Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02M25/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к карбюраторным двигателям, работающим на обедненной горючей смеси.

Цель изобретения - повышение надежности, а также снижение эксплуатационного расхода топлива.

На фиг. 1 изображена система питания; на фиг, 2 - схема начального положения корпуса форсунки паров топлива в главном проточном канале карбюратора.

Система питания содержит карбюратор 1 с корпусом 2, топливный бак 3, топливный насос 4, воздухоочиститель 5. В корпусе 2 карбюратора 1 размещены главный проточный канал 6 с воз- душньй заслонкой 7, диффузором 8 и дроссельной заслонкой 9, герметичная топливная камера 10с паровым пространством 11 и заполненной до определенного уровня топливом топливной полостью 12. В корпусе 2 карбюратора 1 размещены также сие-, тема холостого хода и переходная система, на чертеже не показаны, аналогичные системам в современных отечественных карбюраторах, главная дозирующая система с топливным жиклером 13, воздушным жиклером 14 меньшей пропускной способности, чем в современных отечественных карбюраторах, и распылителем топлива 15, экономайзер карбюратора с подпружиненным клапаном 16, топливным жиклером 17. Экономайзер карбюратора имеет электропривод, состоящий из корректорного электровыключателя, один регулировочный контакт 18 которого расположен в рычаге 19 привода управления дроссельной заслонкой 9 карбюратора 1, другой электроизолированный диэлектриком 20 контакт 21 расположен-рядом на корпусе 2 карбюратора 1, электромагнитного исполнительного механизма 22 открытия клапана 16 экономайзера. Электромагнитный исполнительный механизм 22 соединен с корректорным электровыключателем контактами 18, 21, с элёктровыключателем 23 электропривода экономайзера карбюратора, предназначенного для принудительного выключения электропривода экономайзера и расположенного в кабине водителя. Электропривод экономайзера карбюратора 1 соединен с системой электропитания двигателя и имеет сигнализационную электролампочку 24, расположенную на панели приборов в кабине водителя и предназначенную для оповещения водителя о начале работы двигателя автомобиля на обогащенной горячей смеси.

Параллельно к электромагнитному исполнительному механизму 22 экономайзера

карбюратора 1 подсоединен электромагнитный исполнительный механизм 25 клапана. 26 перекрытия магистрали 27 сообщения парового пространства 11 топ- ливной камеры 10 карбюратора 1 с паровым пространством 28 топливного бака 3. Магистраль 27 соединена в паровом пространстве 28 топливного бака 3 с эластичным шлангом 29, выполненным в виде спирали, 0 накрученной на стояк 30 топливопровода 31. Эластичный спиральный шланг 29 соединен с трубкой 32 забора паров топлива из пространства 28 топливного бака 3. Трубка 32 размещена на поплавке 33, имеющем о 5 центральной части его корпуса отверстие для его размещения на стояке 30. Стояк 30 служит направляющим для поплавка 33, который может быть элементом указателя уровня топлива 34 в топливном баке 3. Топ- 0 ливный бакЗ имееттопливозаливную горловину 35 и капал 36 сообщения парового пространства 28 топливного бака 3 с атмосферой. Канал 36 имеет воздухоочиститель 37 и подпружиненный клапан 38, предотв5

ращающий выход паров топлива из топливного бака 3 в атмосферу и открывающий канал 36 при заборе из топливного бака 3 топлива 34 и паров топлива из парового пространства 28 топливного бака 3.

0 Паровое пространство 11 топливной камеры 10 карбюратора 1 сообщено с главным воздушным каналом 6 карбюратора дополнительным каналом 39, плоскость воздухо- заборного отверстия 40 которого

5 расположе на перпендикулярно вектору скорости полного напора воздуха 41 в главном воздушном канале 6 карбюратора 1.

Для поддержания необходимого разрежения в свободной от топлива полости 11

0 топливной камеры 10 и для приготовления горючей смеси обедненного состава по сравнению с составом горючей смеси, приготовляемой современными отечественными карбюраторами на всех режимах работы

5 двигателя, в карбюраторе 1 системы питания имеется отверстие (основной канал) 42 сообщения парового пространства 11 топ- ливной камеры 10 с главным проточным каналом 6 карбюратора 1.

0 Корпус основного канала 42 расположен над воздушной заслонкой 7 в главном проточном канале 6 карбюратора 1, корпус его выполнен в виде полого цилиндра или может иметь другую форму с аэродинэмиче5 ским профилем, имеет выходное окно (фор сунку) 43 паров топлива в главном проточном канале 6 карбюратора 1. Основной канал 42 сообщения с корпусом и выходным окном 43 является одновременно регулятором давления. (Плоскость отверстия

43 форсунки паров топлива основного канала 42 в исходномначэльном положении расположена параллельно вектору скорости Полного напора воздуха 41 в главном проточном канале 6 карбюратора 1. Корпус ос- новного канала 42 сообщения свободно размещен в стенке канала б карбюратора 1, fero заборноеотверстие 44 паров топлива из топливной камеры 10 карбюратора 1 и топливного бака 3 расположено в паровом про- Странстве 11 топливной камеры 10 карбюратора, другой сплошной конец 45 корпуса основного канала 42 сообщения имеет выход из корпуса главного проточного канала 6 карбюратора 1. Рычаг 46 вместе е корпусом форсунки 43 имеет Г-образную форму, К концу плеча рычага 46 шарнирно подсоединены пружинг 47 и IUTOK 48 регулировочного пневмодиэфрагменного механизма 49, одна полость 50 которого Обобщена с атмосферой, другая полость 51 каналом 52 сообщена с полостью (горловиной) диффузора 8. имеющей наименьшую пропускную способность. Механизм 49 может быть сооба ен с поддроссельным про- Странством канала 6.

Корпус основного канала 42 в местах Свободного расположения в стенке главного воздушного канала 6 карбюратора должен иметь уплотнительные сальники для избежания подсоса паров топлива из топливной камеры 10 карбюратора и атмосферного воздуха в местах свободного расположения корпуса канала 42 (на чертежах не показаны). Для ограничения перво- начального нулевого угла и наибольшего, определенного 45-60°, такого же, как у эхоност.ата современных отечественных карбюраторов, расположения плоскости окна (форсунки) 43 паров топлива к вектору скорости полного напора воздуха 41 в главном проточном канале 6 карбюратора рычаг 46 корпуса основного канала 42 должен иметь ограничители (на чертежах не показаны).

Топливный жиклер 17 экономайзера карбюратора должен быть меньшей пропускной способности, чем топливные жиклеры в отечественных современных карбюраторах.

Карбюратор данной системы питания должен иметь ускорительный насос диаф- рагменного типа.

Воздухоочиститель 5 главного воздуш- нрго канала 6 карбюратора 1 должен быть без фильтрующего элемента.

Дополнительный канал сообщения свободной от топлива полости 1 топливной камеры 10 карбюратора с главным воздушным каналом 6 карбюратор.) имеот поздуш- ный жиклер 53.

Магистраль 27 сообщения парового пространства 11 топливной камеры 10 карбюратора 1 с паровым пространством 28 топливного бака 3 имеет жиклер 54 паров топлива, расположенный в выходном отпер- стии магистрали 27 в паровое пространство 11 топливной камеры 10 карбюратора 1.

Пропускная способность жиклера 53 должна быть определенной и меныле пропускной способности жиклера 54 и гораздо меньше пропуск-ной способности основного канала 42, выполненного с возможностью изменения угла положения плоскости своего выходного окна - форсунки 43 паров топлива относительно вектора скорости полного напора воздуха 41 в главном воздушном канале 6 карбюратора.

Жиклер 54 паров топлива магистрали 27 имеет также определенную пропускную способность. «

Определенная расчетная пропускная способность жиклера 53,54 необходима для поддержания в топливной камере 10 определенного разрежения в зависимости от изменения положения плоскости выходного отверстия форсунки 43 паров топлива для дозирования определенного количества топлива, чтобы карбюратором 1 приготовлялась горючая смесь обедненного оптимального состава по сравнению с составом горючей смеси, приготовляемым современными отечественными карбюраторами, для работы двигателя в зависимости от сочетания скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя и для холостого режима работы двигателя, так же это будет зависеть от скорости полного напора воздуха в области отверстия форсунки 43 паров топлива и в диффузоре 8 карбюратора 1,

Выходное отверстие с воздушным жиклером 53 дополнительного канала 39 должно быть расположено на определенной высоте над уровнем топлива 55 в топливной камере 10 карбюратора и примерно высота расположения жиклера 53 должна быть 1.5-2,5 мм.

Подпружиненный сердечник электромагнитного исполнительного механизма 22 открытия клапана 16 экономайзера карбюратора 1 выполнен как одно целое со штоком 56, воздействующим на клапан 16 экономайзера.

Магистраль 27 имеет пламягасительный прибор 57.

Топливозаливная горловина 35 имеет крышку с выпускным предохранительным

клапаном паров топлива( на чертежах не показан).

Работа системы питания происходит следующим образом.

Перед пуском двигателя необходимо убедиться, что злектровыключатель 23 находится во включенном положении.

Система пуска холодного двигателя карбюратора системы питания аналогична современным карбюраторам и пуск холодного двигателя аналогичен современным.

Так как карбюратором системы питания приготовляется горючая смесь более обедненного состава, чем в современных отече- ственных, а для полного сгорания обедненной горючей с достаточной скоростью, что позволяет получать от двигателя определенную заданную мощность, к основной обедненной смеси, приготовляемой карбюратором, добавляются пары топлива из топливной камеры 10 карбюратора 1 на режимах холостого хода, малых и средних нагрузках работы двигателя. При полных нагрузках работы двигателя к обедненной смеси, приготовляемой карбюратором сие- темы питания, добавляются пары топлива из топливного бака 3 автомобиля.

При работе двигатепя на холостом режиме в карбюраторе 1 системы питания плоскость выходного окна 43 - форсунки паров топлива основного канала 42 сообщения свободной от топлива полости 11 топ- пивной камеры 10 карбюратора 1 с главным воздушным каналом 6 карбюратора 1 расположена, под-действием натяжения пружины на рычаг, параллельно вектору скорости полного напора воздуха 41 в главном воз- душном канале 6 карбюратора 1. а так как дополнительный канал сообщения имеет воздухозаборное отверстие, плоскость которого расположена перпендикулярно вектору скорости полного напора воздуха 41 в главном проточном канале 6 карбюратора 1, а также имеет воздушный жиклер 53 определенной пропускной способности меньшей гораздо, чем пропускная способность жиклера 54 магистрали 27 сообщения сво- бодной от топлива полости 28 топливного бака 3 со свободной от топлива полостью 11 топливной камеры 10 карбюратора 1. и магистраль 27 на холостом режиме работы двигателя перекрыт электромагнитным клапаном 26. Жиклер 53 также гораздо меньшей пропускной способности основного канала 42 сообщения. Ввиду всего этого, за счет определенной скорости полного напора воздуха 41 в главном воздушном кана- ле 6 карбюратора 1, в свободной от топлива полости 11 топливной камеры 10 карбюратора 1 создается определенное разрежение, большее чем у современных отечественных карбюраторах и при определенной пропускной способности топливных жиклеров главной дозирующей системы карбюратора без изменения пропускной способности воздушных и топливных жиклеров системы холостого хода карбюратора 1 системы питания, такой же пропускной способности, как и применяемых в карбюраторах в настоящее время, системой холостого хода карбюратора системы питания приготовляется горючая смесь более обедненного состава, чем на современных отечественных карбюраторах.

Обороты коленчатого вала двигателя при таком режиме работы двигателя, при данной системе холостого хода карбюратора 1, падают до минимальных, примерно 1,5-2,0 об/с, но двигатель работает устойчиво, хорошо набирает обороты при резком открытии дроссельной заслонки 9 и не глохнет при резком закрытии ее.

Устойчивая работа двигателя при столь малых оборотах коленчатого вала двигателя на холостом режиме работы двигателя обеспечивается за счет поступления на этом режиме работы двигателя паров топлива (легких фракций топлива) из топливной камеры 10 карбюратора по основному каналу 42 через окно - форсунку 43 паров топлива в корпусе канала 42 в главный проточный канал 6 карбюратора и далее к цилиндрам двигателя, а так как легкие фракции топлива сгорают с большей скоростью, чем остальные фракции горючей смеси, и так как пары топлива из топливной камеры 10 карбюратора способствуют более равномерному распределению горючей смеси в цилиндрах двигателя, то вся обедненная горючая смесь, приготовляемая системой холостого хода карбюратора 1 данной системы питания, сгорает полностью и с достаточной скоростью. Содержание СО в отработавших газах автомобиля при этом почти равно 0.

Чтобы обеспечить нормальное давление масла в системе смазки автомобиля, необходимо увеличить передаточное число привода масляного насоса и далее в масляном насосе необходимо установить редук- ционный клапан, чтобы на больших оборотах коленчатого вала двигателя давление масла было определенным расчетным.

Остальные устройства системы холостого хода карбюратора 1 данной системы питания остаются без изменения, как на современных.

Все это доказано на практике при проведении эксперимента с карбюратором К-88 AM на двигателе автобуса ЛАЗ-695.

При малых и средних нагрузках работы двигателя, по мере увеличения открытия дроссельной заслонки 9 карбюратора 1 и

увеличении оборотов коленчатого вала дви- гатоля, увеличивается и скорость полного напора воздуха 41 в главном воздушном канале б карбюратора 1, увеличивается и раз эежение в диффузоре 8.

Главной дозирующей системой карбюратора начинается дозирование топлива через топливный жиклер 13 и распылитель тогпива 15.

Одновременное повышением разрежения в диффузоре 8, которое по каналу 52 передается в полость 51 регулировочного пнезмодиафрагменного механизма 49, ко- тор ли штоком 48, преодолевая силу натяжения пружины 47. воздействуя на двуплечий рыч.эг 46 корпуса основного канала 42 сооб- щек ия свободной от топлива полости 11 топливной камеры 10 с главным воздушным каналом 6 карбюратора 1 и разворачивая корпус основного канала 42 сообщения, уве/ичивает и угол положения плоскости выходного окна - форсунки 43 паров топлива относительно вектора скорости полного напора воздуха 41 в главном воздушном кангле 6 карбюратора 1.

. Таким образом, с увеличением оборотов коленчатого вала двигателя, несмотря на то, что увеличивается разрежение в главном воздушном канале 6 карбюратора 1, в свободной от топлива полости 11 топливной камеры 10 карбюратора 1 поддерживается

опре

деленное расчетное разрежение.

лавной дозирующей системой карбю- ратоэа 1 дозируется такое количество топлива, чтобы на этом режиме работы двигутеля карбюратором приготовлялась горючая смесь обедненного состава по с приготовляемой отечественными карбюраторами в настоящее время, к обедненной горючей смеси добавляются пары .топлива из топливной камеры 10 карбюратора I, которых на этом режиме работы двигателя хватает для полного сгорания обедненной горючей смеси с достаточной скоростью и для поддержания двигателем на этом режиме работы определенной за- даннрй мощности.

Г ри дальнейшем открытии дроссельной заслонки 9, в определенный момент, что соответствует определенному расстоянию от кромки дроссельной заслонки 9 до стенки смесительной камеры карбюратора, когда должен открыться клапан 16 экономайзера карбюратора 1, контакты 18, 21 корректорного электровыключателя замкнутся, включится электроцепь электропривода эконсмайзера карбюратора и включится электромагнитный исполнительный механизм 25 клапана 26 перекрытия магистрали 27 сообщения свободной от топлива полости 11 топливной камеры 10 карбюратора 1 со свободной от топлива полостью 28 топливного бака 3 данной системы питания, включится и исполнительный электромаг- 5 нитный механизм 22 экономайзера карбюратора. Одновременно откроются клапан 16 экономайзера карбюратора и клапан 26 перекрытая магистрали 27.

Пары топлива из топливного бакз 3 дэн- 0 ной системы питания поступят через жиклер 54 паров топлива в свободную от топлива полость 11 топливной камеры 10 карбюратора 1. Разрежение в топливной камере 10 карбюратора несколько уменьшит5 ся и дополнительное топливо через открытый клапан 16, который открывается под действием штока 56 электромагнитного исполнительного механизма 22, через жиклер 17. который имеет меньшую пропуск0 ную способность, чем в современных отечественных карбюраторах, поступит к топливу, дозируемому главной дозирующей системой карбюратора. Горючая смесь, приготовляемая карбюратором данной системы

5 питания, несколько обогатится на полных нагрузках работы двигателя, но горючая смесь, приготовляемая карбюратором данной системы питания, будет несколько определенного обедненного состава, чем

0 горючая смесь, приготовляемая современными отечественными карбюраторами на режиме полных нагрузок работы дцмглтеля. К горючей смеси, приготовляемой карбюратором 1 данной системы питания, на

5 режиме полной нагрузки работы двигателя добавляются пары топлива из топливного бака 3, которые через жиклер 54 паров топлива, через свободную от топлива полость 11 топливной камеры 10 карбюратора 1. по

0 основному каналу 42 сообщения из окна - форсунки 43 поступят в главный воздушный канал 6 карбюратора и далее к цилиндрам двигателя, добавляясь к парам топлива, поступающим из топливной камеры 10 карбю5 ратора 1 и способствуя полному сгоранию обедненной на определенную величину горючей смеси, приготовляемой карбюратором на полной нагрузке работы двигателя, с достаточной скоростью, что способствует

0 поддержанию двигателем определенной заданной мощности на этом режиме работы. Работа переходной системы и системы карбюратора при резком открытии дроссельной заслонки 9 аналогична работе в оте5 чественных карбюраторах в настоящее время.

На практике давно доказано, что карбюраторы с экономайзером более экономичны по дозированию топлива, чем карбюраторы с эконостатом, поэтому карбюратор данной

системы питания с электроприводом при внешнем расположении контактов 18, 21 (надо заметить, что расстояние между контактами 18, 21 соответствует расстоянию от кромки дроссельной заслонки 9 до стенки смесительной камеры карбюратора 1, что должно также соответствовать моменту открытия клапана 16 экономайзера карбюратора) обладает более высокими эксплуатационными качествами, чем современные отечественные карбюраторы.

Регулировочным .электроконтактом 18, расположенным в рычаге 19 привода управления дроссельной заслонкой 9 карбюратора 1, можно быстро корректировать момент открытия клапана экономайзера карбюратора в реальных условиях эксплуатации автотранспорта.Регулировочным электроконтактом 18 корректируется одновременно момент открытия клапана 26 перекрытия магистрали 27 сообщения парового пространства 11 топливной камеры 10 карбюратора паровым пространством 28 топливного бака 3 в реальных условиях эксплуатации автотранспорта, а именно от изменения атмосферных условий, влияющих на мощность двигателя, а также от изменения других внешних условий, влияющих на нагрузку двигателя, например, при переводе автотранспорта с одного маршрута на другой с изменением рельефа местности, при работе автотранспорта на местности, расположенной на значительной высоте над уровнем моря и так далее.

Как выявлено из практики эксплуатации автобусов ЛАЗ, что для хорошего запуска холодного двигателя автомобиля не обязательно сообщать топливную камеру карбюратора с атмосферой, когда двигатель автомобиля не работает, а для этого необхо- димф воздухоочиститель устанавливать не на карбюраторе, а рядом с двигателем на корпусе автомобиля в подкапотном пространстве. При этом главный воздушный канал карбюратора имеет направляющий патрубок, соединенный гофрированным шлангом ,с воздухоочистителем, при этом гофрированный шланг должен иметь прогиб ниже горизонтальной линии, проведенной от патрубка карбюратора до нижней кромки выходного патрубка воздухоочистителя. В результате этого пары топлива, поступающие из топливной камеры карбюратора, скапливаются и конденсируются в гофрированном шланге, а не всасывающем тракте двигателя возле впускных клапанов. При этом возникает возможность для снижения высоты капота двигателя автомобиля, что важно для легковых автомобилей.

Корректировка момента открытия клапана экономайзера карбюратора в реальных условиях эксплуатации автотранспорта дает значительное снижение эксплузтационного расхода топлива автотранспортом, а также корректировка момента открытия клапана перекрытия трубопровода паров топлива из топливного бака в данной системе питания даст дополнительное снижение

эксплуатационного расхода топлива автотранспортом. Корректировка производится, исходя из данных, накопленных в процессе эксплуатации автотранспорта в реальных условиях,

Основной канал 42 сообщения может неподвижно устанавливаться в главном проточном канале 6 карбюратора, тогда плоскость окна - форсунки 43 паров топлива основного канала 42 должна быть расположена параллельно или под определенным углом к вектору скорости полного напора воздуха 41 в канале 6 карбюратора, и корректорный электровыключатель должен быть выполнен так, чтобы электромагнитный клапан перекрытия магистрали 27 данной системы питания мог открываться на определенную величину раньше, чем электромагнитный исполнительный механизм откроет клапан экономайзера карбюратора.

На холостом режиме и на режиме полной нагрузки работы двигателя в значительной степени снижается выброс вредных веществ отработавших газов автотранспорта в атмосферу, и двигатель при данной системе питания становится более экологически чистым.

Формула изобретения 1. Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливный бак, насос, воздухоочиститель, корпус карбюратора с топливной камерой и главным проточным каналом, дроссельную заслонку карбюратора с рычагом привода управления последней, канал

сообщения парового пространства топливной камеры с главным проточными каналом, магистраль сообщения парового пространства топливного бака с паровым пространством топливной камеры, клапан

перекрытия магистрали и привод клапана, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, привод клапана снабжен электромагнитным исполнительным механизмом, .связанным с системой

электропитания двигателя и снабженным выключателем с контактами, один из которых расположен на рычаге привода управления дроссельной заслонкой, а другой - на корпусе карбюратора.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена форсункой паров топ- гива с поворотным корпусом, размещенным в главном проточном канале и (ыполненным с отверстием сообщения по- 5 поворотным корпусом форсунки, с леднего с паровым пространством топливной камеры.

3. Система по пп. 1 и 2, о т щ а я с я тем, что она снабжена афрагменным регулировочным мом, кинематически связа

поворотным корпусом форсунки,

3. Система по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что она снабжена иневмоди- афрагменным регулировочным механизмом, кинематически связанным с

Использование: двигателестроение, системы питания с подачей паров топлива, Отсасываемых из топливного бака двигателя, в главный проточный канал карбюратора. Сущность изобретения: система одержит топливный бак 3, насос 4, возду- | оочиститель 5, корпус карбюратора 1 с топ- Дивной камерой 10 и главным проточным )аналом 6, дроссельную заслонку 9 с рыча- Гом управления, канал 39 сообщения пэро47- « вого пространства 11 топливной камеры 10 с каналом 6, магистраль 27 сообщения парового пространства 28 бака 3 с пространством 11 и клапан 26 перекрытия магистрали 27 с приводом. Привод клапана 26 снабжен электромагнитным исполнительным механизмом 25, связанным с системой электропитания двигателя и снабженным выключателем с контактами 18 и 21. Контакт 18 расположен на рычаге 19 привода управления заслонкой 9, а контакт 21 - на корпусе карбюратора 1. Система снабжена форсункой 43 паров топлива с поворотным корпусом, размещенным в канале 6, кинематически связанным с пневмодиаф- рагменным механизмом 49 и выполненным с отверстием (каналом) 42 сообщения канала 6 с паровым пространством 11. 2 э.п. 00 С 27 00 со со о ел 1СЛ ы Фиг.1

фиг.