Устройство для регулирования состава горючей смеси

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к регулировочным устройствам рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Среди различных типов карбюраторов довольно редко встречаются конструкции, в которых существует возможность изменять состав горючей смеси (коэффициент избытка воздуха) на режимах, отличных от холостого хода. Так, например, в конструкции отечественного карбюратора К-22П (http://www.redmotor.ru/karburator/34.html), выбранного в качестве прототипа, предусмотрено устройство для регулирования состава горючей смеси, подаваемой карбюратором. Главный топливный жиклер имеет регулировочную иглу. В боковой стенке блока жиклеров, выше калиброванного сечения главного жиклера, имеется дополнительное калиброванное отверстие диаметром 1,1 мм, соединенное каналом непосредственно с поплавковой камерой карбюратора. Регулирование состава смеси в таком карбюраторе осуществляется изменением положения регулировочной иглы, которая в свою очередь увеличивает или уменьшает проходное сечение канала главного топливного жиклера для, соответственно, увеличения или уменьшения количества топлива, подаваемого из поплавковой камеры карбюратора в двигатель внутреннего сгорания. Однако такое устройство не позволяет точно отрегулировать состав смеси, так как это в большей степени зависит от навыков человека, которому необходимо провести такую процедуру, а в некоторых случаях, например, при проведении стендовых испытаний, этот процесс является очень трудоемким, вследствие необходимости изменения качества смеси на различных испытательных режимах.
Известно устройство для регулирования состава горючей смеси, подаваемой карбюратором (патент РФ №189396, опубл. 21.05.2019), выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из электронного блока управления, связанного с источником давления и разрежения, с датчиком давления, установленным в ресивере, и с блоком заслонок, вход которых соединен с источником давления и разрежения, а выход соединен с ресивером, выход которого с помощью трубопровода подключен к поплавковой камере карбюратора, при этом на ресивере установлен теплообменник, выполненный с возможностью получения тепла от источника тепла, а в поплавковой камере дополнительно установлен датчик температуры, соединенный с электронным блоком управления. Известное устройство не обеспечивает высокую точность подачи топлива, в частности, на режимах, когда требуется резкая подача относительно большого количества топлива, а также подачу несколько видов топлива.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков наиболее близкого аналога.
Технический результат заключается в повышении точности регулирования состава смеси, а также возможность регулирования состава во время работы двигателя в любом диапазоне изменения нагрузки двигателя.
Технический результат достигается устройством для регулирования состава горючей смеси, состоящим из карбюратора, ресивера, источника давления и разрежения, электронного блока управления, связанного с источником давления и разрежения, с датчиком давления, установленным в ресивере, и с блоком заслонок, вход которых соединен с источником давления и разрежения, а выход соединен с ресивером, выход которого с помощью трубопровода подключен к поплавковой камере карбюратора, при этом на ресивере установлен теплообменник, выполненный с возможностью получения тепла от источника тепла, а в поплавковой камере дополнительно установлен датчик температуры, соединенный с электронным блоком управления, также карбюратор содержит дополнительную поплавковую камеру, соединенную с ресивером через запорный элемент, соединенный с электронным блоком управления, дополнительная поплавковая камера содержит датчик давления, соединенный с электронным блоком управления, а источником тепла является охлаждающая жидкость двигателя внутреннего сгорания.
На представленной фигуре изображена схема устройства для регулирования состава горючей смеси.
На приведенной фигуре: 1 - двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДсИЗ), имеющий карбюратор с поплавковой камерой карбюратора 2, связанную трубопроводом 3 с ресивером 4. Давление (разрежение) в ресивере 4 контролируется с помощью датчика давления 5, соединенного с электронным блоком управления 8 (ЭБУ). Источник давления (разрежения) 7 связан с ресивером через блок заслонок бис ЭБУ для управления величиной давления (разрежения). Положение заслонок управляется ЭБУ 8. В первом положении воздух забирается источником давления (разрежения) 7 из окружающего пространства и после сжатия поступает в ресивер 4. Во втором положении воздух забирается из ресивера 4, создавая в нем разрежение, и после воздуходувки выбрасывается в атмосферу. На ресивере 4 установлен теплообменник (не показан), через который циркулирует охлаждающая жидкость двигателя, а в поплавковой камере 2 установлен дополнительный датчик давления (на чертеже не показан), который соединен с ЭБУ 8. Карбюратор содержит дополнительную поплавковую камеру 9, соединенную с ресивером 4 через запорный элемент 10, соединенный с ЭБУ 8.
Дополнительная поплавковая камера 9 содержит датчик давления (не показан).
Устройство для регулирования состава горючей смеси работает следующим образом.
атм
Перед подключением устройства балансировочный канал карбюратора разобщается с приемным патрубком (на чертеже не показаны). Трубопроводом 3 соединяется ресивер 4 с поплавковой камерой 2 карбюратора, а также ресивер 4 соединяется с дополнительной поплавковой камерой 9 через запорный элемент 10, представляющий собой, например, заслонку, соединенную с шаговым электродвигателем, управляемым ЭБУ 8 в зависимости от необходимого режима. Перед запуском двигателя внутреннего сгорания 1 ЭБУ 8 считывает показания датчика давления 5 для определения атмосферного давления р.
упр
атм
упр
атм
Каждая заслонка блока заслонок 6 выполнена с возможностью вращения на угол от 0 до 90° с шагом в 1° благодаря шаговым электродвигателям, что позволяет осуществлять более точную подачу давления (разрежения) в ресивер 4. При этом заслонки выполняют две основные функции, которые регулируются ЭБУ 8. Первая функция соответствует забору воздуха источником давления (разрежения) 7 из окружающего пространства и после сжатия воздух поступает в ресивер 4 (р>р). Вторая функция позволяет забирать воздух из ресивера 4, создавая в нем разрежение (р<р), и после источника давления (разрежения) 7 выбрасывается в атмосферу. Для изменения величины управляющего давления (разрежения) в ресивере 4 источник давления (разрежения) 7 подключен к ЭБУ 8, позволяющему дистанционно управлять составом горючей смеси в зависимости от программы, которая запущена на ЭБУ 8, или от требования оператора. Наличие дополнительного датчика давления позволяет определить давление непосредственно в поплавковой камере 2, а также наличие датчика давления в дополнительной поплавковой камере 9 позволяет более точно контролировать подаваемое в дополнительную поплавковую камеру 9 давление из ресивера 4 за счет изменения положения запорного элемента 10, что таким образом позволяет повысить точность регулирования состава горючей смеси. При нагреве ресивера 4 за счет получения тепла от источника тепла (например, при получении тепла от охлаждающей жидкости двигателя) также нагревается находящийся внутри поплавковых камер 2 и 9 воздух, что также позволяет за счет нагрева топлива, находящегося в поплавковых камерах 2 и 9, изменять его плотность и за счет этого регулировать качество поступающей в двигатель топливовоздушной смеси, а запорным элементом 10 регулируется работа дополнительной поплавковой камеры 9, за счет чего обеспечивает подача дополнительной порции топлива на некоторых режимах работы ДВС, что позволяет повысить точность регулирования состава смеси, поступающей в двигатель. При этом, уменьшение разницы температур между поступающим сжатым воздухом и находящимся в ресивере 4 воздухом снижает колебание температуры и давления в ресивере 4, что также позволяет увеличить точность регулирования.
Также, например, для изменения величины управляющего давления (разрежения) в ресивере 4 может быть применена воздуходувка с приводом от электродвигателя (см. например патент SU 240943), который питается через регулятор напряжения, управляемый электронным блоком управления 8, позволяющим менять обороты рабочего колеса воздуходувки. Также возможен вариант, при котором источником давления (разрежения) 7 являются два устройства, управляемые ЭБУ 8.
Наличие двух поплавковых камер 2 и 9 позволяет не только более точно подавать топливо на переходных режимах работы ДВС, но и применять подачу двух видов топлива, а наличие запорного элемента 10, соединенного с ЭБУ 8, позволяет более точно регулировать состав смеси, поступающей в двигатель.
Данное устройство может применяться на двигателях в составе транспортного средства, либо при стендовых испытаниях, когда двигатель установлен на стенд.
ЭБУ 8 может управлять качеством смеси в зависимости от выбранной программы, либо в ручном режиме в зависимости от выбора оператора.
Таким образом, устройство обеспечивает высокую точность регулирования состава смеси за счет использования микроконтроллерного управления (ЭБУ 8) и соединенных с ним исполнительных элементов и датчиков, таких как датчики давления, запорный элемент 10 в том числе для управления подачей топлива из дополнительной поплавковой камеры 9, а также возможность использования отличных от бензинов видов топлива и регулирования состава смеси во время работы двигателя в любом диапазоне изменения нагрузки двигателя.