втулка золотникового устройства выполнена удлиненной и снабжена уплотнителем, а пружина первого управляющего приспособления установлена снизу соответствующей мембраны. 2. Автомат по п.1, отличающийся тем, что нижний конец объемлемой втулки золотникового устройства выполнен резьбовым и снабжен регулировочным винтом. 3. Автомат по п.1, отличающийся тем, что толкатель штока клапана выполнен с полусферической пяткой, свободно опирающейся на буртик подпружиненного хвостовика конусной тарелки.