Устройство управления рециркуляцией для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК F02B47/08 

(54)

I

Изобретение относится к маш1шостроению, а именно к устройствам управления редаркуляцией для карбюраторного двигателя внутреннего сгорання.

Известно устройство управления рецирку-5

ляцией для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, оснащенного впускным коллектором, карбюратором с механизмом управления воздушной и дфоссельной заслонками и перепускным каналом, соединяю111им впускнЫ код- ю лектор с выпускной магистралью, содержащее установленный в лерепускном канале клатн со штоком, прикрепленным к подпружиненной мембране, раоюложенной в камере управлешш и разделяющей ее на две полости, первая из кото- |5 рых сообщена с атмосферой, а вторая - с впускным коллектором при помощи трубопровода, снабженного запорным органом, и ортан перекрытия перепускного канала на режимах замедления и полной мощности двигателя,связанный с - 20 механизмом управления дроссельной заслоккойО

Однако с увеличением нагрузки двигателя чувствительность этого устройства сзгществешю уменьшается.

Кроме того, при использовании заслонки рециркупящюнного клапана классического типа при управлении рециркуляцией отсутствует постепенность, поскольку открытие и закрь1тие. рециркуляционного канала осуществляется мгновенно.

Целью изобретения является повышение четкости отсечки потока перепускаемых газов путем стабилизации работы клапана. Для 31ОГО первая полость камеры дополнительно сообщена с впускным коллектором через канш1, в котором установлен вспомогательный запорный орган, а вторая - с атмосферой, причем подсоединение второй .полости к впускному коллектору осуществлено через задиффузорное пространство карбюратора, а запортые органы выполнены в виде электроклапанов в цепи питания которых параллельно установлены два выключателя,первый из которых связан с механизмом управления дроссельной заслонкой, а второй - с механизмом управления воздушной заслонкой карбюратора для поочередного подключения полостей к i впускному коллектору и к атмосфере. УСТГОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ геЦИРКУЛЯЦИЕЙ ДЛЯ КАРБЮРАТОгаОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 37 На фиг. 1 представлено устройство, на котором рециркуляционный клапан показан с заслонкой в разрезе, общий вид; на фиг. 2 угол расхода, необходимый для того, чтобы дроссельная заслонка перекрывала отверстие отбора разряжения; на фиг. 3 - схема вьшолнения устройства, содержащая электроклапан, вариант; на фиг. 4 - то же, при этом в контур разрежения рециркуляционного клапана включен резерв разрежения; на фиг. 5 - то же, при этом одно из отверстий электроклапана соединено нагнетательным каналом воздушного насоса; на фиг. 6 - схематическое изображение устройства управления рециркртяцией, в котором клапан рециркуляции соединен с двумя злектроклапана ми; на фиг. 7 - рециркуляционный клапан, содержащий две камеры, расположенные по обе стороны мембраны, разрез. Уст йство (см. фиг. 1) содержит первый канал рециркуляции 1, соединяющий выхлопной коллектор с рециркуляционным клапаяо1и 2, и второй канал рециркуляции 3, связывающий рециркуляционный клапан с впуск ным коллектором 4. Рециркуляционный клапан 2 состоит из корпуса 5, полости разрежения 6, управляющей ходом щтока с клапаном 7, перекрывающим рециркуляцию отработавших газов, расположенных одна над другой камер 8 и 9 разграниченных между собой седлом 10 клапана 7. Нижняя камера 8, перекрытая в сво ем основании резьбовой пробкой 11, сообщается с каналом рециркуляции 1 посредством полости 1Z Верхняя камера 9 перекрыта в своей верхней части крышкой 13, которая имеет в своей верхней части направляющую для штока 14 с клапаном 7, и сообщается с каналом 3 рециркуляции посредством полости 15. Полость разрежения 6, находящаяся в верх ней части рециркулящюнного клапана 2, связана с телом клапана через полость 16, выполненную из тонкого листового материала, имеющего широкие выреза 17, обеспечивающие большое рассеивание тепла, излучаемого отработавшими газами, циркулирующими в клапане 2. Полость разрежения 6 состоит из крышки 18 и упругой мембраны 19 большего диамет ра, сообщающего ей значительную чувствительность и большой расход, обеспечивающий .большее поднятие клапана 7. Мембрана 19 связана со штоком 14 и отжата в положени при котором клапан 7 закрыт спиральной п жиной 20, работающей на сжатие и помещен ной внутри полости разрежения 6, причем на другую сторону мембраны действует атм ферное давление через вырезы 17. Полость разрежения 6 соединена через трубопроводы 21 к 22 отверстие 23 с впускным коллектором 4. При этом отверстие 23 выполнено несколько выше дроссельной заслонки 24, особенность которого состоит в том, что оно находится на образующей впускного коллектора 4 и расположено в вертикальной плоскости, образующей вместе с осью поворота 25 дроссельной заслонки угол от О до 45°. Как показано на фиг. 2, расположение отверстия отбора разрежения (положение Oi), имеет преимущество в сравнении с расположением отверстия (положение Оз) известным ранее, так как обеспечивает более значительный угол расхода а этого органа для перекрытия поверхности отверстия (положения ф, чем угол расхода /3, необходимый для перекрытия отверстия (положение Oj) ;. Это увеличивает постепенность и чувствительность управления рециркуляционным клапаном 2. Полость разрежения 6 может быть йЬдсоедииена также через трубопровод 26 к сужению диффузора 27 карбюратора, где разрежение является максимальным на всех режимах работы двигателя. Таким образом получают достаточную чувствительность управления рециркуляцией газов и исключается необходимость использования усилителя. Устройство (вариант представленный на фиг. 3 и 4) содержит канал рециркуляции 1, связьтающий выхлопной коллектор 28 двигателя 29 с рециркуляционным клапаном 2, и канал рециркуляции 3, связывающий рециркуляционный клапан 2 с впускным патрубком 4 двигателя 29. Как и в пре{Ц)Вдущем варианте, рециркуляционный клапан 2 состоит из корпуса 5, содержащего седло 10 клапана 7 и из полости разреже1шя 6, закрытой мембраной 19, управляющей ходом клапана 7, перекрывающего канал рециркуляции отработавших газов. Полость разрежения 6 соединена трубопроводом 30 с электроклапаном 31, который в свою очередь Iюq)eдcтвoм трубопровода 32 связан с впускным коллектором 4 двигателя 29, Электроклапан 31 содержит заслонку 33. Нормально отжатую пружиной 34, в положение, при котором обеспечивается сообщение между каналами 30 и 32 и перекрыто отверстие 35 сообщения с атмосферой. Заслонка 33 связана с сфдечником 36, вытягиваемым катушкой 37, когДа она возбуждается и в зюм положешш перекрывает сбобщекие между каналами 30 и 32, сообщая канал 30 с атмосферой через отверстие 35.

Схема возбуждения катушки 37 содержит источиик тока, контактор 38, расположенный на управлении воздушной заслонкой карбюратора и параллельно контактору 38, второй контактор 39, нормально отжатый в замкнутое положение работающей на сжатие пружиной 40 и приводимый в положение, при котором он открыт рычагом 41 с роликом 42. Последний перемещается по профилю 43 поворотного кулачка 44, являющимся приводом управления дроссельной заслонки 24. Причем поворотом кулачка 44 управляет элемент 45 общего управления карбюратором, а орган 24 связан с кулачком тягами 46.

На фиг. 4 представлен предпочтительный вариант реализации устройства, изображенного на фиг. 3, в котором между впускным коллектором 4 и электроклапаном 31 находится резерв разрежения 47, который связан с злектроклапаном 31 трубопроводами 48 и 49.

Резерв разрежения 47 содержит на выходе клапан 50 поддерживания вакуума, содержащий шарик 51, прижимаемый пружиной 52 в положение закрытия, причем этот клапан установлен и тарировал так, чтобы перекрывать трубопровод 49, когда разрежение во впускном коллекторе 4 ниже данного уровня давления на 300 миллибар.

На фиг. 5 изображен вариант устройства, изображенного на фиг. 4, в котором полость разрежения б также связана трубопроводом 30 с электроклапаном 31. Однако отверстае 53 йектроклапана связано с сужением диффузора 27 карбюратора, а отверстие 54 связано трубопроводом 55 с нагнетательным отверстием 56 воздушного насоса 57.

На фиг. 6 и 7 представлен вариант реапи.защ|и устройства, в котором клапан 7 под держивается в положении, при котором он закрыт в том случае, когда желательно исключить рециркуляцию. Этот вариант позволяет исключить использование воэдущного касоса.

В зтом исполнении рециркуляшкишый кл& пан 2, состоящий из тех же элементов, что и клапан: изофаженный на фиг. 1, содержит вторую камеру 58 (см. фиг. 6 и 7), разграниченную упругой мембраной 19 и перегородкой 59 так, что полость 6 и камера 58 расположены по обе ее стороны. Часть рециркуляционного клапана 2, содержащая полость 6 и камеру 58, связана с телом клал:на 5 набором радиальных лопаток 60 и направляющим органом 61 щтока 14 клапана 7

Полость разрежения 6 связана каналом 62 с отверстием 63 первого электроклапана 64, отверстие 65. которого связано с атмосферой, а отверстие 66 - с сужением диффузора 27 карбюратора.

Как и раньше, электроклапан 64 снабжен заслонкой 67, на которую воздействует возвратная пружина 68 н катушка 69.

Нижняя камера 58 связана каналом 70 с отверстием 71 злектроклапана 72, отверстае 73 которого связано с впускным коллектором 4, а отверстие 74 - с атмосферой.

0

Электроклапан 72 снабжен заслонкой 75, на которую воздействуют возвратная пружина 76 и катушка 77. Катушки 69 и 77 электроклапанов 64 и 72 установлены гюследовательно в электрической цепи питания, которая

5 содержит, как показано на фиг. 3. и 4, контактор 39, управляемый кулачком 44, связанным с управлением регулируемого органа дроссельной заслонки, и установленный параллельно контактор 38, расположенньш на

0 управлении пусковой заслонкой карбюратора.

Устрсйство работает следующим образом.

При холодном запуске закрытие воздушной заслонки кар бюратора вызывает замыкание контактора 38, что влечет за собой закрытие

5 заслонки 33, перекрывающей трубопровод 32 отбора разрежения от впускного коллектора 4, и сообщение с атмосферным давлением полости разрежения 6, что позволяет пружине 20 вызвать опускание мембраны 19, влекущее

0 за собой закрытие клапана 7, перекрьшающего рециркуляционный канал отработавших газов и это происходит независимо от положения дроссельной 24.

Когда двигатель разогрет, открывание воэдущной заслонки карбюратора вызывает раз5мыкание контактора 38, открьшая таким образом контур вторичного всасывания oipaботавишх газов.

При нормальной работе двигателя профиль 43 кулачка 44 вызывает при крайних поло0жениях хфоссельной заслонки 24, т.е. в положениях замедления, разгона или большой нагрузки двигателя, замыкание контактора 39, что вызывает закрытие клапана 7.

При промежуточных положениях дроссель5ной заслонки 24, соответствующих режимам частичных нагрузок двигателя, профиль 43 кулачка 44 вызывает размыкание контактера 39, что обесточивает катушку 37 электроклапана 31, и тем же путем вызывает возникOновение разрежения в полости разрежения 6 и, следовательно, открытие клапана 7.

На переходных режимах двигателя им соответствуют изменения разрежения во впускном коллекторе 4, которые, воспроизведенные

5 упругой мембраной 19, определяют положение клапана 7. Поскольку усеченно-коническая форма клапана 7 подобрана так, чтобы переменное сечение канала рециркуляции было 7 фзшкцией режима и нагрузки двигателя,

менениям положения клапана 7 соответствуют изменения объема рециркулируемых отработавших газов, определяющие наилучшие условия обезвреживания и работы двигателя в каждом промежуточном pejfofMe.

При работе устройства по варианту, представленному на фиг. 4, как только разрежение во впускном коллекторе 4 достигнет и превысит 300 .мипли бар, шарик 51 клапана 50 сожмет пружину 52, обеспечивая тем самым разрежение в резерве разреже шя 47. И наоборот, когда разрежение во впускно коллекторе 4 станет меньше 300 милли бар, пружина 52 клапана 50 отожмет шарик 51, который перекроет трубопровод 49, сообщаюший впускной коллектор 4 с резервом разрежения 47.

Таким образом, разрежение, имеющее место в резерве разрежения 47, сохраняется, обеспечивая постоянное поддержание минимума разрежения в полости разрежения 6, обеспечивающее минимальный подъем клапана 7, и следовательно, рециркзшящпо отработавшего газа независимо от режима частичной нагрузки двигателя.

Однако при работе клапана рециркулядаи 2 возникает проблема герметизации клапана 7 при замедлении. Для устранения этого недостатка используется вариант устройства, представленный на. фиг. 5.

Когда катушка 37 электроклапаиа 31 не возбувдена, пружина 34 отжимает заслонку 33 к отверстию 53, перекрывая последнее и изолируя таким образом вакуумную полость 6 от отбора разрежения на сужение диффузора 27 карбюратора. И наоборот, полость 6 связана посредством трубопровода 30, отверстием 54 и трубопроводом 55 с нагнетательным отверстием 56 воздушного насоса 57.

Таким образом, давление нагнетания воздушного насоса прикладьшается к мембране 19, и, следовательно, к клапану 7, который таким образом энергично удерживается на седле 10 в периоды, когда желательно исключить редаркуляцию во время замедления и при больших нагрузках.

Устройство, представленное на фиг, 6 и 7, также позволяет поддерживать клапан 7 примыкающим к седлу 10, Работает оно следующим образом.

Когда ролик 42 находится на кулачке 44, соответствующих нормальной работе двигател1 при крайних положениях дроссельной заслонки, соответствующих замедлению, разгону и большим нагрузкам двигателя, контактор 39 находится в замкнутом положении и обе катушки 69 и 77 элек троклапанов питаются

замкнут контактор 38.

Заслонки 67 и 75 находятся в положении, при котором полость 6 сообщается через отверстия 63 и 65 с атмосферой, а камера 58 сообщается посредством отверстий 71 и 73 с отбором разрежения на впускном коллекторе 4.

Таким образом, мембрана 19 испытьшает со стороны полости 6 воздействие пружины 20 и атмосферного давления, а со стороны камеры 58 воздействие разрежения, имеющего место во впускном коллекторе. В результате этого на клапан 7 воздействует большое усилие и он энергично поддерживается в седле 10. 5 При промежуточных положениях дроссельной заслонки, соответствующих частичным нагрузкам двигателя, профиль кулачка 44 вызывает размыкание контактора 39. Питание катушек 69 и 77 электроклапанов прекращается, за- 0 слонки 67 и 75 под воздействием пружин.; 68 и 76 перекрывают отверстия 65 и 73. При .зтом полость 6 соединена посредством отверстий 71 и 74 с атмосферой.

Как и в предыдущих вариантах, изменениям переходных режимов двигателя соответствуют изменения разрежения во впускном коллекторе 4, которые, воспроизводясь в полости 6 на мембране 19, определяют положения клапана 7.

Таким образом, устройство позволяет за счет применения простых и недорогих, но надежных средств осуществлять рециркуляцию отработавших газов в нужных количествах при частичных нагрузках двигателя, где эта рециркуляция желательна, и прекращать ее с большой точностью на режимах замедления и большой нагрузки двигателя, где она нежелательна.

Формула изобретения

Устройство управления рециркуляцией для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, оснащенного впускным коллектором, карбюратором с механизмами управления воздушной к дроссельной заслонками и перепускным каналом, соединяющим впускной коллектор с выпускной магистралью, содержащее установленный в перепускном канале клапан со штоком, прикрепленным к подпружиненной мембране, расположенной в камере )шравления и разделяющей ее на две полости, первая из которых сообщена с атмосферой, а вторая - с впускным коллектором при помощи трубопровода, снабженного запорным органом, и орган перекрытия перепускного канала на режимах замедления и полной мощности двигателя, связанный с мехнизмом управления дроссельной заслонкой, отличающееся тем, что, с целью из-,одновременно. То же самое происходит, когда 7934158 9 повышения четкости отсечки потока перепус кaeмыx газов путем стабилизации работы клапана, первая полость камеры дополнительно сообщена с впускным коллектором через канал, в котором установлен вспомогательный запорный орган, а вторая - с атмосферой, причем подсоединение второй полости к впускному коллектору осуществлено через заднффузорное пространство карбюратора, а запорные органы выполнены в виде электроклапанов, в цепи питания которых параллельно уста ювлены два выключателя, пер,вый из которых связан с механизмом управления щюссельной заслонкой, а второй - с механизмом управления воздушной заслонкой карбюратора для поочередного подключения полостей к впускному коллектору и к атмосфере. Источники ннформашш, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии И 47-34728, кл. 51 Е 6, опубпнк. 1972.

ОтЯ « -v«-r- -ЭЦ-А I w м г / .

S9