УЗЕЛ ПОДАЧИ ТОПЛИВА
FUEL FEED STATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к узлу подачи топлива для двухтактного двигателя внутреннего сгорания с картерной продувкой, управляемого многоуровневой продувкой, причем упомянутый узел включает в себя корпус и два параллельных канала, проходящих через корпус, а именно первый канал для топливно-воздушной смеси и второй канал для дополнительного воздуха, разделительную перегородку, проходящую в плоскости между упомянутыми каналами, и дроссельный клапан с дросселем (диском), вращающимся в корпусе, причем упомянутый дроссель имеет ось вращения, совмещенную с плоскостью разделительной перегородки, нижнюю по потоку сторону, верхнюю по потоку сторону и выступающую секцию, которая проходит через дроссель вдоль оси вращения, по меньшей мере, на нижней по потоку стороне дросселя.
Уровень техники
Узлы подачи топлива вышеупомянутого типа раскрыты в заявках EP 1221545 А2, DE 10345653 A1 и DE 102004009310 A1. В узле подачи топлива, раскрытом в заявке EP 1221545 A2, карбюратор снабжен дроссельным клапаном (клапаном регулятора) с дросселем (регуляторным диском). При полном открытии регулятора дроссельная заслонка закрывает отверстие в разделительной перегородке и таким образом обеспечивает то, что все топливо потечет в канал, образованный как первый канал, упомянутый в вводной части, в то время как по существу чистый воздух потечет по второму каналу. Однако при некоторых положениях регулятора упомянутый проем в разделительной перегородке частично открыт, что позволяет большей части топлива течь в первый канал. Порция, которая предположительно может быть существенной, также потечет во второй канал, вследствие чего увеличатся потери топлива в выхлопном отверстии двигателя.
Узел, раскрытый в заявке DE 10345653 A1, применяет карбюратор той же конструкции, что и в заявке EP 1221545 A2. В частности, отверстия между двумя каналами, которые создаются, когда дроссель принимает слегка открытое положение, способствуют стабилизации давления в вентиляционном канале, т.е. во втором канале, когда двухтактный двигатель работает с малой нагрузкой.
Также узел, раскрытый в заявке DE 1002004009310 A1, применяет карбюратор с дроссельной заслонкой, который во всех положениях, кроме положения полной нагрузки, будет оставлять проход в разделительной перегородке на нижней по потоку стороне, а также на верхней по потоку стороне дросселя. Отверстия в разделительной перегородке намного меньше отверстий по двум предшествующим раскрытиям уровня техники, однако они все еще достаточно большие, чтобы быть причиной утечки значительного количества топлива из первого канала во второй канал, т.е. во вспомогательный воздухопровод. Чтобы уменьшить утечку топлива во вспомогательный воздухопровод и, следовательно, уменьшить количество топлива в этом канале, в первом канале имеется преграждающий элемент, т.е. в канале для перегонки воздушной/топливно-воздушной смеси. Однако каждый элемент, расположенный в первом канале - канале топливно-воздушной смеси, - образует препятствие для поступления топливно-воздушной смеси, что в высокой степени является серьезной помехой, когда требуется полный газ.
Краткое описание изобретения
Частью концептуальной идеи настоящего изобретения является то, что создание проема в стенке сопряжения между первым каналом, т.е. каналом для топливно-воздушной смеси, и вторым каналом, т.е. каналом для вспомогательного воздуха, не является ни необходимым, ни желательным. Это главным образом касается создания какого-либо прохода между каналами на нижней по потоку стороне дросселя (диска). Вместо этого изобретение направлено на закрепление уплотнения между этими двумя каналами во всех положениях дросселя, достаточно эффективного для предотвращения какого-либо незначительного прохода топлива из первого канала для топливно-воздушной смеси и второго канала для вспомогательного воздуха на нижней по потоку стороне заслонки. Здесь это достигается согласно аспекту изобретения тем, что край разделительной перегородки или уплотняющий элемент на разделительной перегородке соприкасается или почти соприкасается с выступающей секцией на дросселе, по меньшей мере, на нижней по потоку стороне дросселя.
Хорошо известное явление заключается в том, что поток топлива, воздуха и его смесей в любом впускном канале двухтактного двигателя пульсирует благодаря принципу действия двухтактного двигателя. Фактически пульсация может быть такой мощной, что топливо может быть полностью втянуто обратно в воздушный фильтр, который условно обеспечен выше по потоку карбюратора или соответствующего узла подачи топлива. Поэтому согласно другому аспекту этого изобретения выступающая секция, которая проходит через дроссель вдоль оси вращения, также расположена на верхней по потоку стороне дросселя, причем край разделительной перегородки или уплотняющий элемент на разделительной перегородке соприкасается или почти соприкасается с выступающей секцией на дросселе, по меньшей мере, на его верхней по потоку стороне, обеспечивая уплотнение также на той стороне дросселя между двумя каналами во всех положениях дросселя, достаточно рациональное для предотвращения какого-либо не являющегося незначительным прохода топлива из первого канала во второй на верхней по потоку стороне дросселя. В этой связи также необходимо упомянуть, что упомянутые уплотнения также предотвращают какой-либо не являющийся незначительным проход воздуха из второго канала в первый канал на любой из сторон дросселя, который в узлах предшествующего уровня техники может быть существенным из-за пульсирующего характера потока в двух каналах.
Принципы этого изобретения предназначены в первую очередь для применения на клапане регулятора, расположенном в карбюраторе или другом устройстве подачи топлива для двухтактного двигателя внутреннего сгорания с картерной продувкой, хотя они также могут применяться и на воздушной заслонке. Даже если воздушная заслонка расположена между воздушным фильтром и карбюратором, топливо может отступать назад полностью за регулятором, как было объяснено выше, поэтому предпочтительно предотвратить какую-либо утечку топлива из первого канала во второй канал через клапан регулятора и воздушную заслонку, когда клапан частично открыт.
Вышеупомянутое уплотнение может действовать в разных направлениях вследствие правильной конструкции края разделительной перегородки или уплотняющего элемента на разделительной перегородке, адаптированного к правильной конструкции упомянутой выступающей секции дросселя. Если край разделительной перегородки или уплотняющий элемент разделительной перегородки сконструированы так, что они соприкасаются с выступающей секцией дросселя, то может быть удобно спроектировать край разделительной перегородки или контактирующий участок уплотняющего элемента в виде шипа, выполненного из эластичного материала, т.е. из прочного пластика. В качестве альтернативы контактирующий элемент на разделительной перегородке или, что более удобно, уплотняющий элемент на разделительной перегородке может быть выполнен из тонкого эластичного стального материала, т.е. из куска тонкой стали холодной прокатки того типа, который условно используется для откидных клапанов. Выступающая секция в этих случаях может быть довольно низкой, т.е. выступать лишь слегка над поверхностью главной части разделительной перегородки. Это предпочтительно, поскольку выступающая секция не будет образовывать серьезного препятствия для прохождения топливно-воздушной смеси или дополнительного воздуха в первом и втором каналах, соответственно.
В случае, если край разделительной перегородки или уплотняющий элемент на разделительной перегородке не соприкасаются, а лишь почти касаются выступающей секции дросселя на одной из его сторон, то выступающая секция, о которой идет речь, может иметь круглую цилиндрическую поверхность в пределах, по меньшей мере, той области, которая будет обращена к краю разделительной перегородки или уплотняющему элементу на разделительной перегородке, т.к. дроссель вращается.
Соответственно выступающая секция дросселя или, по меньшей мере, выступающая секция на одной стороне дросселя будет образовывать ось или часть оси дроссельной заслонки, поскольку выступающая секция на противоположной стороне дросселя будет образовывать элемент, включенный в средство для закрепления дросселя на оси. В этой связи нужно подчеркнуть, что ось не обязательно должна быть круглой в сечении. Достаточно, чтобы шейки вала (горловины), которые заключены в клапанном корпусе, были цилиндрическими, тогда как выступающая секция на одной из сторон дросселя, который соединяет горловины, может быть представлена в любой форме, обеспечивающей выступающей секции достаточную прочность для выполнения его роли в качестве связывающего отсека, в то же время он должен быть способен взаимодействовать с краем разделительной перегородки или уплотняющим элементом на разделительной перегородке с тем, чтобы обеспечить желаемое воздействие уплотнения.
Главное техническое требование по работе с многоуровневой продувкой двухтактного двигателя внутреннего сгорания с картерной продувкой заключается в сокращении выбросов, в частности, при высокой загрузке двигателя. Эти системы продувки, некоторые из которых также известны как главная вентиляционная система, имеют значительно улучшенные двухтактные двигатели с уменьшенным выбросом вредных веществ, таких как полные углеводороды, окись углерода, углекислый газ. Однако это в основном справедливо для выбросов, образующихся, когда двигатель работает с высокой нагрузкой, в то время как вредные выбросы по предшествующему уровню техники могут быть значительны, если двигатель работает со средними нагрузками. Предположительно это происходит в результате того факта, что топливо попадает во вспомогательный воздухопровод, указанный выше как второй канал, который должен переносить только вспомогательный воздух, а не топливо выше уровня концентрации, который можно рассматривать как незначительный. Однако теперь в этом контексте предполагается, что уровень концентрации топлива во вспомогательном воздухопроводе, т.е. в упомянутом втором канале, по причине утечки не более 5%, соответственно менее 1% топлива, поступающего в канал топливно-воздушной смеси, т.е. в упомянутый первый канал, из первого канала во второй канал через клапан регулятора, когда дроссель клапана регулятора находится в промежуточном положении, является приемлемым. Другими словами, утечка топлива из первого канала во второй канал в этом случае будет незначительной, что по этой причине является также первым определением использованной выше фразы «незначительный проход топлива из первого канала во второй канал». Если край разделительной перегородки или уплотняющий элемент на разделительной перегородке соприкасаются с выступающей секцией на одной из сторон дросселя, любой проход топлива, который не является незначительным, будет эффективно предотвращен. Если край разделительной перегородки или уплотняющий элемент на разделительной перегородке только слегка соприкасаются с выступающей секцией на одной из сторон дросселя, любой проход топлива, который не является незначительным, из первого канала во второй канал также будет предотвращен в том числе и тогда, когда дроссель находится в промежуточном положении. «Слегка соприкасается» в таком контексте согласно объекту изобретения означает, что расстояние между краем стационарной разделительной перегородки или уплотняющим элементом на разделительной перегородке и выступающей секцией на вращающемся дросселе, должно быть менее 1 мм, соответственно менее 0,5 мм и наиболее предпочтительно менее 0,3 мм. Это расстояние, с другой стороны, согласно объекту этого изобретения не должно быть равным нулю, поскольку небольшой зазор означает, что можно избежать износа, что является предпочтительным. Поэтому минимальное расстояние может быть 0,05 мм.
Дополнительные объекты и преимущества этого изобретения будут очевидны из следующего описания некоторых возможных вариантов его осуществления. В этом описании ссылка будет сделана на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичное продольное сечение узла подачи топлива согласно первому возможному варианту осуществления изобретения;
Фиг.2 - иллюстрация дроссельного клапана, включенного в узел согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг.3 - иллюстрация второго варианта осуществления дроссельного клапана, и
Фиг.4 - третий вариант осуществления дроссельного клапана.
На чертежах, которые схематично показывают принципы этого изобретения, размеры даны не в масштабе. Это, в частности, касается толщины дросселей (дисков) клапанов, а также разделительной перегородки, включенной в этот узел.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На Фиг.1 система подачи топлива, такая как карбюратор, в целом обозначена ссылочной позицией 1, а ее корпус - ссылочной позицией 2. Два параллельных канала, а именно первый канал 3 для топливно-воздушной смеси и второй канал 4 для вспомогательного воздуха, проходят через корпус. Каналы 3, 4 предпочтительно имеют приблизительно полукруглое поперечное сечение и отделены друг от друга разделительной перегородкой, которая обозначена ссылочной позицией 5 и проходит в плоскости между этими каналами. Однако каналы 3, 4 могут также иметь овальное или квадратное сечение. В этом варианте осуществления разделительная перегородка состоит из трех секций, а именно из первой или входной секции 5а, второй или центральной секции 5b и выходной или третьей секции 5с. Секции 5а, 5b и 5c разделительной перегородки могут быть закреплены в своих положениях отверстиями в стенке корпуса 2 способом, который может быть известен сам по себе.
В карбюраторе 1 клапан регулятора, сконструированный как дроссельный клапан, обозначен ссылочной позицией 7. Узел подачи топлива по этому изобретению, по желанию, содержит также воздушный клапан, как показано на Фиг.1, на которой воздушный клапан обозначен ссылочной позицией 8. Главный канал 9 подачи топлива открывается известным способом в диффузорной секции 10 выше по потоку регуляторного/дроссельного клапана 7, а каналы 12 подачи топлива в режиме холостого хода открыты в первом канале 3 вблизи регуляторного/дроссельного клапана 7.
Дроссели (диски) 14 и 15 клапана 7 регулятора и дроссельного клапана 8, соответственно, в традиционном варианте имеют такую форму, чтобы они могли закрывать первый канал 3 и второй канал 4, соответственно, в известном режиме, когда они независимо вращаются до положений полного закрытия. В полностью открытых положениях клапанов регулирующие поток створки 14а, 14b и 15a, 15b дросселей 14 и 15 соответственно размещаются в углублениях разделительной перегородки 5 известным способом, по меньшей мере, в отношении клапана регулятора, чтобы свести к минимуму воздействие дросселей на режим потока топливно-воздушной смеси и соответственно вспомогательного воздушного потока. Таким образом, створка 14b будет размещаться в полости 16b на стороне третьей секции 5c разделительной перегородки, обращенной к второму каналу 4. Створка 14a будет размещаться в полости 16а в центральной секции 5b разделительной перегородки, обращенной к первому каналу 3. Створка 15b воздушной заслонки 8 будет размещаться в полости 17b в центральной секции 5b разделительной перегородки, обращенной ко второму каналу 4, и створка 15а воздушной заслонки 8 будет размещаться в полости 17а в первой секции 5а разделительной перегородки, обращенной к первому каналу 3. На фиг.1 показаны дроссельные клапаны 7 и 8 в промежуточном положении между полностью открытым и полностью закрытым положениями.
Карбюратор 2 присоединен к всасывающей трубе 20 двухтактного двигателя внутреннего сгорания с картерной продувкой типа работающего с многоуровневой продувкой, например, типа с главной вентиляцией. Всасывающая труба 20, которая, в частности, не образует часть настоящего изобретения, отделена для того, чтобы включать в себя первый канал 23 для топливно-воздушной смеси и второй канал 24 для вспомогательного воздуха, который по этому изобретению не должен вмещать топливо, превышающее уровень концентрации, не являющийся незначительным, независимо от положения клапана 7 регулятора. Разделительная перегородка 25 между первым и вторым каналами 23 и 24 обозначена ссылочной позицией 25. Разделительная перегородка 25 присоединена к выходной секции 5c разделительной перегородки 5 карбюратора 1 с помощью соединительной муфты 26, которая может быть сконструирована по предшествующему уровню техники. Аналогичным образом разделенные воздушные каналы в воздушной трубе шланга 30, а именно первый воздушный канал 33 и второй воздушный канал 34, отделенные разделительной перегородкой 35, подключены к карбюратору 1 на его входной стороне. Разделительная перегородка 35 присоединена к входной секции 5а разделительной перегородки 5 карбюратора 1 с помощью соединительной муфты 36, которая может быть сконструирована по известному методу. Воздушный фильтр обозначен ссылочной позицией 31.
Базовая конструкция узла подачи топлива, описанная до настоящего времени, относится к предшествующему уровню техники. Это изобретение, в частности, относится к центральной части регуляторного/дроссельного клапана 7, а также к соответствующей части воздушного/дроссельного клапана 8 и к частям разделительной перегородки 5, которые примыкают или располагаются вблизи клапана или клапанов. Поэтому сейчас ссылка дается на Фиг.2-4, которые показывают упомянутые детали более наглядно и в большем масштабе.
Фиг.2 показывает, как центральная секция 14c дросселя 14 клапана 7 регулятора зафиксирована между полуосевой секцией 40 и зажимным элементом 41. Полуосевая секция 40 и зажимной элемент 41 имеют цилиндрические наружные поверхности и образуют вместе с центральной секцией 14c дросселя 14 цилиндрическую корпусную деталь по этому варианту осуществления. Дроссель 14 присоединен к полуосевой секции 40 посредством шурупа 42, проходящего через сквозную проточку 43 в зажимном элементе 41 и через отверстие в центральной секции 14c дросселя 14 в резьбовое отверстие 44 в полуосевой секции. Головка шурупа 42 углублена в зажимной элемент 41.
Согласно варианту осуществления, показанному на Фиг.2, элемент 47 в форме шипа выходной секции 5c разделительной перегородки 5, расположенный под полостью 16b, соприкасается с цилиндрической поверхностью зажимного элемента 41, обеспечивая уплотнение между первым каналом 3 и вторым каналом 4 на нижней по потоку стороне дросселя 14 клапана 7 регулятора, независимо от положения вращения этого клапана. По этой причине шип 47 или вся секция 5c выполнены из износостойкого материала и/или материала с низким коэффициентом трения для того, чтобы выдерживать повторяющиеся вращения клапана 7 регулятора. Возможные материалы могут быть выбраны из группы, состоящей из армированных пластиковых материалов, таких как армированный полиамид 6, сталь, алюминий, антифрикционные материалы, такие как подшипниковые металлы на основе меди и другие. Зажимной элемент 41 просто изготавливается из стали, которая обеспечивает требуемую прочность зажимному элементу, хотя материалы, имеющие более низкий коэффициент трения, как, например, подшипниковый металл на основе меди или даже пластик, могут быть также рассмотрены. На противоположной стороне дросселя 14 часть центральной секции 5b разделительной перегородки 5, граничащая с дроссельной заслонкой 7, а также полуосевая секция 40, соответственно, сконструированы тем же способом, что и соответствующие элементы на нижней по потоку стороне дросселя, а материалы полуосевой секции и центральной секции 5b образующего элемента разделительной перегородки уплотнения клапана регулятора без труда отобраны как для соответствующих элементов на нижней по потоку стороне. Также может быть удобно снабдить вершину выходной секции 5c и центральной секции 5b разделительной перегородки, обращенную к зажимному элементу 41 и полуосевой секции 40, цилиндрической поверхностью, имеющей тот же радиус, что и зажимной элемент 41 и полуосевая секция 40 соответственно с тем, чтобы содействовать процессу уплотнения.
Воздушная заслонка 8 может быть сконструирована тем же образом, как описано со ссылкой на клапан 7 регулятора, и, следовательно, ее конструкция не будет разъяснена здесь в каких-либо дополнительных подробностях.
Вариант осуществления, описанный со ссылкой на Фиг.2, обеспечивает очень эффективное уплотнение между первым и вторым каналами 3 и 4, соответственно. В варианте осуществления по Фиг.3 концы шиповидных участков 47 и 48 выходной секции 5c и центральной секции 5b разделительной перегородки 5 соответственно не соприкасаются с зажимным элементом 41 или полуосевой секцией 40, соответственно. Это устраняет какую-либо проблему трения, что позволяет выбирать материал зажимного элемента 41 и полуосевой секции 40, не принимая во внимание трение, например сталь, являющуюся природным материалом. Однако это бесконтактное решение требует, чтобы зазоры 50 и 51 между шипами 47 и 48, с одной стороны, и зажимной элемент 41 и соответственно полуосевая секция 40, с другой стороны, были бы очень узкими, чтобы обеспечить поддержание прохода топлива из первого канала 3 во второй канал 4 или вспомогательного воздуха из второго канала 4 в первый канал 3 на незначительном уровне. Для этой причины каждый из зазоров 50 и 51 имеет ширину, не превышающую 1,0 мм, предпочтительно, чтобы она не превышала 0,5 мм, и наиболее предпочтительно, чтобы она не превышала 0,3 мм. Предпочтительно, чтобы поверхности 52, 53 шипов 47 и 48, обращенные к зажимному элементу 41 и полуосевой секции 40, соответственно, имели вогнутые цилиндрические поверхности, примерно совпадающие с цилиндрическими поверхностями вращающихся элементов клапана 7 регулятора.
В варианте осуществления по Фиг.2 участки разделительной перегородки 5, которая соприкасается с вращающимися цилиндрическими поверхностями клапана 7 регулятора, выполнены из жесткого материала или из материала, который, по меньшей мере, имеет низкую степень гибкости. Вариант осуществления по Фиг.4, наоборот, использует упругие, гибкие уплотняющие элементы 61 и 62, соответственно. Более подробно, уплотняющие элементы 61 и 62 образуют вершинную часть на шипах 47 и 48 соответственно, в то время как главная часть шипов 47 и 48 образует интегрированные элементы выходной секции 5c и центральной секции 5b разделительной перегородки соответственно, которые в этом случае выполнены из стали или из другого металла. Как показано на Фиг.4, уплотняющие элементы 61 и 62 слегка искривлены, причем изогнутые участки 63 и 64 уплотняющих элементов упруго прижаты к прижимному элементу 41' и полуосевой секции 40', соответственно. Это устраняет потребность в цилиндрических поверхностях на прижимном элементе 41' и полуосевой секции 40', соответственно. Поэтому элементы 41' и 42' могут быть выполнены менее выступающими, чем цилиндрические элементы из ранее описанных вариантов осуществления, например, согласно Фиг.4. Таким образом прижимной элемент 41' и полуосевая секция 40' по этому варианту осуществления выполнены сравнительно плоскими. Поверхности 65 и 66 полуосевой секции 40' и зажимного элемента 41' соответственно, с которыми соприкасаются упругие уплотняющие элементы 61 и 62, соответственно, являются плоскими и параллельны центральной секции 14c затвора 14. Соответствующим образом гибкий уплотняющий элемент 61 и 62 выполнен из пластикового материала, такого как полиамид 6.