КОНИЧЕСКАЯ ДОЗИРУЮЩАЯ ИГЛА ДЛЯ КАРБЮРАТОРА С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ ДИФФУЗОРА ГЛАВНОГО ВОЗДУШНОГО КАНАЛА

Полезна модель относится к элементам системы подготовки топливовоздушной смеси, в частности к дозирующим иглам для карбюраторов с диффузором переменного сечения, в т.ч. мотокарбюраторов.
Известны карбюраторы с переменным сечением диффузора главного воздушного канала (КАРБЮРАТОРЫ МОТОЦИКЛЕТНОГО ТИПА. Горбачев И.С., Сойфер И.И., Л., «Машиностроение», стр.82-83 1972 г.), регулируемым ходом дросселя, в котором изменение количества топлива по мере подъема дросселя, осуществляется путем изменения проходного сечения калиброванного отверстия распылителя за счет перемещения в нем профилированной (дозирующей) конической иглы диаметром около 2,5 мм. Конструктивным недостатком описанной в аналоге конструкции является слишком короткой (по отношению к полному ходу дросселя) коническая части дозирующей иглы, что приводит к очень позднему вхождению конической части дозирующей иглы в калиброванное отверстие распылителя и существенному обеднению топливовоздушной смеси в диапазоне влияния иглы. Такая конструкция карбюратора является неприемлемой для современных мотоциклетных двигателей с повышенными требованиями по экономическим и токсическим показателям.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является карбюратор для двигателя внутреннего сгорания по патенту на полезную модель №2127 приоритет от 08.11.1994 г., содержащий корпус с главным воздушным каналом и пересекающим его направляющим колодцем, в который установлен дроссель с возможностью перемещения в нем. Дроссель жестко скреплен с дозирующей иглой, нижняя часть которой имеет форму усеченного конуса, при этом игла введена в калиброванное отверстие распылителя с возможностью перемещения в нем. Распылитель установлен в насадок, скрепленный с корпусом карбюратора, при этом насадок выступает во внутрь главного воздушного канала, со стороны противоположной дросселю, а верхний торец распылителя заглублен относительно верхнего торца насадка. Недостатком этой конструкции дозирующей иглы является наличие у нее слишком длинной конической части, что при подъеме дросселя может привести к раннему выходу конической части иглы из калиброванной части распылителя и переобращению смеси в диапазоне влияния иглы. Все это негативно сказывается на показателях двигателя и приводит к увеличению эксплуатационных расходов топлива и массовых выбросов вредных веществ.
Задача полезной модели заключается в создании дозирующей иглы для карбюратора с переменным сечением диффузора главного воздушного канала с профилем, улучшающим дозирование топлива.
Поставленная задача решается тем, что дозирующая игла для карбюратора с переменным сечением диффузора главного воздушного канала, имеет цилиндрическую и коническую части с диаметром цилиндрической части иглы d1 от 2 до 3 мм, при этом в верху цилиндрической части игла имеет поперечные канавки. В соответствии с полезной моделью коническая часть дозирующей иглы имеет форму, близкую к усеченному конусу, с отношением диаметра его меньшего основания d2 к диаметру цилиндрической части иглы d1, расположенным в пределах от 0,5 до 0,6, а отношение высоты конусной части H к диаметру цилиндрической части иглы d1 находится в диапазоне от 9 до 11.
Возможно конструктивное исполнение иглы с заостренным концом.
Конец иглы может выполняться затупленным.
Предлагаемая дозирующая игла улучшает дозирование топлива при работе главной дозирующей системы карбюратора. Если отношение диаметра меньшего основания d2 к диаметру цилиндрической части d1 меньше 0,5, то по мере подъема иглы приращение расхода топлива будет опережать приращение расхода воздуха, и смесь будет прогрессивно обогащаться. Если вышеуказанное отношение больше 0,6, то по мере подъема иглы в диапазоне ее влияния приращение расхода топлива будет отставать от приращения расхода воздуха, и смесь будет прогрессивно обедняться.
Если высота H конусной части иглы меньше чем 9 диаметров цилиндрической части иглы d1, то по мере подъема иглы, это может привести к более позднему входу конической части иглы в калиброванную часть распылителя и обеднению смеси в диапазоне влияния иглы. Кроме того, ухудшается регулирование состава смеси из-за использования иглы со слишком короткой конической частью.
Если высота H конусной части иглы больше чем 11 диаметров цилиндрической части иглы d1, то по мере подъема иглы, это может привести к раннему входу конической части иглы в калиброванную часть распылителя и переобогащению смеси в диапазоне влияния иглы.
По результатам проведения испытаний карбюраторов с дозирующими иглами, модифицированными в соответствии с настоящей полезной моделью, было установлено, что в результате их применения, улучшается дозирование топлива при различных режимах работы карбюратора, наблюдается снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателя и улучшение ездовых качеств транспортных средств.
Рис.1 Дозирующая игла.
Рис.2 Продольный разрез карбюратора с дросселем в нижнем положении.
Рис.3 Продольный разрез карбюратора с дросселем в верхнем положении.
Ниже приведен пример эффективного применения дозирующей иглы, исполненной в соответствии с настоящей полезной моделью в карбюраторе типа К-68.
Карбюратор имеет дозирующую иглу 1, жестко установленную в дросселе 2, который имеет возможность перемещения перпендикулярно диффузору главного воздушного канала 3, расположенного в корпусе карбюратора 4. Дозирующая игла 1 (рис.1) имеет цилиндрическую 5 и коническую 6 части, а также 5 пять кольцевых канавок в верху цилиндрической части 5, предназначенных для установки в различных положениях (коррекции) дозирующей иглы 1 в дросселе 2 с помощью плоского замка 8. Диаметр цилиндрической части иглы d1 равен 2,5 мм. Коническая 6 часть имеет форму усеченного конуса с меньшим основанием d2, равным 1,4 мм, к которому примыкает острие 9. Длина конической части 6 дозирующей иглы H равна 24,8 мм. Дозирующая игла 1 жестко закреплена в дросселе 2 с помощью резьбовой муфты 10 и поджимается пружиной 11. Дроссель 2 карбюратора перемещается с помощью тяги (не показана) в направляющем колодце 12.
Свободный конец дозирующей иглы 1 входит в распылитель 13 главной дозирующей системы и имеет возможность перемещаться внутри него в пределах, ограниченных ходом дросселя 2 от его полного закрытия (рис.2) до полного открытия (рис.3), Распылитель 13 имеет калиброванную часть 14, которая вместе с дозирующей иглой 1 образуют жиклер переменного сечения. В зависимости от взаимного расположения дозирующей иглы 1 и калиброванной части 14 распылителя 13 указанное сечение может иметь кольцевую либо серповидную форму. Распылитель 13 жестко соединен с насадком 15, на противоположной стороне которого установлен топливный жиклер 16. Насадок 15 установлен в корпусе карбюратора 4 таким образом, что часть его выходит в воздушный канал 3 корпуса карбюратора 4 при этом верхний торец распылителя 13 несколько заглублен относительно торца насадка 15. Дроссель 2 имеет косой срез 17, направленный вдоль воздушного канала 3.
Карбюратор с дозирующей иглой 1 работает следующим образом. При полностью опущенном дросселе двигатель не работает. При этом коническая часть 6 дозирующей иглы 1 полностью находится внутри распылителя 13 (смотри рис.2). Для работы двигателя на минимальной частоте холостого хода дроссель 2 должен быть приподнят на 1-2 мм. При этом работает только система холостого хода карбюратора. Система холостого хода карбюратора определяет основное количество и состав смеси при подъеме дросселя примерно до 1/8 его полного хода, хотя и продолжает подавать топливо в количестве от 15% до 5% от общего его количества вплоть до полного открытия дросселя 2. Главная дозирующая система начинает подавать топливо параллельно с системой холостого хода несколько ранее подъема дросселя 2 на 1/8 его хода, при этом дозирующая игла 1 выдвигается из распылителя 13 до положения, когда верхнее основание ее конической части 6 поднимается до калиброванной части 14 распылителя 13. В этом диапазоне хода дросселя цилиндрическая часть 5 иглы 1, находящаяся в калиброванной части распылителя, обеспечивает минимальный зазор между цилиндрической частью 5 дозирующей иглы 1 и калиброванной частью 14 распылителя 13 и предотвращает переобогащение топливовоздушной смеси. В диапазоне от 1/8 до 1/4 хода дросселя 2 большее основание конической части 6 дозирующей иглы 1 все еще находится внутри калиброванной части 14 распылителя 13 и изменения площади кольцевого сечения в паре «дозирующая игла 1 - калиброванная часть 14 распылителя 13» не происходит.
Дозирующая игла 1 и распылитель 13 влияют на состав смеси в широком диапазоне работы карбюратора от 1/4 до 3/4 полного хода дросселя 2. При открытии дросселя на 1/4 большее основание конической части 6 дозирующей иглы 1 выдвигается примерно до середины калиброванной части 14 распылителя 13. При этом, хотя минимальный зазор между цилиндрической частью 5 дозирующей иглы 1 и калиброванной частью 14 распылителя 13 не изменился, происходит некоторое изменение коэффициента истечения в кольцевом канале, который из цилиндрического начинает превращаться в конический, что позволяет плавно начать корректирование расхода топлива в карбюраторе. Большее основание конической части 6 дозирующей иглы 1 достигает верхней кромки калиброванной части 14 распылителя 13 при ходе дросселя 2, равном 0,39-0,40 от полного, и с этого момента пара (дозирующая игла 1 - калиброванная часть 14 распылителя 13), начинает работать исключительно как жиклер переменного сечения, работа которого зависит от площади начального кольцевого зазора, то есть от соотношения диаметров калиброванной части 14 распылителя 13 и цилиндрической части 5 дозирующей иглы 1, и далее от величины уклона (угла конуса) образующей конуса конической части 6 дозирующей иглы 1, таким образом предлагаемый профиль дозирующей части иглы обеспечивает необходимое приращение расхода топлива для образования качественной топливовоздушной смеси.
В последней четверти подъема дросселя 2 проходное сечение воздушного канала 3 над распылителем 13 (насадком 15) изменяется сравнительно мало, поэтому расход воздуха остается почти неизменным. В этих условиях количество подаваемого топлива определяется в основном пропускной способностью главного топливного жиклера 16 при минимальном влиянии зазора в паре «дозирующая игла 1 - калиброванная часть 14 распылителя 13». При полном открытии дросселя зазор в паре (дозирующая игла 1 - калиброванная часть 14 распылителя 13) не лимитирует истечение топлива из главного топливного жиклера 16, при этом конец дозирующей иглы 1 остается в распылителе 13, обеспечивая стабильность возвратно-поступательных движений дозирующей иглы в распылителе карбюратора.
Предлагаемый профиль конической дозирующей иглы улучшает дозирование топлива при работе карбюратора и может использоваться в карбюраторах для двигателей мотоциклов, мотороллеров, снегоходов и т.д.