RU2058496C1

RU2058496C1 - Carburetor

Info

Publication number: RU2058496C1
Authority: RU
Inventors: Игорь Григорьевич Шабалин
Original assignee: Игорь Григорьевич Шабалин
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: carburetor has a housing provided with flow passageway made up as three adjacent parts. The first part is a diffuser with straight-line slot fuel sprayers. The second part is a recess space which have shaped wall. The third part is a space of the cylindrical mixing chamber provided with a passageway for discharging working combustible mixture to the engine cylinders. The perforated throttle gate with a drive is mounted on the axle. The shaped wall provides optimal space between the side of the gate and wall for flowing additional air from the recess space to the space of the vortex mixing chamber. As a result, the major working mixture that is formed in the diffuser with supplying fuel through the sprayer is impoverished effectively. The major mixture and additional air are mixed inside the mixing chamber and discharged through a passageway to the engine cylinders. EFFECT: high quality of the working mixture. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для приготовления рабочей смеси двигателю внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to devices for preparing a working mixture for an internal combustion engine.

Известен карбюратор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий в корпусе проточную полость диффузора, образованную криволинейными и плоскими стенками, дроссельную заслонку, выполненную в виде одной из криволинейных стенок диффузора с закреплением ее на оси между плоскими стенками в смежной с диффузором выемке, которая ограничена радиальной стенкой, выполненной по радиусу, описываемому входной (по потоку воздуха) гранью дроссельной заслонки, распылители топлива, выполненные в виде спрофилированных щелей с размещением через плоские стенки в полость диффузора и связанные топливоподводящими каналами с топливной камерой, смесительную камеру, соединенную через окно в ее цилиндрической стенке с полостью диффузора и имеющую канал для отвода горючей смеси, приводное устройство для дроссельной заслонки и регулировочные винты холостого хода. A carburetor for an internal combustion engine is known, comprising a diffuser cavity in the body formed by curved and flat walls, a throttle valve made in the form of one of the curved walls of the diffuser and fixed on an axis between the flat walls in a recess adjacent to the diffuser, which is bounded by a radial wall, made along the radius described by the inlet (air flow) face of the throttle, fuel atomizers, made in the form of profiled slots with the placement through the plane e walls into the diffuser cavity and connected by the fuel supply channels to the fuel chamber, a mixing chamber connected through a window in its cylindrical wall to the diffuser cavity and having a channel for discharging the combustible mixture, a throttle actuator and idle adjusting screws.

Такой карбюратор обеспечивает эффективную коррекцию состава горючей смеси для двигателя во всем диапазоне режимов его работы при условии, что исполнение нужного профиля щелевых распылителей будет выполнено с достаточно высокой точностью. Such a carburetor provides effective correction of the composition of the combustible mixture for the engine in the entire range of modes of operation, provided that the execution of the desired profile of slotted nozzles is performed with sufficiently high accuracy.

Однако на практике исполнение оптимального профиля щелевых распылителей (особенно при серийном производстве) является сложной дорогостоящей технологической операцией из-за малых линейных размеров в поперечных сечениях профиля щелевых распылителей топлива. Например, для подачи жидкого топлива в необходимых дозах на различных режимах работы двигателя поперечные размеры профиля щелевого распылителя должны варьироваться в пределах 0,07-0,45 мм. However, in practice, the implementation of the optimal profile of slotted nozzles (especially in mass production) is a complex and expensive technological operation due to the small linear dimensions in the cross sections of the profile of slotted nozzles of fuel. For example, for the supply of liquid fuel in the required doses at various engine operating modes, the transverse dimensions of the profile of the slot nozzle should vary between 0.07 and 0.45 mm.

При таких малых масштабах даже микроскопическое отклонение от необходимых оптимальных размеров профиля распылителей топлива ведет к существенному отклонению от потребного регулировочного состава горючей смеси, что естественно сказывается отрицательно на экологичных и экономичных характеристиках двигателя при его работе, особенно на частичных нагрузках. At such a small scale, even a microscopic deviation from the required optimal profile sizes of the fuel atomizers leads to a significant deviation from the required adjusting composition of the combustible mixture, which naturally affects the environmentally friendly and economical characteristics of the engine during its operation, especially at partial loads.

Целью изобретения является повышение качества коррекции оптимального состава горючей смеси во всем диапазоне режимов двигателя для улучшения его экономичных и экологичных характеристик. The aim of the invention is to improve the quality of correction of the optimal composition of the combustible mixture in the entire range of engine modes to improve its economical and environmentally friendly characteristics.

Это достигается тем, что предложенный карбюратор имеет следующие конструктивные изменения: суммарная площадь проходных сечений распылителей топлива, размещенных в полость диффузора, выполнена из расчета подачи топлива, обеспечивающего или достаточного для образования оптимально обогащенного, т. е. мощностного состава горючей смеси с количеством воздуха, проходящим при полностью открытой дроссельной заслонке. This is achieved by the fact that the proposed carburetor has the following structural changes: the total flow area of the fuel atomizers placed in the diffuser cavity is calculated on the basis of the fuel supply that provides or is sufficient for the formation of an optimally enriched, i.e., power composition of the combustible mixture with the amount of air, passing with the throttle fully open.

Выемка для размещения дроссельной заслонки дополнительно спрофилирована в сторону увеличения зазора для пропуска воздуха между входной (по потоку воздуха) гранью дроссельной заслонки и стенкой выемки, при этом профиль стенки выемки выполнен по закону, обеспечивающему оптимальное эффективное объединение состава горючей смеси во всем диапазоне частичных дроссельных нагрузок двигателя путем дополнительного пропуска воздуха между гранью заслонки и стенкой выемки при всех положениях заслонки меньших, чем ее полное открытие. The recess for accommodating the throttle valve is additionally profiled in order to increase the gap for air passage between the inlet (air flow) face of the throttle valve and the recess wall, while the recess wall profile is made according to the law, which ensures optimal efficient combination of the composition of the combustible mixture in the entire range of partial throttle loads engine by additional air passage between the flap face and the wall of the recess at all positions of the flap less than its full opening.

Выходные сечения распылителей топлива, размещенные через плоские стенки в полость диффузора, могут быть разной конфигурации и по-разному размещены, например в виде круглых калиброванных отверстий, размещенных в линию один за другим, или то же, но в шахматном порядке и т.п. Однако в данном устройстве распылители топлива выполнены в виде двух щелей с параллельными гранями, т. е. с одинаковым проходным зазором по всей длине щели, что существенно облегчает изготовление распылителей с более высокой точностью. The output sections of the fuel atomizers placed through flat walls into the cavity of the diffuser can be of different configurations and placed in different ways, for example, in the form of round calibrated holes placed in a line one after another, or the same, but in a checkerboard pattern, etc. However, in this device, the fuel atomizers are made in the form of two slots with parallel faces, i.e., with the same passage clearance along the entire length of the gap, which greatly facilitates the manufacture of atomizers with higher accuracy.

Целесообразность указанных дополнительных конструктивных изменений обосновывается практически и теоретически тем, что плотность жидкого топлива (бензина) примерно в 600 раз выше плотности воздуха, т.е. ρ_т / ρ_в ≈ 600, следовательно, осуществление коррекции состава горючей смеси на частичных нагрузках путем изменения количества дозируемого воздуха вместо изменения количества дозируемого бензина, как это осуществляется в известном устройстве, существенно (в 600 раз) расширяет допуски на геометрическое отклонение при изготовлении профиля воздухопроводящих дозаторов, т.е. в данном случае расширяются допуски изготовления профиля стенки выемки для дроссельной заслонки, или, что одно и то же, существенно (в 600 раз) повышается качество коррекции состава горючей смеси для улучшения экологических и экономичных характеристик работы двигателя во всем диапазоне его нагрузок.The feasibility of these additional structural changes is substantiated practically and theoretically by the fact that the density of liquid fuel (gasoline) is about 600 times higher than the density of air, i.e. ρ _t / ρ _in ≈ 600, therefore, the correction of the composition of the combustible mixture at partial loads by changing the amount of dosed air instead of changing the amount of dosed gasoline, as is done in the known device, significantly (600 times) expands the tolerances for geometric deviation in the manufacture of the profile airborne dispensers, i.e. in this case, the tolerances for manufacturing the profile of the recess wall for the throttle valve are expanded, or, which is one and the same thing, the quality of the correction of the composition of the combustible mixture is significantly (600 times) improved to improve the environmental and economic performance of the engine in the entire range of its loads.

На фиг.1 изображен карбюратор, продольный разрез, при полностью открытой дроссельной заслонке; на фиг. 2 то же, при закрытой дроссельной заслонке, соответствующей режиму холостого хода двигателя; на фиг.3 то же, с расположением дроссельной заслонки, соответствующей частичной нагрузке двигателя; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3. Figure 1 shows a carburetor, a longitudinal section, with a fully open throttle; in FIG. 2 the same, with the throttle closed, corresponding to the engine idle mode; figure 3 the same, with the location of the throttle corresponding to the partial load of the engine; in Fig.4 a section aa in Fig.3.

Карбюратор содержит в корпусе 1 проточную переменную полость диффузора 2, образованную криволинейными 3 и плоскими 4 стенками, дроссельную заслонку 5, выполненную в виде одной из криволинейных стенок диффузора с закреплением ее на оси 6 между плоскими стенками 4 в смежной с диффузором полости выемки 7, которая ограничена стенкой 8, спрофилированной относительно радиуса, описываемого входной по потоку воздуха гранью 9 дроссельной заслонки, распылители топлива 10, размещенные через плоские стенки в полость диффузора и связанные топливоподводящими каналами 11 с поплавковой камерой 12, подпружиненные золотниковые элементы 13, совмещенные с дроссельной заслонкой 5 для одновременного дросселирования проходных сечений распылителей топлива 10 и полости диффузора 2, смесительную камеру 14, соединенную через окно в ее цилиндрической стенке 15 с полостью диффузора 2 и его смежной полостью выемки 7, а также имеющую канал 16 для отвода рабочей горючей смеси в цилиндры двигателя, приводное устройство 17 для управления дроссельной заслонкой и регулировочный винт 18 режима холостого хода. The carburetor contains in the housing 1 a flowing variable cavity of the diffuser 2, formed by curved 3 and flat 4 walls, a throttle valve 5 made in the form of one of the curved walls of the diffuser with its fixing on the axis 6 between the flat walls 4 in the cavity of the recess 7 adjacent to the diffuser, which bounded by a wall 8, profiled with respect to the radius described by the inlet air flow face 9 of the throttle valve, fuel sprayers 10 placed through flat walls into the cavity of the diffuser and connected by fuel supply by channels 11 with a float chamber 12, spring-loaded spool elements 13, combined with a throttle valve 5 for simultaneously throttling the passage sections of the fuel nozzles 10 and the diffuser cavity 2, the mixing chamber 14 connected through a window in its cylindrical wall 15 with the cavity of the diffuser 2 and its adjacent cavity cavity 7, as well as having a channel 16 for diverting the working combustible mixture into the engine cylinders, a drive device 17 for controlling the throttle and an idle adjustment screw 18.

Суммарная площадь проходимых сечений двух щелевых распылителей топлива 10, рассчитанных на подачу топлива, обеспечивающего оптимально обогащенный мощностной состав горючей смеси при полностью открытой дроссельной заслонке (как показано на фиг.1), выполнена равнорассредоточенной через плоские стенки в поперечном сечении полости диффузора 2, т.е. в виде двух прямолинейных щелей с параллельными гранями, что технологически обеспечивает возможность более точного исполнения таких дозирующих элементов, а для осуществления коррекции оптимального состава горючей смеси в сторону ее эффективного обеднения на всех частичных нагрузках двигателя радиальная стенка 8 выемки 7 выполнена спрофилированной в сторону увеличения зазора 19 между входной (по потоку воздуха) гранью 9 дроссельной заслонки и стенкой 8 выемки 7 для дроссельной заслонки (см. фиг.3). The total cross-sectional area of two slotted fuel sprayers 10, designed for fuel supply, providing an optimally enriched power composition of the combustible mixture with the throttle fully open (as shown in Fig. 1), is made uniformly distributed through flat walls in the cross section of the cavity of the diffuser 2, t. e. in the form of two rectilinear slots with parallel faces, which technologically provides the possibility of more accurate execution of such metering elements, and for the correction of the optimal composition of the combustible mixture in the direction of its effective depletion at all partial engine loads, the radial wall 8 of the recess 7 is made profiled in the direction of increasing the gap 19 between the inlet (air flow) face 9 of the throttle and the wall 8 of the recess 7 for the throttle (see figure 3).

Карбюратор работает следующим образом. The carburetor works as follows.

При пуске двигателя при работе его на любом из режимов в выходном канале 16 для отвода рабочей горючей смеси в цилиндры двигателя устанавливается давление ниже атмосферного. Следовательно, атмосферный воздух поступает через полость диффузора 2 в смесительную камеру 14, а топливо поступает из поплавковой камеры 12 по топливоподводящим каналам 11 и двум щелевым распылителям топлива 10 в наиболее узкую часть полости диффузора 2, где распыливается, и далее вместе с воздухом поступает также в вихревую смесительную камеру 14, откуда в качестве хорошо перемешанной рабочей горючей смеси через канал 16 к цилиндрам двигателя. When starting the engine when it is operating in any of the modes in the output channel 16, a pressure lower than atmospheric is set to remove the working combustible mixture into the engine cylinders. Therefore, atmospheric air enters through the cavity of the diffuser 2 into the mixing chamber 14, and the fuel enters from the float chamber 12 through the fuel supply channels 11 and two slotted fuel nozzles 10 to the narrowest part of the cavity of the diffuser 2, where it is atomized, and then also enters the air together with the air vortex mixing chamber 14, whence, as a well mixed working combustible mixture, through channel 16 to the engine cylinders.

При воздействии на приводное устройство 17 для управления положением дроссельной заслонки 5 можно изменять одновременно проходное сечение полости диффузора 2 и суммарное проходное сечение распылителей топлива 10, которые дросселируются золотниковыми элементами 13, совмещенными с дроссельной заслонкой 5. Таким образом осуществляется изменение количества подачи горючей смеси в двигатель, т.е. управление режимами его работы. При этом качество состава горючей смеси будет формироваться отношением количества поступающего топлива и количества поступающего воздуха, т.е. отношением проходных сечений распылителей топлива 10 и полости диффузора 2 плюс проходное сечение дополнительного зазора 19 для дополнительного пропуска воздуха между профилированной стенкой 8 и входной гранью 9 дроссельной заслонки 5. When acting on the drive device 17 to control the position of the throttle valve 5, it is possible to simultaneously change the flow area of the cavity of the diffuser 2 and the total flow area of the fuel atomizers 10, which are throttled by slide valves 13 aligned with the throttle valve 5. Thus, the amount of supply of the combustible mixture to the engine is changed , i.e. management of its operating modes. The quality of the composition of the combustible mixture will be formed by the ratio of the amount of incoming fuel and the amount of incoming air, i.e. the ratio of the passage sections of the fuel nozzles 10 and the cavity of the diffuser 2 plus the passage section of the additional gap 19 for additional air passage between the profiled wall 8 and the input face 9 of the throttle valve 5.

Известно, что на режимах холостого хода двигателя и его полной нагрузке качество состава смеси должно быть оптимально обогащено, а на режимах частичных нагрузок оптимально обеднено. Это условие в данной конструкции карбюратора соблюдается следующим путем. It is known that at idle modes of the engine and its full load, the quality of the mixture composition should be optimally enriched, and at partial load modes it is optimally depleted. This condition in this carburetor design is observed in the following way.

В случае работы двигателя на полной мощности дроссельная заслонка 5 открыта (см. фиг.1) и полость диффузора 2 имеет максимальное проходное сечение. При этом проходное сечение прямолинейных щелевых распылителей топлива 10, рассчитанных и выполненных на мощностную подачу топлива, тоже полностью открыто золотниковыми элементами 13 дроссельной защелки 5, а доступ воздуха из смежной выемки 7 в смесительную камеру 14 максимально ограничен минимальным (скользящим) зазором между стенкой 8 и входной гранью 9 дроссельной заслонки. Следовательно, воздух может поступать только через полость диффузора 2 и вместе с поступлением мощностной дозы топлива обеспечивает мощностной регулировочный состав горючей смеси для работы двигателя на полных нагрузках. In the case of engine operation at full power, the throttle valve 5 is open (see Fig. 1) and the cavity of the diffuser 2 has a maximum flow area. At the same time, the flow area of rectilinear slotted fuel sprayers 10, designed and designed for high-power fuel supply, is also completely open with spool elements 13 of the throttle latch 5, and the air from the adjacent recess 7 into the mixing chamber 14 is maximally limited by the minimum (sliding) gap between the wall 8 and throttle input face 9. Therefore, air can enter only through the cavity of the diffuser 2 and, together with the receipt of the power dose of fuel, provides the power control composition of the combustible mixture for the engine to operate at full load.

На режимах холостого хода двигателя, когда дроссельная заслонка 5 прикрыта до упора на регулировочный винт 18 (см. фиг.2), доступ воздуха из полости выемки 7 в смесительную камеру 14 тоже максимально ограничен минимальным зазором между радиальной стенкой 8 и входной гранью 9 заслонки, следовательно, в смесительную камеру 14 и далее в двигатель поступает тоже обогащенная горючая смесь, которая необходима для этого режима. At idle speed of the engine, when the throttle valve 5 is closed until it stops against the adjusting screw 18 (see Fig. 2), the access of air from the cavity of the recess 7 to the mixing chamber 14 is also maximally limited by the minimum clearance between the radial wall 8 and the inlet face 9 of the damper, therefore, enriched combustible mixture, which is necessary for this mode, also enters the mixing chamber 14 and further into the engine.

На частичных нагрузках, когда дроссельная заслонка 5 занимает промежуточное положение (от холостого хода до полной нагрузки), как это показано на фиг.3 и 4, в смесительную камеру 14 поступает дополнительный воздух, который проходит из смежной с диффузором полости выемки 7 через зазор 19, образующийся между входной гранью 9 заслонки и дополнительным профилем стенки 8. Следовательно, на частичных нагрузках богатая смесь, поступающая через полость диффузора 2, разбавляется дополнительным воздухом до обедненного экономичного состава. At partial loads, when the throttle 5 occupies an intermediate position (from idle to full load), as shown in FIGS. 3 and 4, additional air enters the mixing chamber 14, which passes from the cavity 7 adjacent to the diffuser through the gap 19 formed between the inlet face 9 of the valve and the additional profile of the wall 8. Therefore, at partial loads, the rich mixture entering through the cavity of the diffuser 2 is diluted with additional air to a lean economical composition.

Оптимальная коррекция состава горючей смеси в сторону ее обеднения зависит от исполнения оптимального профиля стенки 8 на дуге поворота дроссельной заслонки от ее положения холостого хода до ее положения полного открытия. The optimal correction of the composition of the combustible mixture towards its depletion depends on the performance of the optimal profile of the wall 8 on the arc of rotation of the throttle valve from its idle position to its full opening position.

Коррекция состава горючей смеси путем изменения доли подачи воздуха, который в 600 раз легче жидкого топлива, обеспечивает существенное повышение точности коррекции состава рабочей смеси для двигателя и снижение технологической нестабильности при серийном производстве таких карбюраторов. Correction of the composition of the combustible mixture by changing the proportion of air supply, which is 600 times lighter than liquid fuel, provides a significant increase in the accuracy of correction of the composition of the working mixture for the engine and a reduction in technological instability in the mass production of such carburetors.

При этом дополнительная подача воздуха в полость смесительной камеры 14 через зазор 19 конструктивно (как показано на фиг.3) осуществляется по касательной, т.е. тангенциально, относительно образующих полость смесительной камеры 14 и канала 16, что способствует дополнительному вихревому перемешиванию воздуха с топливом и чем обеспечивается гомогенность рабочей горючей смеси и равномерность распределения этой смеси по цилиндрам двигателя. In this case, additional air supply to the cavity of the mixing chamber 14 through the gap 19 is structurally (as shown in Fig. 3) tangential, i.e. tangentially relative to the cavity of the mixing chamber 14 and channel 16, which contributes to the additional vortex mixing of air with fuel and this ensures the homogeneity of the working combustible mixture and the uniform distribution of this mixture over the engine cylinders.

Claims

A CARBURETOR containing a housing having an air channel with a diffuser formed by curved and flat walls, a profiled throttle with a drive located in a recess made in one of the curved walls of the diffuser cavity, fuel sprayers with an outlet located in the diffuser cavity, a fuel chamber with fuel-conducting channels and idle adjustment screws, characterized in that the recess wall is profiled to form an increased gap between it and the throttle.