RU2000461C1 - Карбюратор - Google Patents

Abstract

Использование: двигателестроение, испарительные карбюраторы многотопливных двигателей. Сущность изобретени : карбюратор содержит теплообменник-испаритель 1 с корпусом, имеющим вертикальные цилиндрические наружную и внутреннюю стенки, впускной патрубок 20, топливоподвод щую трубку 4. патрубок 26 дл  отвода топливоводушной смеси, внутреннюю осевую камеру 7 и наружную кольцевую камеру. В наружной камере расположены винтовой топливный канал 14 и винтовой канал дл  теплоносител . В ка

Description

Изобретение относитс  к двигател м внутреннего сгорани  (ДВС) и может быть использовано в автомобильной промышленности дл  создани  многотопливных ДВС.

Известны карбюраторы, в которых рабоча  смесь образуетс  на основе осмоса и испарени  жидкого топлива воздушным потоком (например, патент Англии № 1034144, кл. F 1 В2Н, 1966).

К недостатку указанных карбюраторов следует отнести отсутствие линейной зависимости между осмосом, испарением и ре- работы двигател .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  карбюратор (патент США Nt 4153651, кл. F 02 М 17/24, 1979), в системе смесеобразовани  которого используютс  збсорбцин, осмос и испарение. Этот карбюратор содержит нижнюю камеру топлива, воздушную камеру, выпускной воздушный клапан, входные отверсти  нижней камеры, соединенные с ис- точником топлива, и верхнюю испарительную камеру, Имеютс  несколько открытых в двух сторон трубок. В их нижней части помещен абсорбирующий материал, соприкасающийс  с жидким топливом в нижней камере. Внутри трубки по всей длине проходит фитиль, соприкасающийс  с абсорбирующим материалом. Сбоку трубок над нижней камерой имеютс  несколько отверстий . Испарительна  камера заполнена пористым материалом, закрывающим отверсти  в трубках. Верхние части трубок выход т из испарительной камеры и соедин ютс  с выпускным воздушным клапаном. Топливо абсорбируетс  и осмотически подаетс  на фитиль. Воздух, проход щий через воздушный клапан, обдувает фитиль, и жидкое топливо испар етс . Пары топлива фильтруютс  через пористый материал в испарительной камере, проход  через отверсти  в трубке.

К недостаткам смесеобразовани  указанной конструкции карбюратора следует отнести малую эффективность пористого материала в фильтрации паров топлива через него, отсутствие дифференцированной зависимости между осмосом, фильтрацией паров, испарением через пористый материал , т.е. дозировкой топлива и режимом работы ДВС.

Целью изобретени   вл етс  как устранение указанных недостатков, так и повышение эффективности карбюрации любого испар ющегос  топлива, утилизации теплоты выхлопных газов или системы охлаждени  ДВС, обеспечение статического дифференцированного испарени  топлива и в автоматическом режиме непосредственно в завихрителе: бензина,лигроина, керосина , дизельного, газойливого, сол рового,

газообразного подогревом и воздушным потоком , а также снижение токсичности выхлопных газов во всех режимах работы

две.

Цель достигаетс  тем, что карбюратор

содержит вертикальный теплообменник-испаритель с впускными и выпускными патрубками , образованный двум  цилиндрическими стенками,в кольцевой камере между которыми размещены два винтовых канала: один тепловой дл  теплоносител  - выхлопных газов, в кото ром также размещен абсорбирующий материал в виде покрыти  - пленкообразовател  из пористого- чеистого и прочего абсорбирующего материала, а во внутренней осевой камере размещен золотниковый распределитель топлива, при этом в нижней части топливного канала предусмотрен перепускной поплавковый клапан, а впускной и выпускной патрубки топливного канала сообщены с полост ми смесител ми дроссельной колонки, содержащей во впускном патрубке заслонку-кулачок с трубчатым толкателем с кольцевым запорным элементом

клапана в выпускном патрубке, регулирующую распределение двух потоков воздуха между винтовым топливным клапаном и полостью трубчатого толкател  со смесителем . Кроме того, карбюратор снабжен системой автоматического регулировани  (САР) режима испарени  топлива, имеющей датчик в виде спиральной пружины в полости крышки дроссельной колонки, кинематически св занный с другой заслонкой, размещенной в патрубке дл  подвода теплоносител .

Дл  обеспечени  универсальности и эффективности в карбюраторе отражены все известные требовани : статическому дифференцированному молекул рному испаре- нию топлива, утилизации теплоты отработавших вых/.опных газов, автоматизации режимов испарени  топлива, много- топливности ДВС, полному сгоранию топлива и уменьшению токсичности выхлопных газов и воплощены в следующие системы: систему циркул ции топлива от топливного бака и обратно, состо щую из топливных трубок, золотникового распределител , винтового канала и перепускного клапана; систему статического дифференцированного испарени  топлива, состо щую из топливного пленкообразовател  в виде покрыти  винтового топливного канала; систему дроссельного регулировани  обогащени  топливно-воздушной смеси двум  потоками воздуха в двух режимах, состо щую из дроссельной колонки с заслонкой-кулачком с. трубчатым толкателем, соединенной полост ми с впускным и выпускным патрубками топливного канала; систему подогрева топлива, состо щую из винтового теплового канала дл  теплоносител  - выхлопных газов, в котором также размещен ТЭН; систему установки на температурный режим и САР испарени  топлива , состо щую из температурного датчика в виде спиральной пружины, размещенного в смесителе на дроссельной колонке, и кинематической св зи между датчиком и заслонкой , размещенной в патрубке дл  подвода теплоносител .

Благодар  перечисленным системам и их совокупности топливно-воздушна  смесь в универсальном карбюраторе может образовыватьс  в диапазоне двух интервалов коэффициента избытка воздуха х

а 1, т.е. в интервале насыщенного пара, составл ющего богатую смесь, и работе двигател  в указанном режиме;

, т.е. в интервале оптимальной обедненной смеси и работе двигател  в указанном режиме.

На фиг.1 изображен карбюратор в плане; на фиг.2 - разрез А- А на фиг. 1, на фиг.З - дроссельна  колонка в интервалах коэффициента избытка а 1 (а) и а 1 (б): на 5 фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З.

Карбюратор содержит теплообменник- испаритель 1, защищенный теплоизол цией 2, в системе циркул ции топлива трехходовой кран-переключатель 3, топливоподво0 д щую трубку 4, оголовок 5 с подпружиненным обратным клапаном б, внутреннюю осевую камеру (полость) 7, золотниковый распределитель 8 с осевым к«- налом 9, из которого через отверсти  10 и

5 11 при их совмещении поворотом штурвала 12 по шкале 13 предусмотрен выход топлива в винтовой топливный канал 14, в нижнем конце которого имеетс  сливное отверстие 15 в короб 16 с перепускным поплавковым

0 клапаном 17 и трубкой 18 отвода топлива в топливный бак, в системе статического испарени  топлива в канале 14 покрытие - пленкообраователь 19, впускной патрубок 20 и эыпускной патрубок 21 топливного ка5 нала, дополнительный обратный клапан 22 с седлом 23. смеситель 24 с установочной крышкой 25 и патрубок 26 дл  отвода топли- вовоздушной смеси, в системе дроссельного регулировани  дроссельную колонку 27,

0 имеющую на валу 28 заслонку-кулачок 29 с толкателем 30 с кольцевым запорным элементом клапана 31 с м гкой прокладкой, причем заслонка-кулачок 29 св зана с поворотным рычагом 32 дистанционного управ5 ле.ни  (фиг.1). Кроме того, карбюратор содержит в системе подогрева топлива винтовой канал 33 дл  теплоносител  с впускным и выпускным патрубками 34 и 35 и ТЭН 36, в системе установки на температурный

0 режим и САР температурный датчик 37 в виде спиральной пружины, закрепленный одним концом на крышке 25 с ключом 38 и фиксатором 39, а другим концом на штоке 40, имеющем возможность поворачиватьс 

5 о температурно-механических импульсов датчика 37 и поворачивать через кинематическую цепь, состо щую из кривошипа 41, шатуна 42, коромысла 43, взла 44 в стойке 45, заслонку 46. Коромысло 43 одноеремен0 но служит кулачком, взаимодействующим прерывателем 47 с регулируемым контактом 48, контактирующим с шайбой-массой 49. закрепленным на кронштейне 50 с изол тором 51 на стойке 45 и регулирующим

5 работу ТЭН 36 в электрической цепи с элементами 52, 53, 54, 36. 1, 45, 49 и 13. Дл  кон (рол  температурного режима предусмотрен контрольный термометр 55 с термопарой 55.

В исходном предпусковом положении ДВС в карбюраторе открыванием переключател  3 обеспечиваетс  подвод одного из двух топлив, которыми заправлен автомобиль , например, керосина или газа, бензина или дизтоплива, дизтоплива или газа и т.д.. при этом поворотом золотника 8 посредством штурвала 12 с фиксацией на вид топлива по шкале 13 (фиг.1) совмещаютс , например, верхн   пара отверстий 10 и 11 (при дизтопливе) дл  выпуска топлива из осевого канала 9 в топливный канал 14. Заслонка 29 повернута в одном из режимов, приведенных на фиг.З; при легкокип щем топливе - бензине в режиме а и труднокип щем -дизтопливе в режиме б.

Одновременно поворачиваетс  крышка 25 (возможно с резьбовым соединением) в корпусе-смесителе 24 ключом 38 посредством фиксатора 39 с фиксацией на вид топлива , например на дизтопливо, при этом через спиральный датчик 37, шток 40 и кинематическую св зь 40-45 поворачиваетс  в исходное соответствующее положение и заслонка 46. определ ющее расход теплоносител  через патрубок 34. Открытому положению заслонки 46 соответствует контакт между элементами 48 и 49 электрической цепи 52. 53, 54, 36. 1. 45, 49 и 48.

Топливо подаетс  традиционным способом от топливного насоса через переключатель 3, трубку 4, оголовок 5, клапан 6, полость 7, канал 9. совмещенные отверсти  10 и 11 в канал (полость) 14, где насыщает пленкообразователь 19, и затем из канала 14 через отверстие 15 стекает в короб 16, откуда сработкой клапана 17 через трубку

18возвращаетс  обратно в топливный бак. Процесс подачи топлива на пленообразова- тель 19 предусматриваетс  непрерывной или периодической циркул цией, расход топлива при этом регулируетс  в зависимости от режима работы ДВС.

При такте впуска в ДВС разрешением, которое распростран етс  через патрубок 26, сработкой клапана 22 и через патрубок 21 создаютс  два потока воздуха - один в винтовом канале 14, обуславливающий перенос паров топлива и дифференцированное испарение с пленкообразовател  19 с гомогенизацией насыщенной - обогащенной топливно-воздушной смеси, другой транзитный через трубчатый толкатель 30 со смещением в смесителе 24 с обогащенной смесью, поступившей из канала 14, и ее обеднением.

Поскольку длина пленкообразовател 

19остаетс  посто нной дл  одной разновидности топлива и определ етс  количеством витков канала 14 от совмещенных

отверстий 10 и 11 до низа у отверсти  15. то дозирующим фактором в карбюраторе  вл етс  воздух в два потока, образующихс  дроссельной колонкой 27 в режимах а

и б на фиг.З. Работа ДВС в режиме а  вл етс  предпочтительной, так как при нем исключаетс  образование СО.

Дл  остановки ДВС прекращение карбюрации осуществл етс  закрыванием пат0 рубка 34 поворотом заслонки 46, поворотом ключа 38 фиксатором 39, приведением в вертикальное положение заслонки 29, закрыванием патрубка 20. запиранием клапаном 31 толкател  30 седла 23 и патрубка 21

5 и прекращением процесса циркул ции топлива .

СРА служит дл  предотвращени  кипени  топлива в канале 14 и поддержани  заданного температурного режима испарени 

0 любого испар ющегос  топлива и действует следующим образом.

При утилизации тепла ДВС при исходном открытом положении заслонки 46 повышение температуры в канале 14 и затем в

5 смесителе 24 и поворотна  деформаци  датчика 37 влечет дальнейший поворот заслонки 46 в сторону уменьшени  сечени  патрубка 34 и уменьшение расхода теплоносител  до стабилизации в прин тых пара0 метрах, контролируемых по термометру 55. При электрическом нагревателе карбюраци  в электрическом режиме, например, при пуске холодного двигател  осуществл етс  включением электрической цепи 52,

5 53,26. 1, 45, 49, 48 замыкателем 54. При тех исходных положени х крышки 25 и кинематической цепи 41, 42 и 43, что при утилизации тепла ДВС пружинный контакт 48 прижат к шайбе-массе 49.

0 Поворотный импульс, поступающий на коромысло-кулачок 43, по мере повышени  температуры от включенного ТЭП 36 в канале 33 и топливно-воздушной смеси в канале 14 и смесителе 24 до критического значени 

5 поворотом коромысла-кулачка 43 и действием на прерыватель 47 вызывает разъединение контактов 48 и 49 и в целом отключение ТЭН 36, а по мере понижени  температуры обратным поворотом коромысла-кулачка 43

0 - замыкание контактов 48 и 49 и включение ТЭН 36. После пуска двигател  ТЭН 36 отключаетс  дистанционно размыкателем 54 и т.д.

Универсальному карбюратору, осно5 ванному на пленочном статическом испарении топлива, свойственно наличие в полости испарени  канала 14 паров низкокип щей фракции жидкого топлива в особенности при повышенной температуре окружающего атмосферного воздуха. Указанным фактором также обусловлен облегченный пуск ДВС. При этом подогрев топлива в канале (полости) 14 включением ТЭН 36 не требуетс .

Конструктивные размеры карбюратора и формы отдельных элементов: канала 14, кулачковой конфигурации заслонки 29, количество витков завихрител  и САР принимаютс  такими, чтобы при определенном зафиксированном положении заслонки 29 при максимальных нагрузках - газе топ- ливно-воздушна  смесь была стехиометри- ческой, т.е. о 1 из услови  .

Изготовление и сборка карбюратора представлены ориентировочно из следующих компоновочных узлов и элементов: блока-испарител  из полого цилиндрического корпуса и сьемной шнековой части с золотниковой полостью в монолитном исполнении с верхней или нижней крышкой с ТЭН 36 в крышке, дроссельной колонки 27, кинематической цепи и т.д.

Изготовление пленкообразовател  19 предусматриваетс  из пористого, волокнистого и прочего абсорбирующего материала в виде тонкостенной футеровки с развитой поверхностью испарени  с топливозадер- живающими  чейками на винтовой полосе канала 14.

Специальный датчик 37 основан на известном принципе, заложенном в термометре , и изготавливаетс  из того же материала - биметаллической или полимерной ленты-полосы.

На фигурах изображен один из предпочтительных вариантов универсального карбюратора. Возможны и другие формы блока-испарител  1, например с взаимной перестановкой золотниковой системы с элементами 3...11, и дроссельной колонки с элементами 20...31 и 37...41; размещение датчика 37 в корпусе на штоке 40 в седельной части между клапанами 22 и 31 и т.д. Могут быть и другие формы дроссельной колонки, обеспечивающие образование топливно-воздушной смеси двум  потоками воздуха в карбюраторе.

В технико-экономическом отношении универсальный карбюратор нар ду с универсальностью (многотопливностью) и высоким КПД представл етс  перспективным по следующим показател м: уменьшению удельного расхода топлива, утилизации теплоты двигател , расширению концентрационных пределов воспламен емости топлива, улучшению пуска холодного двигател , снижению токсичности выхлопных газов во всех режимах работы двигател , обеспечению детонационной стойкости

топлива, а также обеспечению многотопливных ДВС.

Воплощение в карбюраторе конструктивных элементов и систем, отвечающих 5 всем требовани м, обеспечиваетс  компоновочным решением, делающим конструкцию менее трудоемкой в изготовлении по сравнению с жиклерными и другими карбюраторами . Кроме этого, в конструкции кар0 бюратора возможно использование значительного процента полимерного материала .

Claims (7)

1. Карбюратор, содержащий теплооб5 менник-испаритель с корпусом, имеющим вертикальную цилиндрическую наружную стенку, патрубки дл  подвода и отвода теплоносител , впускной патрубок, топливо- подвод щую трубку, топливный канал с

0 абсорбирующим материалом, обратный клапан, патрубок дл  отвода топливовоз- душной смеси и дроссельный элемент, отличающийс  тем, что. с целью расширени  функциональных возможностей и ин5 тенсификации испарени  различных видов топлива, в корпусе теплообменника-испарител  коаксиально установлена внутренн   цилиндрическа  стенка с образованием внутренней осевой камеры, сообщенной че0 рез обратный клапан с топливоподвод щей трубкой, и наружной кольцевой камеры, в последней расположены винтовой топливный канал и винтовой канал дл  теплоносител , топливный канал снабжен выпускным

5 патрубком, в осевой камере установлен с возможностью поворота золотниковый распределитель , выполненный в виде полого заглушенного с одного конца цилиндра с радиальными отверсти ми, сообщаемыми с

0 отверсти ми, выполненными во внутренней цилиндрической стенке, отверсти  во внутренней цилиндрической стенке сообщены с винтовым топливным каналом, карбюратор снабжен системой автоматического регули5 ровани  температурных режимов испарени  различных видов топлив. имеющей электрическую цепь и датчик в виде спиральной пружины, установленной в выпускном патрубке топливного канала и

0 кинематически св занной с заслонкой, размещенной Е патрубке дл  подвода теплоносител , в винтовом канале дл  теплоносител  установлен трубчатый электрический нагреватель, св занный с электри5 ческой цепью системы автоматического регулировани , а дроссельный элемент выполнен в виде колонки с кулачковым механизмом распределени  воздуха.

2. Карбюратор по п. 1, о т л и ч а ю щ и-й- С   тем. что колонка выполнена в виде трубчатой перемычки, сообщающей впускной и выпускной патрубки топливного канала, в перемычке установлен подпружиненный толкатель кулачкового механизма, выполненный со сквозной полостью и установленный с возможностью взаимодействи  одним концом с кулачком-заслонкой, размещенным во впускном патрубке, а другим концом, на котором установлен кольцевой запорный элемент клапана с м гкой прокладкой , - с клапанным отверстием в выпускном патрубке.

3.Карбюратор поп.1,отличающий- с   тем, что абсорбирующий материал расположен на стенках топливного канала в виде покрыти -пленкообразовател .

4.Карбюратор по пп.1 и2,отличаю- щ и и с   тем. что датчик в виде спиральной пружины размещен в полости крышки колонки и закреплен одним концом на внутренней стенке крышки с возможностью фиксируемого поворота при помощи рычажного фиксатора и другим концом - на штоке

дополнительного обратного клапана, кинематически св занном через кривошип, шатун и коромысло с валом заслонки, размещенной в патрубке дл  подвода теп- поносител .

5.Карбюратор по пп.1 -3. от л и ч а ю щ- и и с   тем, что топливный канал в нижней части сообщен через перепускной поплавковый клапан с трубой отвода топлива в

топливный бак.

6.Карбюратор по пп.1-3, отличающийс  тем, что топливоподвод ща  трубка соединена с по меньшей мере трехходовым

краном, с которым соединены две трубки, сообщенные соответственно с баками с различными видами топлива.

7.Карбюратор по пп.1 -4, от л и ч а ю щ- и и с   тем, что на теплообменнике-испарителе установлен термометр дистанционного контрол , св занный с термопарой, установленной в выпускном патрубке топливного канала.

Ю

4S.4ff.51

13

13 20.21 ZB 32

Фиг /

гг

31

ff-ff

37 33

го

25

40