УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛЙВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ Советский патент 1971 года по МПК F02M9/02 G05D16/16 G05D23/13 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к устройствам для подачи топливовоздушной смеси.

Известны устройства для подачи топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания, преимущественно поршневой, содержащие установленную на всасывающе.м трубонроводе форсунку, подключенную к топливному насосу, и размещенный в корпусе регулирующий клапан со штоком, кинематически связанный с сервоприводом, соединенны.м с выходными соплами каскада струйных элементов, имеющих силовые, уиравляющие и выходные сопла.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что, с целью получения оптимального соотношения топливо-воздух, в трубопроводе установлены датчики температуры, давления и скорости воздуха с преобразователями сигналов в виде .переменного давления, подключенными к управляющим соплам элементов.

Для обеспечения весового расхода топлива независимо от перепада давления на штоке клапана установлена диафрагма, образующая с корпусом две рабочие полости, одна из которых подключена к выходу насоса, а другая-к выходу клапана.

Кроме того, в корпусе клапана установлен датчик температуры топлива с преобразователем сигнала в виде переменного давления, подключенным к управляющим соплам элементов.

Трубопровод снабжен соплом Вептурп и размещенной за ним дроссельной заслонкой, а каскад выполнен по меньщей мере на четырех струйных элементах, первый из которых соединен с преобразователем датчика скорости, выполненного в виде отборов сгатического давления до п в горловипе сопла Вентурп, подключенных к противолежащим управляющим соплам первого элемента, и с нреобразователе.м датчика температуры, выполпенпого в виде капплля 1а п дросселя, иодключеппых к источнику сжатого воздуха п к другим протпволежащим управляюп;им соплам первого элемента, а второй струйный элемент соединен

с преобразователем датчика давления, выполненного в виде отбора статического давления до сопла Вентури, соединенного через второй и третий дроссели с источником сж;атого воздуха и управляющим соилом второго элемеита, а противоиолол ное управляющее сопло соединено с источником сжатого воздуха через четвертый дроссель. Для изменения подачи топлива только при резких колебаниях «агрузки двигателя третий струйный элемент соединен с отбором давления, установленнььм в трубопроводе за дроссельной заслонкой и нодключенным к управляющему сонлу третьего элемента через пятый дроссель и противоположному управляющему соплу через включенные последовательно шестой дроссель и емкость. На фиг. 1 изобрал ена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант устройства для V-образного двигателя. Устройство для подачи тоиливовоздушной смеси в поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит установленную на всасывающем трубопроводе 1 форсунку 2, подключенную к тонливному насосу 3. Трубопровод соединен при помощи болтов 4 с внускным коллектором 5 двигателя. На входе трубопровода установлен фильтр 6 для очистки воздуха и сонло 7 Вентури. Нолость 8 трубопровода образует смесительную камеру, в которой для лучшего перемешивания топлива и воздуха установлен турбулизатор Я выполиенный, например, в виде подвижных или неподвижных лопастей. В нижней части трубопровода устанавлена дроссельная заслонка 10, изменяющая количество поступающей в двигатель тоиливовоздушной смеси. Заслонка размещена на новоротной оси 11, смешенной относительно продольной оси трубопровода так, что пониженное давление в коллекторе 5 стремится закрыть заслонку. Между форсункой 2 и насосом 3 включен размещенный в корнусе 12 регулирующий клапан 13. Корпус кланана соединен при помощи трубопровода 14 с форсункой 2 и трубопровода 15 - с насосом 3, на выходе которого может быть установлен отсечной клапан 16. Корпус 12 выполнен за одно целое с корпусом сервопривода, имеющего рабочие пневматические полости 17 и 18, разделенные между собой диафрагмой 19, установленной на щтоке 20 кланана. В корпусе кланана выполнены входная топливная камера 21, выходная топливная камера 22 и комненсирующая камера 23. Камеры 21 и 22 разделены нерегородкой 24, в которой смонтировано седло 25 клапана 13, регулирующего ноток топлива между ними. Шток 20 кланана с другой стороны соединен с диафрагмой 26, разделяющей камеры 22 и 23. Кланан 13 перемещается под воздействием диафрагмы 19 сервопривода и диафрагмы 26 компенсирующей камеры 23 вследствие перепада давлений в полостях 17 и 18 и камерах 22 и 23. При перемещении Ю1анана 13 изменяется проходное сечение седла 25, вследствие чего регулируется подача топлива к форсунке 2. Нолости 17 и 18 соединены соответственно трубопроводами 27 и 28 с выходными соплами 29 и 30 каскада струйных элементов, соединенных с преобразователями датчиков температуры, скорости и давления воздуха в трубопроводе. Нодача топлива зависит от весового расхода воздуха руются регулятором 31, содержащим каскад из четырех струйных элементов 32-35, каждый из которых соответственно имеет силовое сопло 36-39, первую пару противолежащих управляющих сопел 40-43 и 44-47, вторую пару нротиволежащих управляющих сопел 48-51 и 52-55 и но два выходиых сопла 56- 59 и 60-63. Источник 64 очищенного воздуха, находящегося под избыточным давлением, соединен с подводящим трубопроводом 65 через кланан 66. Силовые сонла 36-39 соединены с трубопроводом 65 при помощи подводящих патрубков 67-70. Выходиые сопла 56 и 60 первого струйного элемента 32 соединены нри номощи патрубков 71 и 72 с управляющими соплами 41 и 45. Выходные сопла 57 и 61 второго струйного элемента 33 соединены при номощи патрубков 73 и 74 с управляющими соплами 42 и 46. Выходные сопла 58 и 62 соедипены при номощи патрубков 75 ;- 7fi управляющими соплами 43 и 47. Выходные сопла 59 и 63 соединены нри номощи трубопроводов 77 и 78 с соплами 29 и 30 каскада струйпых элементов. Регулятор 31 получает сигналы в виде переменного давления от преобразователей датчиков температуры, давления и скорости воздуха. Датчик скорости воздуха с преобразователем содержит сопло Вентури, отбор 79 статического давления до сонла Вентури и отбор 80 статического давления в горловине сопла Вентури. Отбор 79 подключен к управляющему соплу 40 при помощи трубопровода 81 через камеру 82 статического давления и трубопровод 83, а отбор 80 подключен к противоположному управляющему сонлу 44 при номощи трубопровода 84. Датчик температуры воздуха с иреобразователем содержит капилляр 85, расположенный в трубопроводе 1. Один конец капилляра 85 через трубопровод 86 соединен с трубопроводом 65. Второй конец капилляра 85 соединен трубопроводом 87 с управляющим соплом 48, а противоположное сопло 52 подключено к трубопроводу 65 через дроссель 88. Датчик давления воздуха с преобразователем содержит трубопровод 89 со вторым дросселем 90, подключенный к управляющему сонлу 49 второго струйного элемента, и трубопровод 91 с третьим и четвертым дросселями 92 и 93, подключенный к трубопроводу 65 и камере 82 статического давления, соединенной с отбором 79. Управляющее сопло 53 соединепо с трубопроводом 91 при номощи патрубка 94 в точке, расположенной между третьим и четвертым дросселями. Для изменения нодачи топлива только при резких колебаниях нагрузки третий струйный элемент 34 соединен с отбором 95 статического давления, установленным в коллекторе 5. Отбор 95 через трубопровод 96 с пятым дросселем 97 подключен к управляющему соплу 50 и через трубопровод 98 с шесвоположному управляющему соплу 54. Дроссели 97 и 99 выполнены одинаковыми, а комбинация дросселя 99 с емкостью 100 обеспечивает чувствительность устройства только к резким изменепием давления в коллекторе 5.

Устройство для подачи топливовоздушной смеси содержит также датчик температуры топлива с преобразователем, выполненный в виде капилляра 101, расположенного в камере 21. Один конец капилляра 101 соединен с трубопроводом 65, а второй через трубопровод 102-с управляющим соплом 51. Противоположное управляющее сопло 55 соединено с трубопроводом 65 через дроссель 103.

Устройство работает следующпм образом.

При работе двигателя в коллекторе 5 образуется разрежение, и воздух из атмосферы засасывается через фильтр 6 в трубопровод /. Вследствие этого при подаче форсункой 2 топлива в полости 8 образуется топливовоздушная смесь, поступающая в двигатель. Количество смеси определяется положением заслонки 10 и перепадом давления на ней. Для поз,держания оптимального соотношения топливо-воздух в смеси служит регулятор 31, обеспечивающий весовой расход топлива в зависимости от весового расхода воздуха. Очищенный воздух под давлением от источника 64 подводится к СИЛОВЫМ соплам струйных элементов и к определенным датчикам, а тонливо под давлением подается к регулирующему клапану 13. В качестве источника 64 сжатого воздуха может быть использован компрессор с приводом от двигателя. Топливный насос 3 также может приводиться от двигателя. При пуске двигателя насос 3 подает необходимое для этого количество топлива. Кроме этого, регулирующий клапан 13 может бЕять выполнен так, что прп отсутствии управляющего сигпала он пропускает определенное количество топлива, необходимое для иуска. Требуемое обогащение смеси при пуске обеспечивается ручной или автоматической регулировкой положения заслонки 10. Регулятор 31 можно питать от постороннего источника, например воздущного аккумулятора. Возможно применение ка ких-либо других средств, обеспечивающих требуемую подачу топлива при пуске двигателя.

Когда источник 64 сжатого воздуха работает и клапан 66 открыт, то воздух под давлением подводится к силовым соплам 36-39 и вытекает из них. Работа всех струйных элементов аналогична.

При отсутствии разности давлений сигналов, поступающих к управляющим соплам 40-44 и 48-52, поток воздуха из силового сопла 36 поровну делится на потоки, проходящие через выходные сопла 56 и 60, так что сигналы на выходе элемента не будут иметь разности давлений. Одна.ко, если на одну или обе пары противоположных управляющих сопл элемента будут поступать сигналы с разностью давления, то и на выходных соплах 56 и 60 будут различные давления. Если давление в сопле 40 будет больще давления в сопле 44, то давление в выходном соиле 56 будет больще давления в соиле 60. Точно также, если давление в сопле 48 больще давления в сопле 52, то давление в сопле 56 будет больи1е давления в сопле 60. Сопло 7 Вентури с отборами 79 и 80 статического давления выдает сигналы, пропорцпопальные скорости протекающего через него воздуха. Так как через

сопло Вентури ироходпт весь поток воздуха, поступающего в двигатель, то эти сигналы пропорциональны объемному расходу воздуха. Давленне от отборов 79 и 80 передается к уиравляющим соплам 40 и 44 через трубопровод

81, камеру 82 статпческого давления и трубопровод 83, с одной стороны, и трубопровод 84, с другой стороны. Поэтому давленпя, подаваемые к соплам 40 и 44, показывают объемпый расход воздуха двпгателя. При возрастаНИИ расхода воздуха давление в сопле 44 уменьшается по сравнению с давлением в сопле 40, и наоборот. Однако возможно применение других расходомерных устройств, например, трубки Пито-Прандтля. Температура проходящего через трубопровод / воздуха влпяет на вязкость проходящего по капплляру 85 воздуха, в то время как эта температура не влияет на вязкость воздуха, проходящего через дроссель 88. Так как к управляющему соплу

48 подключен второй конец капилляра, то давление на этом сопле зависит от темиературы всасываемого воздуха, а давленне на противолел ащем управляющем сопле 52 не зависит от этого. Перепад давления на этих соплах

зависит от температуры всасываемого воздуха. Если прп определенной температуре воздуха давление в выходных сонлах 56 п 60 одинаково, то изменение температуры в ту или другую сторону вызовет перепад давлсппй на

соплах 56 и 60, и чем бсльще будет отличаться температура от заданной в ту илн другую сторону, тем больще будет изменяться перепад давлений на соплах 56 и 60.

Возможно выполнение датчика температуры в виде емкости, установленной в трубопроводе / и заполненной .жпдкостью с высоким коэффициентом температурного расширения. Если e кocть соединить трубой с регулятором расхода воздуха, подключенным к одному из

управляющих сопел, то выходной сигна,л струйного элемента будет завпсеть от температуры воздуха. Струйный элемент 32 суммирует сигналы давления, поданные на его управляющие сопла, и выдает сигналы в виде

перепада давлений мелчду выходнымп соплами 56 и 60. Давление с этих сопл передается к управляющим соплам 41 и 45 второго струйного элемента 33. Управляющее сопло 49 другой пары соединено с трубонроводом 65 через

дроссель 90, а сопло 53-с трубопроводом 65 через дроссель 93 и с камерой 82 через дроссель 92. Вследствие расхода воздуха через дроссель 92, зависящего от перепада давлений, изменяется давление в сопле 55. Так как

де 1 до сопла Вентури одинаково, то выходной сигнал на втором элементе 33 будет изменяться в соответствии с давлением в трубопроводе А Поскольку оба управляющих сонла 49 и 53 соедииепы с трубопроводом 65, то изменение давления в нем не влияет на выходной сигнал с элемента 33. Чем выше давление в трубопроводе /, тем больнлий иереиад давлений 1на выходных соплах 57 и 61. Элемент 33 суммирует сигналы давления, поданные на его унравляющие соила, и выдает сигнал в виде перепада давлений между выходными соплами 57 и 61, причем устройство изменяет подачу топлива в зависимости от изменения сопротивления фильтра 6. Давление с соил 57 и 61 передается к управляюгцим соплам 42 и 46 элемента 34. К управляющему соплу 50 через трубопровод 96 и дроссель 97 иодводнтся давлепие от отбора 95, зависимое от нагрузки двигателя. К уиравляющему соплу 54 также подводится давление от отбора 95, но через дроссель 99 и емкость 100. На установившемся режиме работы двигателя давление в коллекторе 5 не изменяется.

При увеличении нагрузки двигателя его обороты падают, а давление в коллекторе 5 увеличивается, и наоборот. То же самое происходит, если изменяется открытие дроссельной заслонки 10, приводящее к изменению давления в отборе 95, которое передается к управляющим соплам 50 и 54. Однако для лучшей работы двигателя требуется, чтобы при возристании нагрузки двигателя уменьшался коэффициент избытка воздуха, а при уменьшении нагрузки увеличивался. На установившемся режиме работы давление в емкости 100 равно давлению в коллекторе 5, так как перепад давления на дросселе 99 вследствие малого расхода воздуха невелик. Поскольку дроссели 97 и 99 одинаковы, то и неренады давлений на них одинаковы, поэтому давления иа управляющих соплах 50 и 54 равны, и давле1ние в коллекторе 5 не влияет иа выходной сигнал со струйного элемента 34.

Однако при увеличении или уменьшении давления в коллекторе 5, вызванном изменением нагрузки двигателя, изменяется давление на сопле 50. В то же время емкость 100 задерживает передачу изменения давления на сопло 54. Следовательно, в течение небольшого отрезка времени, когда происходит это изменение, давления в соплах 50 и 54 будут различны. При возрастании нагрузки двигателя давление в сопле 50 будет больше, чем в сопле 54, от этого изменяется выходпой сигнал с элемента 34, в связи с чем подача топлива также будет меняться в течение этого времени. Элемент 34 суммирует сигналы давления, поданные «а его управляющие сопла в зависимости от расхода воздуха и изменения нагрузки двигателя, и выдает сигнал в виде перепада давления между выходными соплами 58 и 62. Давление с сопл 58 и 62 передается управляющим соплам 43 и 47 четвертого элемента 55. К управляющему соплу 5/ подсоединен капилляр 101, установленный в камере 21 корпуса 12 и выполняющий роль датчика температуры топл.ива, так же как капилляр 85. Противоположное управляющее сонло 55

соединено с трубопроводом 65 через дроссель 103. Элемент 35 суммирует сигна.ты дав.тения, поступающие к управляющим соплам 43, 47, 51 и 55 и геперирует пропорциоиальный выходной сигнал в виде перепада давлений на

выходных соплах 59 и 63. Увеличение расхода воздуха, нагрузки двигателя и температуры топлива приводит к увеличению перепада давлений на соплах 59 и 63, а снижение-к уменьшению. Сигиалы давления от сопл 59 и 63 поступают в виде конечных сигналов на сервопривод; иричем сопло 59 соединено с пневматической полостью 17, а сопло 63-с полостью /5. Разиость давлений в иолостях 17 и 18 приводит к перемеп№нпю диафрагмы 19 и клапана 13, что изменяет расход подаваемого в двигатель топлива. Весовой расход топлива через клапан 13 зависит также от перепада давлений между камерами 22 и 23 и температуры топлива. При увеличении тем.пературы топлива иропорционально увеличивается открытие клапана 13. При увелпчении перепада давлений между камерами 22 и 23 диафрагма 26 прогибается, уменьшая проходное сечение клапана 13.

Описываемое устройство для подачи топлпБовоздушной смеси обеспечивает оптимальное соотношение топливо-воздух на всех режимах работы двигателя, что повышает его экономичность и уменьшает выброс в атмосферу

продуктов неполного сгорания.

Изображенное на фиг. 2 устройство для подачи тоиливовоздушной смеси в -образ}1ЫЙ двигатель имеет две форсунки 2, уста}1овленные вблизи внускных клапанов 104. Коллектор 5 равномерно распределяет воздух по цилиндрам 105 и 106 двигателя, в остальном устройство для подачи топливовоздушной смеси работает так, как описано выше.

Если двигатель оборудован несколькими

трубопроводами /, то устройство должно содержать в каждом из них датчик температуры, давления и скорости воздуха, соединенные с регулятором 31.

Предмет изобретения

1. Устройство для подачи топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания, преимущественно порщневой, содержащее установлеННую на всасывающем трубопроводе форсунку, .подключенную к топливпом-у насосу, и размещеннряй в корпусе регулирующий клапан со щтоком, кинематически ссязспный с сервоприводом, соединенным с выходными

соплами каскада струйных элементов, имеющих силовые, управляющие и выходные сопла, отличающееся тем, что, с целью получе1ния оптимального соотношения топливо - воздух, в трубопроводе установлены датчики те.мперазователями сигналов в виде переменного давления, подключеннымн к управляющим сонлам элементов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения весового расхода топлива независимо от перепада давления на кланане, на штоке последнего установлена диафрагма, образующая с корпусом две рабочие ноло-сти, одна ИЗ: которых подключена к выходу насоса, а другая - к выходу клапана.

3.Устройство по пп. 1 н 2, отличающееся тем, что в корпусе клапана установлен датчик температуры топлива с преобразователем сигнала в виде переменного давления, подключенным к управляющим соплам элементов.

4.Устройство но ИИ. 1-3, отличающееся тем, что трубопровод снабжен соплом Вентурн и размен1,е1нной за ним дроссельной заслонкой, а каскад выполнен по меньщей мере на четырех струйных элементах, нервый из которых соединен с преобразователем датчнка скорости, выполненного в виде отборов статического давления до и в горловине сопла Вентури, подключенных к противолежащим управляющим соплам иервого элемента, и с преобразователем датчика температуры, выполненного в виде капилляра и дросселя, подключенных к источнику сжатого воздуха и к

другим противолежащим управляющим соплам первого элемента, а второй струйный элемент соединен с преобразователем датчика давления, выполненного в виде отбора статического давления до сопла Беитури, соединеиного через второй н третий дроссели с источником сжатого воздуха и управляющим соплом второго элемента, а противоположное управляющее сопло соединено с источником сжатого воздуха через четвертый дроссель.

5. Устройство по ип. 1-4, отличающееся тем, что, с целью изменения иодачи топлива только ири резких колебаииях нагрузки двигателя, третий струйный элемент соединен с отбором давления, установленным в трубопроводе за дроссельной заслонкой и подключенным к управляющему соплу третьего элемента через пятый дроссель и к иротивоиоложному управляющему соилу - через включенные последовательно щестой дроссель и емкость. 65 29 77 B W355tl 76 62 St itff 63 33 9tt , 13 2326 68 72 88