RU2173786C2

RU2173786C2 - Carburetor for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2173786C2
Application number: RU99120041A
Authority: RU
Inventors: Н.Б. Дубницкий; Б.Д. Ефремов; Г.Б. Орлов; Ю.А. Черемных
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Топливные системы"
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; carburized engines. SUBSTANCE: carburetor has a body, fuel-air duct with larger Venturi and smaller Venturi (atomizer), throttle valve with drive and system to deliver fuel to atomizer. Atomizer fuel feed system is coupled with additional self-contained idling system through idling system containing fuel and air jets and outlet channel. Additional self-contained idling system has a channel bypassing carburetor throttle valve with local narrowing (diffuser), control elements and shutoff valve to cut off mixture delivery at limit speed only. Passage part of smaller Venturi (atomizer) is made in the form of series-connected nozzle, cylinder and cone, ratio of nozzle and cylinder diameters is 0.75-0.85. Channel to deliver fuel-air mixture into cylindrical part of atomizer is connected also by vertical hole with carburetor inlet neck. Ratio of diameters o said hole and channel is 0.2-0.25. Idling system has an additional air jet and tube with fuel and air jets, mixture forming space and fuel-air mixture outlet holes is arranged between fuel and air jets. Bypass channel of self-contained system is coupled with idling system by two channels one of which is located before control element. Said channel opens into local narrowing (diffuser) of bypass channel and is provided with constant-section jet (calibrated hole). Another channel located after control element is provided with a device to adjust size of flow section. EFFECT: improved accuracy of fuel metering and conditions of fuel-air mixture preparation, improved operating characteristics of engine and automobile as to fuel consumption and toxicity of exhaust gases. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и к карбюраторам эжекционного типа для них. The invention relates to the field of engine building, in particular to internal combustion engines with external mixture formation and to ejector type carburetors for them.

Современный карбюратор состоит из ряда топливодозирующих систем, основные из которых главная дозирующая система и система холостого хода. Система холостого хода, в свою очередь, может включать дополнительные системы - переходную и так называемую автономную. Все эти системы в комплексе обеспечивают дозирование и смесеобразованние во всем диапазоне работы двигателя от режимов холостого хода до максимальной мощности. A modern carburetor consists of a series of fuel dosing systems, the main of which are the main dosing system and the idle system. The idle system, in turn, may include additional systems - transitional and so-called autonomous. All these systems in combination provide dosing and mixture formation in the entire range of engine operation from idle to maximum power.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является карбюратор, известный из авторского свидетельства СССР N 1390416, опубл. в 1988 г. [1]. The closest analogue, selected as a prototype, is a carburetor, known from the USSR copyright certificate N 1390416, publ. in 1988 [1].

Указанный карбюратор содержит корпус с проточным каналом и дроссельной заслонкой, автономную систему холостого хода, имеющую обводной канал с расположенным в нем дроссельным органом, делящим обводной канал на входной и выходной участки и связанным при помощи рычажной системы с приводным устройством, и эмульсионную систему, подключенную к обоим участкам обводного канала, и выполненный в корпусе отводной канал картерных газов. The specified carburetor contains a housing with a flow channel and a throttle valve, an autonomous idle system having a bypass channel with a throttle body located therein, dividing the bypass channel into the input and output sections and connected by a lever system with a drive device, and an emulsion system connected to both sections of the bypass channel, and a crankcase exhaust channel made in the housing.

Указанный карбюратор имеет следующие недостатки. Наличие кинематической взаимосвязи дроссельной заслонки и дроссельного органа, расположенного в обводном канале, существенно усложняет конструкцию карбюратора, снижает надежность его работы и предъявляет чрезвычайно высокие требования к качеству изготовления. Кроме того, подключение к обводному каналу автономной системы канала отвода, картерных газов ухудшает стабильность дозирования, поскольку количество картерных газов валяется величиной непостоянной. The specified carburetor has the following disadvantages. The presence of a kinematic relationship between the throttle and the throttle located in the bypass channel, significantly complicates the design of the carburetor, reduces the reliability of its operation and makes extremely high demands on the quality of manufacture. In addition, the connection to the bypass channel of the autonomous system of the exhaust channel, crankcase gases impairs the stability of dosing, since the number of crankcase gases is variable.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и улучшение дозирования и смесеобразования, повышение стабильности работы и за счет этого улучшение экономических, токсических и эксплуатационных показателей двигателя и автомобиля. The aim of the present invention is to remedy these drawbacks and improve dosing and mixture formation, increase stability, and thereby improve the economic, toxic and operational characteristics of the engine and car.

Эта цель достигается введением в указанные системы карбюратора ряда изменений, существенно улучшающих работу двигателя. This goal is achieved by introducing a number of changes to these carburetor systems that significantly improve engine performance.

1. Для улучшения дозирования и смесеобразования проточная часть малого диффузора (распылителя) выполнена в виде последовательно соединенных сопла, цилиндра и конуса с отношением диаметров сопла и цилиндра 0,75-0,85, канал подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен также с входной горловиной карбюратора вертикальным отверстием, причем отношение диаметров этого отверстия и канала составляет 0,2...0,25, система холостого хода имеет дополнительный воздушный жиклер и трубку с топливным и воздушным жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования и отверстия для выхода топливовоздушной смеси, а обводной канал автономной системы связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых, расположенный до регулирующего элемента и выходящий в местное сужение (диффузор) обводного канала, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие), а второй, расположенный после регулирующего элемента, имеет устройство для регулирования проходного сечения. 1. To improve dosing and mixing, the flow part of the small diffuser (atomizer) is made in the form of nozzles, cylinders and cones connected in series with a ratio of nozzle and cylinder diameters of 0.75-0.85, the channel for supplying the mixture to the cylindrical part of the atomizer is also connected to the inlet carburetor with a vertical hole, and the ratio of the diameters of this hole and channel is 0.2 ... 0.25, the idle system has an additional air nozzle and a tube with fuel and air nozzles, between which is located There is a mixing cavity and openings for the exit of the air-fuel mixture, and the bypass channel of the autonomous system is connected to the idle system by two channels, one of which, located before the control element and emerging into the local narrowing (diffuser) of the bypass channel, has a constant-section nozzle (calibrated hole) and the second, located after the regulating element, has a device for regulating the flow area.

2. Для повышения точности дозирования и плавности изменения расхода топлива, выводной канал системы холостого хода выполнен в виде вертикальной щели трапецевидной формы. 2. To increase the accuracy of dosing and smooth changes in fuel consumption, the output channel of the idle system is made in the form of a vertical trapezoidal slit.

3. Для снижения токсичности, улучшения эксплуатационных показателей канал регулируемого сечения, сообщающий систему холостого хода с обводным каналом автономной системы после регулирующего элемента, выведен в обводный канал в зоне расположения конусного участка регулирующего элемента. 3. To reduce toxicity, improve operational performance, a channel of adjustable cross section communicating an idle system with a bypass channel of the autonomous system after the control element is brought into the bypass channel in the area of the conical section of the control element.

4. Для повышения надежности работы система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода, установленная в обводном канале автономной системы, имеет жесткий запорный элемент, выполненный в виде части сферы. 4. To increase the reliability of the operation, the system for shutting off the supply of the mixture in the forced idle modes installed in the bypass channel of the autonomous system has a rigid locking element made in the form of a part of a sphere.

Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) и содержит корпус 1, топливовоздушный тракт 2, в котором имеется большой диффузор 3 и малый диффузор (распылитель) 4, дроссельную заслонку 5 с приводом и систему подачи топлива в распылитель 6, которая через систему холостого хода, содержащую топливный 7 и воздушный 8 жиклеры и выводной канал 9, связана с дополнительной автономной системой холостого хода, включающей в себя обводной, в обход дроссельной заслонки карбюратора, канал 10, имеющий местное сужение (диффузор) 11, регулирующие элементы 12 и 13 и запорный клапан 14 системы отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода. Carburetor for an internal combustion engine (Fig. 1) and comprises a housing 1, a fuel-air duct 2, in which there is a large diffuser 3 and a small diffuser (atomizer) 4, a throttle valve 5 with a drive and a fuel supply system to the atomizer 6, which is through the idle system a stroke containing fuel 7 and air 8 jets and an outlet channel 9, is connected with an additional autonomous idle system, including a bypass, bypassing the carburetor throttle valve, channel 10 having a local restriction (diffuser) 11, control elements 12 and 13 and a shutoff valve 14 of the mixture shutdown system at forced idle modes.

Система подачи топлива в распылитель (главная система) 6 включает топливный 15 и воздушный 16 жиклеры и эмульсионную трубку 17. Топливовоздушная смесь, образуемая в эмульсионной трубке подается через канал 18 распылителя в топливовоздушный тракт. В настоящее время широкое применение нашли карбюраторы с двумя концентрично расположенными диффузорами, в которых малый диффузор (распылитель), установлен концентрично с большим диффузором таким образом, что нижняя кромка распылителя находится в узком сечении большого. Такие схемы с двумя диффузорами позволяют повысить величину разрежения в месте вывода топливовоздушной смеси, повысить скорость ее движения и улучшить распределение смеси по сечению топливовоздушного тракта. Известны различные конструкции малого диффузора (распылителя) карбюраторов [2], [3], [4], [5], [6]. The fuel supply system to the atomizer (main system) 6 includes a fuel 15 and air 16 nozzles and an emulsion tube 17. The air-fuel mixture formed in the emulsion tube is fed through the atomizer duct 18 to the fuel-air duct. At present, carburetors with two concentrically arranged diffusers in which a small diffuser (atomizer) is mounted concentrically with a large diffuser so that the lower edge of the atomizer is in a narrow section of a large one are widely used. Such schemes with two diffusers make it possible to increase the amount of rarefaction at the place of withdrawal of the air-fuel mixture, increase its speed and improve the distribution of the mixture over the cross section of the air-fuel tract. Various designs of a small diffuser (atomizer) of carburetors are known [2], [3], [4], [5], [6].

Проведенные исследования позволили установить, что оптимальной конструкцией малого диффузора, обеспечивающей при прочих равных условиях наибольшие разрежения в зоне подачи смеси и высокую стабильность разрежений в условиях массового производства, является, предлагаемая конструкция, приведенная на фиг. 1 и фиг. 2
Проточная часть малого диффузора (распылителя) выполнена в виде последовательно соединенных сопла 19, цилиндра 20 и конуса 21 с отношением диаметров сопла d1 и цилиндра d2 0,75-0,85, канал 18 подвода смеси в цилиндрическую часть распылителя соединен также с входной горловиной карбюратора вертикальным отверстием 22, причем отношение диаметров этого отверстия d4 и канала d3 составляет 0,2. . .0,25. Назначение указанного вертикального канала диаметром d4 препятствовать возникновению на определенных режимах работы пульсирующего "снарядного", режима течения в канале 18, характеризующегося сильной неравномерностью подачи топлива. Указанные конструкция распылителя и соотношения размеров каналов обеспечивают повышение действующих в зоне истечения из распылителя разрежений на ≈ 10% по сравнению с распылителями известных конструкций. Стабильность показателей в условиях массового производства при этом повышается вдвое. В результате обеспечивается лучшее смесеобразование, более точное и стабильное дозирование и, как следствие, более высокие экономические и токсические показатели двигателя. Система холостого хода (фиг. 1 и 3) имеет дополнительный воздушный жиклер 23 и трубку 24 с топливным 7 и воздушным 8 жиклерами, между которыми расположены полость смесеобразования 25 и отверстия для выхода топливовоздушной смеси 26, а обводной канал автономной системы 10 связан с системой холостого хода двумя каналами, один из которых 27, расположенный до регулирующего элемента 12 и выходящий в местное сужение (диффузор) 11 обводного канала 10, имеет жиклер постоянного сечения (калиброванное отверстие) 28, а второй 29, расположенный после регулирующего элемента 12, имеет устройство 13 для регулирования проходного сечения.The studies carried out allowed us to establish that the optimal design of a small diffuser, which, ceteris paribus, provides the greatest rarefaction in the feed zone of the mixture and high stability of the rarefaction in mass production, is the proposed design, shown in FIG. 1 and FIG. 2
The flow part of the small diffuser (atomizer) is made in the form of nozzles 19, cylinder 20 and cone 21 connected in series with the ratio of nozzle diameters d1 and cylinder d2 diameters 0.75-0.85, the feed channel 18 to the cylindrical part of the atomizer is also connected to the carburetor inlet vertical hole 22, and the ratio of the diameters of this hole d4 and channel d3 is 0.2. . .0.25. The purpose of the specified vertical channel with a diameter of d4 to prevent the occurrence of pulsating "shell" mode of flow in certain modes of operation in channel 18, which is characterized by a strong non-uniformity of fuel supply. The indicated design of the atomizer and the ratio of the channel sizes provide an increase in the vacuum in the expiration zone from the atomizer by ≈ 10% compared with atomizers of known designs. The stability of indicators in conditions of mass production at the same time doubles. The result is a better mixture formation, more accurate and stable dosing and, as a result, higher economic and toxic performance of the engine. The idle system (Figs. 1 and 3) has an additional air nozzle 23 and a tube 24 with a fuel 7 and air 8 nozzles, between which there is a mixing cavity 25 and openings for the exit of the air-fuel mixture 26, and the bypass channel of the autonomous system 10 is connected to the idle system two channels, one of which 27, located before the regulating element 12 and facing the local narrowing (diffuser) 11 of the bypass channel 10, has a constant-section jet (calibrated hole) 28, and the second 29, located after the regulating element element 12, has a device 13 for regulating the flow area.

Канал регулируемого сечения 29, сообщающий систему холостого хода с обводным каналом автономной системы после регулирующего элемента 12, выведен в обводной канал в зоне расположения конусного участка регулирующего элемента 12, т. е. в зоне более высоких скоростей, обеспечивающих более тонкое распыливание топлива. Выводной канал 9 системы холостого хода выполнен в виде вертикальной щели трапецевидной формы. Форма канала и его положение относительно дроссельной заслонки в закрытом положении показаны на фиг. 4
За регулирующими элементами 12 и 13 в обводном канале автономной системы установлена система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода 30. В предлагаемом карбюраторе система отключения подачи смеси на режимах принудительного холостого хода имеет жесткий (металлический) запорный элемент 14, выполненный в виде части сферы. Такая конструкция запорного элемента, обеспечивает его высокую надежность, долговечность и герметичность перекрытия обводного канала на режимах принудительного холостого хода и, соответственно, экономию топлива и снижение токсичности отработавших газов на этих режимах. Управление работой системы отключения топлива обеспечивается специальным управляющим блоком, не показанным на схеме.An adjustable cross-section channel 29, which informs the idle system with the bypass channel of the autonomous system after the regulating element 12, is discharged into the bypass channel in the area of the conical section of the regulating element 12, i.e., in the zone of higher speeds providing finer atomization of fuel. The output channel 9 of the idle system is made in the form of a vertical slit trapezoidal shape. The shape of the channel and its position relative to the throttle in the closed position are shown in FIG. 4
Behind the regulating elements 12 and 13, in the bypass channel of the autonomous system, a mixture shutdown system for forced idle 30 is installed. In the proposed carburetor, the mixture shutdown system for forced idle has a rigid (metal) locking element 14, made as part of a sphere. This design of the locking element ensures its high reliability, durability and tightness of the bypass channel overlap in forced idle modes and, accordingly, fuel economy and reduction of exhaust gas toxicity in these modes. The fuel shutdown system is controlled by a special control unit, not shown in the diagram.

Карбюратор работает следующим образом. На режиме холостого хода дроссельная заслонка 5 полностью закрыта. Действующее во впускном трубопроводе разрежение передается в обводной канал 10 автономной системы, а через каналы 27 и 29 в систему холостого хода. Топливо поступает через жиклер 7, а воздух через жиклер 8. Образующаяся в полости 25 трубки 24 эмульсия через отверстия 26 и эмульсионный жиклер 31 поступает в канал 32, где дополнительно эмульсируется воздухом, поступающим из дополнительного воздушного жиклера 23 и выводного канала 9 (который на этом режиме работает как еще один воздушный канал), а далее через нерегулируемый калиброванный канал 27 и регулируемый канал 29 в автономную систему, где перемешивается с воздухом, поступающим через обводной канал. Состав смеси регулируется винтом 13, а количество смеси, определяющее обороты двигателя, винтом 12. The carburetor works as follows. At idle, throttle 5 is completely closed. The vacuum in the inlet pipe is transmitted to the bypass channel 10 of the autonomous system, and through channels 27 and 29 to the idle system. The fuel enters through the nozzle 7, and the air through the nozzle 8. The emulsion formed in the cavity 25 of the tube 24 through the openings 26 and the emulsion nozzle 31 enters the channel 32, where it is additionally emulsified by air coming from the additional air nozzle 23 and the outlet channel 9 (which mode works as another air channel), and then through an unregulated calibrated channel 27 and adjustable channel 29 into an autonomous system, where it is mixed with air entering through the bypass channel. The composition of the mixture is regulated by screw 13, and the amount of the mixture, which determines the engine speed, by screw 12.

По мере открытия дроссельной заслонки воздух, необходимый для работы двигателя, поступает через зазоры между дроссельной заслонкой и стенками топливовоздушного тракта. Через выводной канал 9, который оказывается в зоне высоких разрежений, в тракт также поступает топливовоздушная смесь, образуемая в системе холостого хода. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки, когда малый диффузор (распылитель) 4 оказывается в зоне разрежений, в работу вступает главная система. Топливо, поступающее из жиклера 15 и воздух, поступающий из жиклера 16, в эмульсионной трубке 17 перемешиваются. Образующаяся эмульсия через канал 18 поступает в топливовоздушный тракт. На режимах принудительного холостого хода (при отпущеной педали акселератора и высоких оборотах двигателя) управляющий блок обеспечивает перемещение запорного элемента 14 системы отключения подачи смеси и перекрытие обводного канала 10 автономной системы, за счет чего исключается подача топлива на этом нерабочем режиме работы двигателя и обеспечивается экономия топлива и снижение выбросов токсичных веществ с отработавшими газами. As the throttle opens, the air necessary for the engine to operate enters through the gaps between the throttle and the walls of the air duct. Through the output channel 9, which is in the high vacuum zone, the air-fuel mixture also forms in the idle system. With the further opening of the throttle valve, when the small diffuser (atomizer) 4 is in the rarefaction zone, the main system comes into operation. The fuel coming from the nozzle 15 and the air coming from the nozzle 16 are mixed in the emulsion tube 17. The resulting emulsion through the channel 18 enters the fuel-air tract. At forced idle (when the accelerator pedal is released and the engine is at high speed), the control unit moves the shut-off element 14 of the mixture shutdown system and shuts off the bypass channel 10 of the autonomous system, thereby eliminating fuel supply in this idle engine operation mode and saving fuel and reduction of emissions of toxic substances with exhaust gases.

Карбюраторы, в которых частично используются заявляемые особенности, серийно выпускаются 000 "Топливные системы" и хорошо себя зарекомендовали в эксплуатации (карбюраторы К151, К151В и их модификации). В полном объеме заживляемые особенности используются в новом карбюраторе К151 С и его модификациях, которые выпускаются в настоящее время. Carburetors in which the claimed features are partially used are commercially available 000 "Fuel systems" and have proven themselves in operation (K151, K151B carburetors and their modifications). The fully healing features are used in the new K151 C carburetor and its modifications, which are currently being produced.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 1390416, F 02 М 3/00, 18.04.88.Literature
1. USSR author's certificate N 1390416, F 02 M 3/00, 04/18/08.

2. Патент США N 4146596, опубл. 27.03.79, т. 980, N 4, F 02 М 29/14. 2. US patent N 4146596, publ. 03/27/79, t. 980, N 4, F 02 M 29/14.

3. Патент Франции N 2496177, опубл. 18.06.82, N 24, F 02 М 19/06. 3. French patent N 2496177, publ. 06/18/82, N 24, F 02 M 19/06.

4. Патент Японии N 57-59908 от 20.05.76, опубл. 16.12.82, N 5-1498, F 02 M 19/001 3/08. 4. Japan patent N 57-59908 from 05.20.76, publ. 12.16.82, N 5-1498, F 02 M 19/001 3/08.

5. Патент ФРГ N 3107956, опубл. 16.09.82, N 37, F 02 M 19/06. 5. Patent of Germany N 3107956, publ. 09.16.82, N 37, F 02 M 19/06.

6. Патент Японии N 5-26026 от 27.09.88, опубл. 14.04.93, N 5-651, F 02 M 3/12 19/06. 6. Japan patent N 5-26026 from 09/27/88, publ. 04/14/93, N 5-651, F 02 M 3/12 19/06.

Claims

1. A carburetor for an internal combustion engine, comprising a housing, a fuel-air path in which there is a large diffuser and a small diffuser (atomizer), a throttle valve with a drive and a fuel supply system to the atomizer, which through an idle system containing fuel and air jets and an outlet the channel is connected with an additional autonomous system of idling, including a bypass, bypassing the throttle valve of the carburetor, a channel having a local narrowing (diffuser), control elements and a shut-off valve shutting off the supply of the mixture in forced idle modes, characterized in that the flow part of the small diffuser (atomizer) is made in the form of a nozzle, cylinder and cone connected in series with a ratio of nozzle and cylinder diameters of 0.75-0.85, the mixture feed channel into the cylindrical part the sprayer is also connected to the carburetor inlet neck by a vertical hole, the ratio of the diameters of this hole and the channel being 0.2-0.25, the idle system has an additional air nozzle and a pipe with fuel and air nozzles between which there is a mixing cavity and openings for the exit of the air-fuel mixture, and the bypass channel of the autonomous system is connected to the idle system by two channels, one of which, located before the regulating element and emerging into the local narrowing (diffuser) of the bypass channel, has a constant nozzle section (calibrated hole), and the second, located after the regulatory element, has a device for regulating the bore.

2. The carburetor according to claim 1, characterized in that the output channel of the idle system is made in the form of a vertical trapezoidal slit.

3. The carburetor according to claims 1 and 2, characterized in that the adjustable cross-section channel communicating the idle system with the bypass channel of the autonomous system after the control element is output to the bypass channel in the area of the conical section of the control element.

4. The carburetor according to claims 1 to 3, characterized in that the system for shutting off the supply of the mixture in the forced idle mode, installed in the bypass channel of the autonomous system, has a rigid locking element made as part of a sphere.