Изобретение относится к устройству для получения смеси из топлива и воздуха, в частности, для двигателей внутреннего сгорания.
Устройства для получения смеси из топлива и воздуха типов, в которых топливо смешивается с воздухом перед подачей в цилиндр (цилиндры) двигателя, обычно основаны на понижении давления в дросселе в устройстве для всасывания топлива в устройство, и в этом случае устройство известно как карбюратор, или основаны на впрыскивании топлива в воздух, проходящий через устройство.
В целом, известные устройства основаны на одной ступени смешивания топлива и воздуха и ограничены в отношении размера капель и полноты испарения топлива в воздухе, которое они вызывают. Неадекватное испарение и слишком большие размеры капель приводят к наличию в выхлопных газах, выпускаемых из двигателя, несгоревшего и/или не полностью сгоревшего топлива.
В международной заявке WO 97/48897 описано изобретение, на которое ниже делаются ссылки как на "предшествующее изобретение заявителя" и которое включает устройство для получения смеси из топлива и воздуха, имеющее:
первичный канал для воздуха, имеющий вход, регулируемый дроссель и выход;
вторичный канал для воздуха, имеющий входное отверстие и выходное отверстие в первичный канал для воздуха между его регулируемым дросселем и его выходом;
жиклер с изменяющимся отверстием для подачи топлива во вторичный канал для воздуха, причем жиклер имеет раструб и направленную по ходу потока сужающуюся иглу в раструбе для обеспечения изменяемости отверстия посредством осевого движения иглы;
механизм регулирования положения иглы в соответствии с положением регулируемого дросселя в первичном канале для воздуха для регулирования отверстия жиклера,
причем устройство таково, что при его использовании топливо смешивается с воздухом, проходящим во вторичном канале для воздуха, до смешивания с воздухом, проходящим в первичном канале для воздуха, и поток топлива из жиклера соответствует положению регулируемого дросселя.
Задачей настоящего изобретения является дальнейшее усовершенствование этого устройства для смешивания топлива и воздуха.
Изобретение основано на прохождении смеси из топлива и воздуха через испарительный блок с отверстиями, расположенный в устройстве, для повышения степени смешивания топлива с воздухом.
Согласно настоящему изобретению создано устройство для получения смеси из топлива и воздуха, содержащее первичный канал для воздуха, имеющий вход, регулируемый дроссель, установленный на вращающемся валу, и выход, вторичный канал для воздуха, имеющий входное отверстие из первичного канала для воздуха, расположенное между его входом и регулируемым дросселем, и выходное отверстие в первичный канал для воздуха, расположенное между регулируемым дросселем и его выходом, жиклер с изменяемым отверстием для подачи топлива в первичный канал для воздуха, причем жиклер имеет раструб для подачи топлива во вторичный канал для воздуха перед его выходным отверстием, сужающуюся иглу, установленную с возможностью перемещения в направлении к первичному каналу для воздуха и расположенную в раструбе, для обеспечения изменяемости отверстия посредством осевого движения иглы, причем игла расположена поперек первичного канала для воздуха, и ее конец малого диаметра направлен в сторону первичного канала для воздуха, при этом устройство таково, что при его использовании топливо смешивается с воздухом, проходящим по вторичному каналу для воздуха перед смешиванием с воздухом, проходящим по первичному каналу для воздуха, механизм регулирования для регулирования положения иглы в соответствии с положением регулируемого дросселя в первичном канале для воздуха для регулирования отверстия жиклера, и привод для сужающейся иглы, действующий в соответствии с положением дросселя, при этом устройство таково, что когда дроссель открыт, игла двигается назад от раструба жиклера, и поток топлива из жиклера соответствует положению регулируемого дросселя, при этом устройство согласно изобретению содержит испарительный блок с отверстиями, имеющий множество проходящих сквозь блок каналов для воздуха, которые разделяют продольную часть первичного канала для воздуха между точкой впуска топлива и выходом, причем устройство таково, что топливо, воздух, проходящий по вторичному каналу для воздуха, и воздух, проходящий по первичному каналу для воздуха, проходят по каналам для воздуха для смешивания топлива и воздуха, а механизм регулирования содержит кулачковую пластину, установленную на валу, на котором установлен дроссель, и имеющую кулачковую поверхность, с приводом для сужающейся иглы, упирающимся в кулачковую пластину.
Устройство также включает пружину для подъема иглы от раструба жиклера, управляемого кулачковой пластиной при открывании дросселя. Испарительный блок с отверстиями составляет единое целое с элементом, образующим первичный канал для воздуха, причем испарительный блок с отверстиями является элементом, установленным в первичном канале для воздуха. Испарительный блок с отверстиями установлен таким образом, что он может возбуждаться ультразвуковыми колебаниями и может быть установлен в кольце, возбуждаемом ультразвуковыми колебаниями. Каналы в блоке облицованы трубками, возбуждаемыми ультразвуковыми колебаниями.
В устройстве согласно изобретению испарительный блок с отверстиями является цельным блоком, в котором каналы для воздуха сформированы посредством механической обработки или литья. Он может быть образован из множества слоев, предпочтительно, намоткой, причем слои имеют правильные образования, отступающие наружу от каждого слоя, для отнесения его от следующего слоя, при этом образования на каждом слое могут непрерывно продолжаться образованиями на следующем или образования на каждом слое расположены между образованиями на следующем.
Испарительный блок с отверстиями может быть расположен целиком по направлению потока дальше положения средства для подачи топлива. Передняя по ходу потока поверхность испарительного блока с отверстиями выполнена в форме выемки, предпочтительно конуса. Испарительный блок с отверстиями может быть расположен у местоположения жиклера с изменяемым отверстием и отступает от него по ходу потока и иметь, по меньшей мере, одно поперечное отверстие, проходящее от вторичного канала для воздуха к соответствующему одному из каналов для воздуха, проходящему сквозь блок. Причем каждый из каналов имеет поперечное отверстие, проходящее от вторичного канала для воздуха. У части каналов для воздуха отсутствует сообщение со вторичным каналом для воздуха, в результате чего при использовании они не принимают смесь из топлива и воздуха, а часть каналов для воздуха сообщается со вторичным каналом для воздуха только через другие каналы для воздуха.
Игла для подачи топлива проходит в один или более каналов для воздуха в испарительном блоке с отверстиями, и канал (каналы), имеющий поперечное отверстие (отверстия), имеет конфигурацию трубки (трубок) Вентури с самой узкой горловиной (горловинами), расположенной в устье (устьях) поперечного отверстия. Канал (каналы) также имеет создающие турбулентность образования, расположенные по ходу потока после поперечного отверстия (отверстий) для содействия смешиванию топлива с воздухом в каналах. Привод иглы непроницаемо для топлива установлен в обойму иглы и проходит в смазочную камеру, где на него воздействует кулачковая пластина. Игла перемещается в осевом направлении относительно привода иглы и смещается пружиной в направлении первичного канала для воздуха для закрывания выходного отверстия для топлива, ведущего из обоймы иглы в первичный канал для воздуха, посредством зацепления конуса иглы и краев отверстия, причем игла несет кольцо, предназначенное для дополнительного закупоривания отверстия иглой. Обойма иглы имеет удлинение, сообщающееся с первичным каналом для воздуха, и удлинение имеет два выходных отверстия, ведущих из вторичного канала для воздуха в удлинение. Одно из выходных отверстий ведет из ответвления холостого хода вторичного канала для воздуха, имеющего средство для регулирования воздушного потока холостого хода, а второе ответвление, которое в нормальном состоянии открыто, за исключением состояния, когда оно закрывается перекрывающим клапаном при закрывании дросселя. Перекрывающий клапан представляет собой плоский срез на валу дросселя, который предназначен для открывания ответвления когда дроссель открыт.
Для лучшего понимания изобретения типовой вариант его осуществления теперь будет описан на примере со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает вид сбоку в сечении устройства для смешивания топлива с воздухом, соответствующего изобретению.
Фиг.2 изображает в увеличенном масштабе вид сечения привода иглы устройства, показанного на фиг.1, с иглой в закрытом положении.
Фиг.3 изображает подобный вид привода с иглой в открытом положении.
Фиг.4 изображает подобный вид альтернативного варианта выполнения блока с каналами для воздуха.
Фиг.5 изображает вид, подобный показанному на фиг.1, альтернативного варианта выполнения устройства согласно изобретению.
Фиг.6 изображает вид в сечении с торца блока с каналами для воздуха устройства, показанного на фиг.5.
Фиг.7 изображает виды с торца и в перспективе другого альтернативного варианта выполнения блока с каналами для воздуха.
Фиг.8 изображает подобную пару видов еще одного варианта выполнения блока с каналами для воздуха.
Устройство для смешивания топлива и воздуха, показанное на фиг.1, является карбюратором. Оно имеет элемент 1 для прохода воздуха, образующий первичный канал 2 для воздуха с входом 3, регулируемым дросселем 4 и выходом 5. Вход будет при использовании соединяться с воздушным фильтром (не показан), выход будет соединяться с впускным коллектором двигателя (не показан), и дроссель будет соединяться с приводом дросселя (также не показан). Дроссель имеет заслонку 6, установленную на валу 7, с возможностью поворота установленном в корпусе 8, к которому прикреплен элемент 1 для прохода воздуха, и имеющем на одном конце кулачковую пластину 9, в которую упирается привод 10 иглы.
Как дополнительно показано на фиг.2 и 3, привод иглы с возможностью скольжения помещен в обойму 11 иглы, установленную в отверстие 12 в корпусе 8 и уплотненную там парой уплотнительных колец 13. Обойма иглы удерживается фланцем 14, в который упирается колодка 15, при этом колодка удерживается на месте валом 7 дросселя. Между уплотнительными кольцами 13 обойма иглы имеет кольцевую канавку 16, сообщающуюся с внутренним пространством 17 обоймы 11 иглы. Канал 18 для подачи топлива в корпусе сообщается с линией 19 подачи топлива и канавкой 16. Внутреннее пространство обоймы иглы образовано каналом 20, в котором расположен привод 10 иглы с непроницаемым для топлива уплотнением, полученным при помощи уплотнителя 21, расположенного в канавке в нижней части привода. Пружина 22, расположенная в смазочной камере 23, воздействует снизу на фланец 24 привода иглы и увлекает последний через торцевой прилив 25 к кулачковой поверхности 26 вращающейся кулачковой пластины 9. Игла 27 перемещается в осевом направлении обоймы иглы в канале 28 привода 10 иглы. Игла имеет головку 29, размещенную внутри привода. Пружина 30, захваченная приливом 25, перемещает иглу 27 в направлении первичного канала 2 для воздуха. Уплотнитель 31, расположенный на игле, уплотняет ее относительно привода 10. Ствол 32 иглы проходит от привода и имеет на его противоположном конце канавку, содержащую уплотнительное кольцо 33, и крутой конус 34, который может быть посажен во внутреннее отверстие 35 в обойме 11 иглы, при этом уплотнительное кольцо 33 садится непосредственно снаружи на отверстие (см. фиг.2), когда привод иглы смещается кулачком в такой степени, что это вызывает подъем головки 29 и/или уплотнителя от упора 36 привода, с которым она в нормальном положении входит в контакт, как показано на фиг.2.
В нормальном рабочем положении кулачковой пластины 9, как показано на фиг.3, когда привод иглы поднят пружиной 22, головка 29 иглы, уплотнитель 31 и упор 36 удерживаются в контакте, и конус 34 полностью оттянут от отверстия 35. Игла имеет плавно сужающийся профиль 37, проходящий сквозь отверстие от тонкого конца крутого конуса, для изменения степени открытости отверстия для прохождения через него топлива в соответствии с продольным положением иглы. Это положение непосредственно связано с положением дросселя, устанавливаемым кулачком.
Игла заканчивается "оконечностью" 38, которая способствует падению топлива, стекающего по плавному ее сужению, в виде мелких капель.
За отверстием 35 обоймы 11 иглы расположено удлинение 39, имеющее две наружные канавки 40, 41, от которых проходят каналы 42, 43 к расходящемуся наружу раструбу 44 обоймы. Он соответствует подобным образом расширяющемуся отверстию 45 в элементе 1 для прохода воздуха, сообщающемуся с первичным каналом 2 для воздуха.
Вторичный канал 46 для воздуха проходит от первичного канала 2 для воздуха по ходу потока перед дросселем 4. Канал 46 имеет два ответвления 47, 48. Меньшее 47 из них проходит через средство 49 регулировки холостого хода вторичного канала для воздуха к верхней канавке 40, каналы 42 которой сообщаются с узким концом конусного раструба 44. Большее ответвление 48 вторичного канала для воздуха пересекается с каналом, в котором установлен вал 7 дросселя. В точке пересечения вал имеет плоский вырез 50, который совмещается с ответвлением когда дроссель открыт, но закрывает ответвление когда дроссель закрыт при холостом ходе, посредством чего весь вторичный воздух проходит по другому ответвлению. Большее ответвление сообщается с канавкой 41, по которой воздух проходит в каналы 43 и в раструб 44 для смешивания с топливом, дозируемым иглой.
По ходу потока дальше раструба 44 в первичном канале 2 для воздуха расположен блок 51. Он установлен в кольце 52, выполненном из пьезоэлектрического материала, снабженном цепью 53 возбуждения. Блок имеет множество проходящих сквозь него каналов 54 для воздуха, протекающего во впускной коллектор. Они увеличивают турбулентность в воздушном потоке и увеличивают площадь поверхности, на которой топливо может оседать в виде мелких капель в периоды торможения потока, соответствующие тактам сжатия, сгорания и выпуска для одноцилиндрового двигателя.
При работе карбюратора дроссель открыт. Это позволяет игле двигаться назад, из положения, в котором она закрывает отверстие 34. Топливо, которым обычно является бензин, может протекать с расходом, соответствующим открыванию отверстия дросселя. Оно поступает в раструб 44 и смешивается со вторичным потоком воздуха. Этот воздух и топливо, присутствующее в обогащенной и неоднородной смеси, протекают в первичный канал для воздуха. Здесь смесь топлива и воздуха достигает необходимого состава. При входе в каналы 54 однородность улучшается турбулентностью в каналах и наличием большой площади поверхности, на которой топливо может оседать при торможении потока и испаряться (повторно испаряться) при возобновлении потока. Дополнительная турбулентность возникает на выходе из каналов.
На фиг.4 показан альтернативный вариант конструкции блока 51', в котором кольцо 52 не применяется и заменено серией пьезоэлектрических трубок 55, каждая из которых может возбуждаться. Этот блок также имеет коническую вогнутую переднюю по ходу потока поверхность 56, которая стимулирует ламинарное течение в трубках 55. В другом, более простом альтернативном варианте, можно обойтись без пьезоэлектрических элементов, как показано в следующем варианте осуществления изобретения.
На фиг.5 и 6 показан карбюратор, по существу подобный показанному на фиг.1, 2 и 3, за исключением того, что блок 151 расположен так, что он принимает вторичный поток воздуха непосредственно в его каналы 154. Вместо раструба 44 элемент 101 для прохода воздуха имеет вырезанный в нем V-образный паз 144, проходящий вокруг части блока. Блок имеет ряд каналов 160, сообщающихся с пазом 144, для направления вторичного потока воздуха и топлива в часть каналов 1541. Другие каналы 1542 не принимают вторичный поток воздуха. Топливо смешивается с воздухом, протекающим в них, по ходу потока дальше блока 151 вследствие турбулентности воздушных потоков, выходящих из каналов.
Может быть предусмотрен ряд вариантов данного изобретения. Игла может проходить в одно из радиальных отверстий, выровненных относительно нее. Как показано, каналы 154 являются параллельными отверстиями. По меньшей мере каналы 1541, в которые ведут радиальные отверстия, могут иметь форму трубки Вентури в месте стыка с этими отверстиями для содействия поступлению в них вторичного потока воздуха. Кроме того, по ходу потока дальше отверстий каналы могут снабжаться неровностями поверхности для содействия турбулентности воздушного потока и смешиванию протекающих в них топлива и воздуха.
Хотя испарительные блоки 51, 51', 151 являются цельными блоками, в которых каналы сформированы механической обработкой или литьем, альтернативные варианты 251, 351, показанные на фиг.6 и 7, сформированы множеством слоев 2511, 3511. Они выполнены из листового металла и намотаны спиралью. Слои 2511 имеют серию распорок 2512, которые в два раза толще листового металла, примыкают друг к другу и прикреплены к нему, формируя распорки высотой, равной разнесению слоев. Распорки выровнены для получения жесткой конструкции. Слои 3511 имеют подобные распорки 3512, но не примыкающие друг к другу, а входящие в контакт со следующим слоем вершинами 3513, которые прикреплены к следующему слою. Распорки могут ориентироваться под углом к направлению их спиральной намотки для придания воздушному потоку, проходящему через блок, вихревого течения. В качестве альтернативы замотанным распоркам их можно отливать или прессовать.
Изобретение не ограничивается деталями описанного выше варианта его осуществления. Различные альтернативные варианты были определены в приведенном выше описании непосредственно перед описанием чертежей. Кроме того, каналы могут располагаться в разных местах. Как и в предшествующем изобретении заявителя, непосредственная механическая связь между положением иглы и положением дросселя может быть заменена электронным средством управления.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ | 1997 |
|
RU2179652C2 |
КАРБЮРАТОР | 2008 |
|
RU2474721C2 |
Вспомогательная камера сгорания для двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора | 1988 |
|
SU1729301A3 |
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВОМ ПЕРЕКРЫВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА, ВЕНТИЛЯЦИИ И/ИЛИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ, КАБИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2009 |
|
RU2497693C2 |
ГОРЕЛКА С МНОГОЭТАПНЫМ СГОРАНИЕМ ТОПЛИВА В ВОЗДУХЕ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ НИЗКИЙ ВЫБРОС NO (ВАРИАНТЫ), И СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВЫБРОСОВ NO ИЗ ГОРЕЛКИ | 2000 |
|
RU2242674C2 |
БЛОК ПОДАЧИ ТОПЛИВА | 2008 |
|
RU2456469C2 |
МЕМБРАННЫЙ КАРБЮРАТОР | 2004 |
|
RU2294447C2 |
Способ газификации топливной смеси и устройство для его осуществления | 1985 |
|
SU1350376A1 |
ТОПЛИВОВОЗДУШНАЯ ФОРСУНКА (ВАРИАНТЫ ), КАМЕРА СГОРАНИЯ ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ ) И СПОСОБ РАБОТЫ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ ФОРСУНКИ (ВАРИАНТЫ ) | 2013 |
|
RU2621566C2 |
СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЖИДКИМ И ГАЗООБРАЗНЫМ ТОПЛИВОМ | 1995 |
|
RU2101541C1 |
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройству для получения смеси из топлива и воздуха. Изобретение позволяет улучшить смешивание топлива и воздуха. Устройство для получения смеси из топлива и воздуха содержит первичный канал для воздуха, регулируемый дроссель, вторичный канал для воздуха, жиклер с изменяемым отверстием для подачи топлива в первичный канал для воздуха, сужающуюся иглу, установленную с возможностью перемещения в направлении к первичному каналу для воздуха и расположенную в раструбе, механизм регулирования для регулирования положения иглы и привод для сужающейся иглы. Устройство дополнительно содержит испарительный блок с отверстиями, имеющий множество проходящих сквозь блок каналов для воздуха, которые разделяют продольную часть первичного канала для воздуха между точкой впуска топлива и выходом. Устройство таково, что топливо, воздух, проходящий по вторичному каналу для воздуха, и воздух, проходящий по первичному каналу для воздуха, проходят по каналам для воздуха для смешивания топлива и воздуха. Механизм регулирования содержит кулачковую пластину, установленную на валу, на котором установлен дроссель, и имеющую кулачковую поверхность, с приводом для сужающейся иглы, упирающимся в кулачковую пластину. 1 н. и 26 з.п. ф-лы, 8 ил.
WO 9748897 А, 24.12.1997 | |||
Система питания для двигателя внутреннего сгорания | 1989 |
|
SU1746026A1 |
Система питания для двигателя внутреннего сгорания | 1985 |
|
SU1359465A1 |
КАРБЮРАТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1995 |
|
RU2083863C1 |
Устройство для приготовления топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания | 1988 |
|
SU1726833A1 |
US 3814391 A, 04.06.1974 | |||
Привод прокатной клети | 1973 |
|
SU452377A1 |
ДЕСЯТИЧНЫЙ СЧЕТЧИКШСЕООИЭЗНД?! ^W^'l^'l-l'i^,r^-^l^^]'-(.'-^. | 0 |
|
SU374738A1 |
US 4628890 А, 16.12.1986 | |||
US 3966430 А, 29.06.1976 | |||
JP 07269866 А, 20.10.1995 | |||
US 3826235 A, 30.07.1974 | |||
WO 9301406 А, 21.01.1993 | |||
WO 8201746 A, 27.05.1982 | |||
US 4106459 А, 15.08.1978 | |||
US 4295458 A, 20.10.1981 | |||
GB 1190803 A, 06.05.1970. |
Авторы
Даты
2004-11-10—Публикация
1999-06-28—Подача