СПОСОБ ПОДАЧИ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И КАРБЮРАТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02M23/12 F02M27/08 F02M19/04 

Изобретение относится к области двигателестроения и может использоваться в системах подачи топлива двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания, включающий подачу в смесительную камеру карбюратора потока топливовоздушной смеси, основного потока воздуха через воздушную заслонку, формирование дополнительного турбулентного потока воздуха, направленного под углом к потоку топливовоздушной смеси, и гомогенизацию потока топливовоздушной смеси дополнительным турбулентным потоком воздуха (SU 506314, F 02 M 29/00, 1976).

Этим способом не достигается необходимая гомогенизация потока топливовоздушной смеси, что приводит к недостаточно эффективной работе двигателя вследствие неудовлетворительного измельчения частиц топлива.

Из известных способов наиболее близким к заявленному является способ подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания, включающий подачу в смесительную камеру карбюратора потока топливовоздушной смеси и основного потока воздуха, формирование дополнительного турбулентного потока воздуха в сквозном ступенчатом канале регулировочного винта качества смеси, направленного под углом к потоку топливовоздушной смеси, и гомогенизацию топливовоздушной смеси дополнительным турбулентным потоком воздуха (RU 2136939 C1, F 02 M 23/12, 19/9).

При этом благодаря ультразвуковым колебаниям дополнительного турбулентного потока воздуха улучшается измельчение топливовоздушной смеси. Однако степень гомогенизации топливовоздушной смеси, обеспечиваемая этим способом, неполная, что не позволяет свести к минимуму содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Известен карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с установленным на нем воздухоочистителем, выходная полость которого соединена с выполненным в корпусе карбюратора главным воздушным каналом, в котором размещена дроссельная заслонка, и систему холостого хода с подводящим каналом, расположенным в зоне действия дроссельной заслонки и связанным с топливовоздушной системой, и размещенный в корпусе карбюратора регулировочный винт качества смеси, при этом выходная полость воздухоочистителя соединена линией подвода воздуха, снабженной теплообменником, с задроссельным пространством через штуцер и выходные сопла (SU 1343075 A1, F 02 M 23/12, 1987).

Такой карбюратор обеспечивает устойчивую работу двигателя в режиме холостого хода. На нагрузочных режимах поступающий в задроссельное пространство через сопла подогретый воздух дополнительно распыляет и испаряет жидкую фазу топлива, что повышает эффективность работы двигателя. Однако гомогенизация потока топливовоздушной смеси в таком карбюраторе недостаточно высока.

Известен также карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с главным воздушным каналом, в котором размещена дроссельная заслонка, и систему холостого хода, включающую дозирующую иглу с коническим наконечником, в котором выполнен осевой канал с входным и выходным отверстиями (SU 926342 A1, F 02 M 7/22, 1982).

Такой карбюратор обеспечивает более высокую эффективность работы двигателя за счет улучшения приемистости двигателя на переходных режимах. Однако в таком карбюраторе также не достигается высокая гомогенизация топливовоздушной смеси.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному является карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с выполненным в нем главным воздушным каналом, в котором размещена дроссельная заслонка, систему холостого хода с подводящим каналом, расположенным в зоне действия дроссельной заслонки и связанным с топливовоздушной системой, и размещенный в корпусе карбюратора регулировочный винт качества смеси с выполненным в нем сквозным каналом со ступенчато уменьшающейся от входного к выходному отверстиям площадью проходного сечения, который своим входным отверстием соединен с линией подвода воздуха из атмосферы, а его выходное отверстие сообщено со смесительной камерой карбюратора через калиброванное отверстие системы холостого хода (RU 2136939 Cl, F 02 M 23/12, 1999). Ступенчатые участки сквозного канала регулировочного винта качества смеси в этом карбюраторе размещены соосно один относительно другого, а линия подвода воздуха из атмосферы сообщена непосредственно с атмосферой.

В этом карбюраторе обеспечивается более высокая степень гомогенизации потока топливовоздушной смеси. Благодаря ультразвуковым колебаниям дополнительного турбулентного потока воздуха, формирующегося у выходного отверстия сквозного канала регулировочного винта качества, улучшается процесс измельчения топливовоздушной смеси, что повышает КПД двигателя и уменьшает токсичность выхлопных газов. Однако этот карбюратор недостаточно эффективен, поскольку достигаемая в нем степень гомогенизации топливовоздушной смеси все еще недостаточна, что не позволяет получить наименьшую концентрацию вредных веществ в выхлопных газах, в особенности на рабочих режимах двигателя.

Задача, решаемая изобретением в части способа, состоит в создании способа подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания, свободного от недостатков способа-прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением в части способа, заключается в улучшении гомогенизации топливовоздушной смеси.

Задача, решаемая изобретением в части устройства, заключается в создании карбюратора для двигателя внутреннего сгорания, свободного от недостатков устройства-прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением в части устройства, заключается в повышении эффективности работы карбюратора за счет улучшения гомогенизации приготавливаемой в карбюраторе топливовоздушной смеси, следствием чего является уменьшение концентрации вредных веществ в выхлопных газах.

В части способа указанный технический результат достигается тем, что в способе подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания, включающем подачу в смесительную камеру карбюратора потока топливовоздушной смеси и основного потока воздуха, формирование дополнительного турбулентного потока воздуха в сквозном ступенчатом канале регулировочного винта качества смеси, направленного под углом к потоку топливовоздушной смеси, и гомогенизацию топливовоздушной смеси дополнительным турбулентным потоком воздуха, обеспечивают наложение на ультразвуковую частоту колебаний частиц дополнительного турбулентного потока воздуха высших гармонических составляющих путем его предварительной фильтрации и изменения угла прохождения воздуха в сквозном ступенчатом канале регулировочного винта качества смеси.

Указанный выше технический результат в части способа обеспечивается всей совокупностью существенных признаков заявленного способа подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания.

Подачу топливовоздушной смеси осуществляют через регулируемое калиброванное отверстие системы холостого хода и/или через распылитель главной дозирующей системы. Основной поток воздуха подают через дроссельную заслонку. Дополнительный турбулентный поток воздуха формируют после предварительной фильтрации в сквозном ступенчатом канале регулировочного винта качества, обеспечивая в нем изменение угла прохождения воздуха.

В части устройства указанный технический результат достигается тем, что в карбюраторе для двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с выполненным в нем главным воздушным каналом, в котором размещена дроссельная заслонка, систему холостого хода с подводящим каналом, расположенным в зоне действия дроссельной заслонки и связанным с топливовоздушной системой, и размещенный в корпусе карбюратора регулировочный винт качества смеси с выполненным в нем сквозным каналом со ступенчато уменьшающейся от входного к выходному отверстиям площадью проходного сечения, который своим входным отверстием соединен с линией подвода воздуха из атмосферы, а его выходное отверстие сообщено со смесительной камерой карбюратора через калиброванное отверстие системы холостого хода, выходной ступенчатый участок сквозного канала регулировочного винта качества смеси размещен с наклоном относительно соседнего с ним ступенчатого участка, а линия подвода воздуха из атмосферы связана с атмосферой через воздухофильтрующий элемент. В качестве воздухофильтрующего элемента может быть использован установленный на корпусе карбюратора воздухоочиститель, выходная полость которого соединена с главным воздушным каналом, при этом линия подвода воздуха из атмосферы своим входным отверстием соединена с выходной полостью воздухоочистителя.

Указанный выше технический результат в части устройства обеспечивается всей совокупностью существенных признаков заявленного карбюратора для двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже показан в разрезе конструктивный вариант выполнения карбюратора.

Карбюратор содержит корпус 1 с главным воздушным каналом (проточным каналом) 2, в котором размещена дроссельная заслонка 3, разделяющая главный воздушный канал 2 на додроссельное 4 и задроссельное 5 пространства, топливовоздушная система включает поплавковую камеру 6, систему каналов 7 с жиклерами 8, распылитель 9 и размещенный в главном воздушном канале диффузор 10. На корпусе карбюратора 1 установлен воздухоочиститель 11, выходная полость которого соединена с главным воздушным каналом 2 и системой каналов 7. Система холостого хода включает по меньшей мере один подводящий канал 12, расположенный в зоне действия дроссельной заслонки 3 и связанный с топливовоздушной системой, и регулировочный винт качества смеси 13 с наконечником конической или цилиндрической формы. В регулировочном винте качества смеси 13 выполнен сквозной канал 14, преимущественно цилиндрической формы, со ступенчато уменьшающейся от входного 15 к выходному 16 отверстиям площадью проходного сечения. Количество ступеней сквозного канала 14 может быть равно двум, трем и более (на чертеже показано две ступени). Выходное отверстие 16 сообщено со смесительной камерой карбюратора (задроссельным пространством 5) через калиброванное отверстие 17. Входным отверстием 15 сквозной канал 14 соединен с линией подвода воздуха из атмосферы 18, входное отверстие которой соединено с воздухофильтрующим элементом. В качестве воздухофильтрующего элемента может быть использован воздухоочиститель 11 (как это показано на чертеже). Воздухофильтрующий элемент мохет быть выполнен и в виде отдельного конструктивного элемента, например, на основе полимерных волокон. Выходной ступенчатый участок сквозного канала 14, заканчивающийся выходным отверстием 16, размещен с наклоном относительно соседнего с ним ступенчатого участка сквозного канала 14, преимущественно под углом от 1 до 5^o. Длина выходного ступенчатого участка сквозного канала 14 составляет преимущественно от 10 до 12 мм, а диаметр - от 0,8 до 1,2 мм. Длина соседнего с ним ступенчатого участка составляет преимущественно от 24 до 38 мм, а диаметр от 1,8 до 2,2 мм.

Реализация способа раскрыта в описании работы карбюратора.

Он работает следующим образом. В смесительную камеру (задроссельное пространство 5) подается поток топливовоздушной смеси через регулируемое калиброванное отверстие 17, каналы 12 системы холостого хода и/или через распылитель 9 топливовоздушной (главной дозирующей) системы и основной поток воздуха, проходящий через воздухоочиститель 11, воздушную заслонку (на чертеже не показана) и дроссельную заслонку 3. Одновременно через линию подвода воздуха из атмосферы 18 подается предварительно отфильтрованный воздухоочистителем 11 дополнительный поток воздуха, который проходит через входное отверстие 15 и соответственно через ступенчатый участок сквозного канала 14, имеющий наибольшее проходное сечение, и через выходной ступенчатый участок сквозного канала 14, имеющий наименьшее проходное сечение. За счет углового излома пути воздушного потока происходит его дополнительное завихрение. При прохождении такого уплотненного скоростного дополнительного потока воздуха через сквозной канал 14 у выходного отверстия 16 формируется дополнительный турбулентный поток воздуха, частота колебаний частиц в котором помимо составляющих ультразвукового диапазона содержит высшие гармонические составляющие, образование которых обусловлено разностью пути отфильтрованного воздушного потока при отражении от стенок ступенчатых участков сквозного канала 14, размещенных с наклоном один относительно другого. При этом формирование высших гармонических составляющих связано не только с несоосностью выходного ступенчатого участка сквозного канала 14 по отношению к соседнему ступенчатому участку, но и с однородностью и чистотой воздушного потока, в котором должны отсутствовать твердые частицы, размер которых превышает по крайней мере 15 мкм (последнее и обеспечивает воздухофильтрующий элемент). Дополнительный поток воздуха направляется под углом к потоку топливовоздушной смеси, гомогенизируя последний.

Благодаря возникающим колебаниям дополнительного турбулентного потока воздуха с высшими гармоническими составляющими создается режим наиболее оптимального перемешивания топлива и воздуха и испарения жидкой фазы топлива и увеличивается степень измельчения топливовоздушной смеси. В задроссельном пространстве 5 при этом резко снижается пленочно-капельная фракция топливовоздушной смеси. Это приводит к наиболее эффективному сгоранию топлива и значительному уменьшению содержания вредных веществ - монооксида углерода (CO) и углеводорода (CH) в выхлопных газах.

Пример реализации. Карбюратор установлен на двигателе автомобиля ВАЗ 2106. Карбюратор содержит регулировочный винт качества смеси 13 с коническим наконечником, выходной ступенчатый участок сквозного канала 14 которого имеет длину 11 мм, диаметр 1 мм и наклонен под углом 3^o к соседнему ступенчатому участку, имеющему длину 25 мм и диаметр 2 мм. В качестве воздухофильтрующего элемента использован штатный воздухоочиститель 11, установленный на корпусе карбюратора. При испытаниях на стенде с беговыми роликами выброс CO составил 34,6 г/исп, выброс CH составил 9,8 г/исп при расходе топлива 10,8 л/100 км. На холостом ходу при частоте вращения 850 мин^-1 концентрация CO составила 0,1%.

Способ подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания, выполненный в соответствии с изобретением, обеспечивает наибольшую степень гомогенизации топливовоздушной смеси.

Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, выполненный в соответствии с изобретением, имеет более высокую эффективность по сравнению с аналогичными известными карбюраторами, обеспечивая уменьшение содержания в выхлопных газах вредных веществ, в особенности моноокиси углерода, выброс которого снижается по меньшей мере в 1,5 раза.

Изобретение относится к области двигателестроения. Технический результат заключается в улучшении гомогенизации топливовоздушной смеси и повышении эффективности работы карбюратора за счет улучшения гомогенизации приготавливаемой в карбюраторе топливовоздушной смеси, следствием чего является уменьшение концентрации вредных веществ в выхлопных газах. При приготовлении топливовоздушной смеси формируют в сквозном канала (14) регулировочного винта качества смеси (13) после предварительной фильтрации дополнительный турбулентный поток воздуха, обеспечивая в сквозном канале (14) изменение угла прохождения воздуха. В сквозном канале (14) площадь проходного сечения уменьшается от входного (15) к выходному (16) отверстиям. Входным отверстием (15) сквозной канал (14) соединен с линией подвода воздуха из атмосферы (18). Ее входное отверстие соединено с воздухофильтрующим элементом, например воздухоочистителем (11). Выходной ступенчатый участок сквозного канала (14) размещен с наклоном относительно соседнего с ним ступенчатого участка, преимущественно под углом от 1 до 5^o. У выходного отверстия (16) формируется дополнительный турбулентный поток воздуха, частота колебаний частиц в котором содержит высшие гармонические составляющие. Это приводит к наиболее эффективному сгоранию топлива и значительному уменьшению содержания CO и CH в выхлопных газах. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания, включающий подачу в смесительную камеру карбюратора потока топливовоздушной смеси и основного потока воздуха, формирование дополнительного турбулентного потока воздуха в сквозном ступенчатом канале регулировочного винта качества смеси, направленного под углом к потоку топливовоздушной смеси, и гомогенизацию топливовоздушной смеси дополнительным турбулентным потоком воздуха, отличающийся тем, что обеспечивают наложение на ультразвуковую частоту колебания частиц дополнительного турбулентного потока воздуха высших гармонических составляющих путем его предварительной фильтрации и изменения угла прохождения воздуха в сквозном ступенчатом канале регулировочного винта качества смеси. 2. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с выполненным в нем главным воздушным каналом, в котором размещена дроссельная заслонка, систему холостого хода с подводящим каналом, расположенным в зоне действия дроссельной заслонки и связанным с топливовоздушной системой, и размещенный в корпусе карбюратора регулировочный винт качества смеси с выполненным в нем сквозным каналом со ступенчато уменьшающейся от входного к выходному отверстиям площадью проходного сечения, который своим входным отверстием соединен с линией подвода воздуха из атмосферы, а его выходное отверстие сообщено со смесительной камерой карбюратора через калибровочное отверстие системы холостого хода, отличающийся тем, что выходной ступенчатый участок сквозного канала регулировочного винта качества смеси размещен с наклоном относительно соседнего с ним ступенчатого участка, а линия подвода воздуха из атмосферы связана с атмосферой через воздухофильтрующий элемент. 3. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания по п.2, отличающийся тем, что в качестве воздухофильтрующего элемента использован установленный на корпусе карбюратора воздухоочиститель, выходная полость которого соединена с главным воздушным каналом, при этом линия подвода воздуха из атмосферы своим входным отверстием соединена с выходной полостью воздухочистителя.