КАРБЮРАТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к системам топливных двигателей внутреннего сгорания, в частности к карбюраторам для двигателя внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Основными требованиями, предъявляемыми к карбюраторам для двигателей внутреннего сгорания, являются:
- высокое качество распыла и образование качественной топливовоздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания двигателей на всех режимах работы двигателя;
- обеспечение оптимального изменения состава смеси в зависимости от режима работы двигателя (запуск, режим холостого хода, режим максимальной мощности).
Широко известны системы подачи горючей смеси, приготовляемой в короткий промежуток времени 0,02-0,01 сек рабочего цикла двигателя за 0,002-0,003 сек (см. например, "Учебник шофера третьего класса" М. 1957 стр.48-69). Простейший карбюратор содержит камеру с поплавком и запорной иглой, смесительную камеру с диффузором и распылителем с жиклером, а также дроссельную и воздушную заслонки. Он предназначен для приготовления горючей смеси из топлива и воздуха, подаваемой в цилиндры двигателя. При приготовлении смеси топливо распыляется, интенсивно перемешивается с воздухом, а также испаряется для обеспечения оптимального состава смеси.
Многообразие режимов работы двигателя приводит к существенному изменению скорости воздушного потока и разрежения в диффузоре, что меняет количество топлива, выходящего из распылителя. Эти обстоятельства требуют разнообразных систем корректировки процесса приготовления горючей смеси оптимального состава. Среди них следует упомянуть главную дозирующую систему, пусковую систему, систему холостого хода. Основным элементом главной дозирующей системы является эмульсионная система карбюратора, содержащая топливный канал и эмульсионный колодец, в котором установлена эмульсионная трубка с воздушным жиклером (см. например, Вершигора В.А. и др. "Автомобили ВАЗ" М. Транспорт 1973 стр.65).
Широко известны карбюраторы, содержащие дроссельную заслонку, поплавковую камеру, соединенную топливным жиклером с главной дозирующей системой, ускорительный насос, рабочая полость которого соединена с поплавковой камерой (см. например, Орлин А.С. и др. "Двигатели внутреннего сгорания" М. Машиностроение 1985 стр.91).
Известно устройство для обработки топливовоздушной смеси в ДВС, содержащее корпус с проточным каналом и выполненные в последнем большой и малый диффузоры, причем в малом
диффузоре выполнена тороидальная полость (см. Авторское свидетельство СССР №1384814, MПK 4 F02M 27/00, 1988 г.).
Недостатком данного устройства является сложность изготовления устройства. Также, судя по конструкции, данное устройство предназначено только для максимальных режимов работы карбюратора и не будет работать на переходных режимах и режимах холостого хода. Кроме того, создается большое сопротивление проходящему потоку топливовоздушной смеси из-за конструкции устройства, основанной на использовании резких угловых переходов.
Известно устройство гомогенизации, содержащее корпус с проточным каналом, в котором расположен вихревой генератор, состоящий из последовательно выполненных конфузора, тороидальной камеры и диффузора (см, заявку на изобретение РФ №94036254, МПК 6 F02М 27/00, 1996 г.).
Недостатки данного устройства те же, что и описанного выше: сложность изготовления устройства, данное устройство предназначено только для максимальных режимов работы карбюратора и не будет работать на переходных режимах и режимах холостого хода. Кроме того, создается большое сопротивление проходящему потоку топливовоздушной смеси из-за конструкции устройства, основанной на использовании резких угловых переходов.
Известен карбюратор двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с проточным каналом и смесительной камерой, малый и большой диффузоры, размещенные в проточном канале, гомогенизатор, ускорительный насос, экономайзер, эконостат, переходную систему холостого хода, основной распылитель, выполненные с выходными каналами (см. патент РФ №2062900, МПК 6 F02М 29/00, 1995 г.).
Недостатком данного устройства является вывод турбулентных потоков топливной эмульсии параллельно потоку воздуха, в связи с чем распыления топливной эмульсии не происходит и эффективного смешивания воздуха с топливной эмульсией не происходит.
Известен карбюратор двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с проточным каналом и смесителыной камерой, малый и большой диффузоры, размещенные в проточном канале, эмульсионные трубки главных дозирующих систем, основной распылитель, выполненный с выходными каналами в малых диффузорах (см. Б.В.Прохоров, А.И.Чванов и др. "Автомобили ВАЗ. Карбюраторы и топливные насосы", Тольятти, Волжский автомобильный завод, 1990 г., стр.50-58).
Недостатком данного карбюратора является некачественное смесеобразование, получение грубодисперсной топливовоздушной смеси, большая часть которой не сгорает в двигателе, а выходит с выхлопными газами, что отрицательно сказывается на экологической обстановке.
Известен карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, состоящий из корпуса, содержащим поплавковую камеру с жиклером, смесительные камеры, каждая из которых содержит диффузор,
распылитель, крышки, содержащей крепежные ребра, и подошвы. Проточная часть распылителя выполнена в виде последовательно соединенных сопла, цилиндра и конуса, а канал подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен с входной горловиной карбюратора. Система холостого хода имеет дополнительный воздушный жиклер и трубку с топливным и воздушным жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования и отверстия для выхода топливовоздушной смеси, а обводной канал автономной системы связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых, расположенный до регулирующего элемента и выходящий в местное сужение (диффузор) обводного канала, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие), а второй, расположенный после регулирующего элемента, имеет устройство для регулирования проходного сечения (Патент РФ №2173786).
Этот карбюратор выполнен с одним малым диффузором, что существенно ограничивает функциональные его возможности. В этом карбюраторе малый диффузор выполнен со ступенчатым каналом распылителя и вертикальным каналом с отверстием, выходящим в ступень канала распылителя, соединенного с цилиндром, выполненным между соплом и конусом. Отсутствие связи между размещенной в зоне выхода каналов системы холостого хода дроссельной заслонкой и ускорительным насосом снижает эффективность приготовления рабочей смеси.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача, решаемая полезной моделью, - получение более качественной топливовоздушной смеси, что обеспечивает ее полное сгорание в двигателе, и, как следствие, снижение вредных выбросов, увеличение КПД двигателя.
Поставленная задача решается за счет того, что в карбюраторе для двигателя внутреннего сгорания, состоящего из корпуса (1), содержащего поплавковую камеру (2) с жиклером (3), смесительные камеры (4), каждая из которых содержит диффузор (5), распылитель (6), крышки (7), содержащей крепежные ребра (8) и подошвы (9), новым является то, что плоскости симметрии крепежных ребер размещены под углом, вершина которого расположена в поплавковой камере, и, по крайней мере, в одном из крепежных ребер выполнен корректирующий канал (10), соединенный с распылителем.
Такое расположение крепежных ребер и выполнение, по крайней мере, в одном из ребер корректирующего канала, соединенного с распылителем, обеспечивается прохождение воздуха без срыва потока, в результате чего улучшена подготовка топливно-воздушной смеси.
Так же предлагается, чтобы отношение минимального диаметра полости диффузора к максимальному диаметру диффузора удовлетворяло бы соотношению:
0,7<Dmin/Dmax<0,74, где
D min - минимальный диаметр полости диффузора
D max - максимальный диаметр полости диффузора,
а отношение диаметров корректирующего канала и канала распылителя удовлетворяло бы соотношению:
0,17<d1/d2<0,19, где:
d - диаметр корректирующего канала
d - диаметр канала распылителя.
Выбор соотношения размеров минимального диаметра и максимального диаметра диффузора и соотношение размеров диаметра корректирующего канала и диаметра канала распылителя обеспечивает оптимальное смешение воздуха и топливно-воздушной смеси, поступающей из эмульсионного колодца.
Если соотношение Dmin/Dmax<0,7, то в этом случае происходит переобогащение топливовоздушной смеси, что приведет к перерасходу топлива и повышению содержания токсичных веществ в отработанных газах.
Если соотношение Dmin/Dmax>0,74, то это приведет к ухудшению гомогенности топливовоздушной смеси особенно при малых скоростях истечения воздуха из диффузора, т.е. при частичном открытии дроссельной заслонки.
Если соотношение d1/d2<0,17, то в этом случае отсутствует дополнительное воздушное эмульсирование топливовоздушной смеси, что приводит к ухудшению качества смеси, т.е. к ухудшению ее гомогенности.
Если соотношение d1/d2>0>0,19, то в этом случае увеличивается поступление воздуха, что приводит к переобогащению топливовоздушной смеси при частичных открытиях дроссельной заслонки, когда скорость истечения воздуха через диффузор мала.
Таким образом, предлагаемая конструкция карбюратора позволяет получить более качественную тепловоздушную смесь, что обеспечивает ее полное сгорание в двигателе, и, как следствие, снижение вредных выбросов, увеличение КПД двигателя.
Перечень фигур и чертежей:
фиг.1 - схема карбюратора;
фиг.2 - вид сверху;
фиг.3 - схема диффузора.
Карбюратор (фиг.1) содержит верхнюю часть (крышка) 1, среднюю часть (корпус) 2, нижнюю часть (корпус дроссельных заслонок) 3, канал распылителя 4, поплавковую камеру 5, поплавок 6, топливный жиклер главной дозирующей системы 7, смесительную камеру 8, малый диффузор 9, распылитель 10, дроссельную заслонку 11, воздушную заслонку 12, топливный канал главной дозирующей системы 13, корректирующий канал 14, додиффузорную полость 15, задиффузорную полость 16, канал холостого хода 17, канал переходной системы 18.
Плоскости симметрии крепежных ребер 20 (фиг.2) малых диффузоров 9 размещены под углом 21. Вершина 22 угла 21 расположена в поплавковой камере 5. В ребре 20 выполнен корректирующий канал 14 (фиг.3). Канал 14 соединен со средней ступенью 23 канала 4 (фиг.3) распылителя.
Размещение плоскостей симметрии крепежных ребер 20 малых диффузоров 9 под углом 21, вершина 22 которого расположена в поплавковой камере 5, при этом, по крайней мере, в одном из ребер 20 корректирующий канал 14 соединен со средней ступенью 23 канала распылителя 4 позволит достичь технического результата, а именно расширить его функциональные возможности при улучшении подготовки топливно-воздушной смеси.
Выбор соотношений диаметра корректирующего канала (d) и диаметра канала распылителя (d) в пределах: 0,17<d1/d2<0,19, и выбор соотношение минимального диаметра (Dmin) и максимального диаметра (Dmax) в пределах: 0,7<Dmin/Dmax<0,74, обеспечивает прохождение воздуха без срыва потока, что улучшает гомогенность топливно-воздушной смеси.
Так как додиффузорная 15 и задиффузорная 16 полости соединены каналами 17 и 18 выходным отверстием прямоугольной формы, поэтому сравнительные малые дозы топливно-воздушной смеси беспрепятственно попадают в зону размещения дроссельной заслонки 11. Канал 24, соединяющий додиффузорную 15 полость с задиффузорной полостью 16 может быть принудительно перекрыт запорным клапаном 25, что позволяет изменить дозу топливно-воздушной смеси, попадающей за дроссельную заслонку 11. Полость ускорительного насоса 26 сообщена каналом 27 с распылителем 28, наконечник которого размещен между крепежными ребрами 20 диффузора 9.
Карбюратор функционирует следующим образом:
На режиме холостого хода дроссельные заслонки 11 закрыты. Разряжение во впускном трубопроводе двигателя создает условия для поступления топливно-воздушной смеси через канал холостого хода 17 в задроссельное пространство по мере открытия дроссельных заслонок 11. Топливовоздушная смесь начинает поступать через прямоугольное отверстие переходной системы 18. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки 11 в действие вступает главная дозирующая система карбюратора, и подача топлива осуществляется через диффузор 9. Соотношение ⌀ диффузора по фиг.3 выполнены в соответствии с формулой полезной модели, что обеспечивает высокое качество распыла и образование качественной топливно-воздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания двигателя на всех режимах работы, а также, обеспечение оптимального изменения состава смеси в зависимости от режима работы двигателя.
Из-за размещения плоскостей 19 симметрии крепежных ребер 20 малых диффузоров 9 под углом 21, вершина 22 которого расположена в поплавковой камере 5, при этом, по крайней мере, в одном из ребер 20 корректирующий канал 14 соединен со средней ступенью 23 канала 4 распылителя, в карбюраторе, содержащем корпус 1 с поплавковой камерой 5 с запорной иглой и
со смесительной камерой 8 с диффузором 9 и распылителем, соединенными каналами, по крайней мере, оснащенными жиклерами и средствами управления и регулировки, а также с дроссельной 11 и воздушной 12 заслонками, поток воздуха вызывает интенсивное истечение топливно-воздушной смеси из канала 4 распылителя, а также перемешивание, что позволяет рациональным размещением и выполнением основных элементов карбюратора достичь технического результата, а именно расширить его функциональные возможности при улучшении подготовки топливно-воздушной смеси.
Поскольку крепежные ребра 20 выполнены овальной формы, при этом ось корректирующего канала 14 и ось канала 4 распылителя размещены в плоскости 19 симметрии крепежного ребра 20, имеющего больший поперечный размер, чем поперечный размер другого ребра 20, воздух проходит без срыва потока, что улучшает гомогенность топливно-воздушной смеси.
2
1
3
В связи с тем, что отношение диаметра d полости, соединенной с каналом 4 распылителя, к минимальному диаметру d диффузора 9 составляет 0,7-0,74, при этом отношение диаметров d4 корректирующего канала 14 к диаметру d канала 4 распылителя составляет 0,17-0,19, воздух оптимально смешивается с топливно-воздушной смесью, поступающей из эмульсионного колодца 28.
Поскольку размещенная в зоне выхода каналов 18 и 17 соединения додиффузорной 15 и задиффузорной 16 полостей дроссельная заслонка 11 имеет кинематическую связь с ускорительным насосом, а его полость сообщена каналом с распылителем, наконечник которого размещен между крепежными ребрами 20 диффузора 9, то при резком открытии дроссельной заслонки 11 ускорительный насос подает дополнительную дозу топлива, что расширяет функциональные возможности карбюратора.
На режиме принудительного холостого хода канал 17 соединения додиффузорной 15 и задиффузорной 16 полостей принудительно закрывается запорным клапаном, что позволяет изменить дозу топливно-воздушной смеси, попадающей за дроссельную заслонку 11.
Карбюратор содержит корпус 1 (фиг.1), состоящий из крышки 2, основы 3 и подошвы 4. В основе 3 выполнена поплавковая камера 5 с поплавком 6 и жиклером 7. В основе 3 выполнена смесительная камера 8 с диффузором 9 и распылителем 10. Поплавковая камера 5 и смесительная камера 8 с диффузором 9 и распылителем 10 соединены каналами.... В подошве 4 установлены дроссельные заслонки 11. В крышке 2 установлена воздушная заслонка 12.
Плоскости симметрии крепежных ребер 13 (фиг.2) малых диффузоров 9 размещены под углом 14. Вершина 15 угла 14 расположена в поплавковой камере 5. В ребре 13 выполнен корректирующий канал 16 (фиг.3). Канал 16 соединен со средней ступенью 17 канала 10 (фиг.4) распылителя.
Размещение плоскостей симметрии крепежных ребер 13 малых диффузоров 9 под углом 14, вершина 15 которого расположена в поплавковой камере 5, при этом, по крайней мере, в одном из ребер 13 корректирующий канал 16 соединен со средней ступенью 17 канала распылителя 10 позволит достичь технического результата, а именно расширить его функциональные возможности при улучшении подготовки топливно-воздушной смеси.
Выбор соотношений диаметра корректирующего канала (d) и диаметра канала распылителя (d) в пределах: 0,17<d1/d2<0,19, и выбор соотношение минимального диаметра (Dmin) и максимального диаметра (D max) в пределах: 0,7<Dmin/Dmax<0,74, обеспечивает прохождение воздуха без срыва потока, что улучшает гомогенность топливно-воздушной смеси.
Так как додиффузорная 18 и задиффузорная 19 полости соединены каналами 20 и 21 выходным отверстием 23 прямоугольной формы, поэтому сравнительные малые дозы топливно-воздушной беспрепятственно попадают в зону размещения дроссельной заслонки 11. Канал 24, соединяющий додиффузорную 18 полость с задиффузорной полостью 19 может быть принудительно перекрыт запорным клапаном 25, что позволяет изменить дозу топливовоздушной смеси, попадающей за дроссельную заслонку 11. Полость ускорительного насоса 26 сообщена каналом 27 с распылителем 28, наконечник которого размещен между крепежными ребрами 13 диффузора 9.