RU2272U1 - Устройство для приготовления топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

1. Устройство для приготовления топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с проточным каналом, имеющим цилиндрическую часть, сообщенную конфузорным участком с суженным выходным участком, выполненные в корпусе входные воздушные каналы, расположенные тангенциально к цилиндрической части проточного канала, дроссельную заслонку, установленную подвижно относительно корпуса и выполненную с возможностью перекрытия проходных сечений входных воздушных каналов, и топливоподающее средство, имеющее выходной топливный канал, тангенциально сообщенный с проточным каналом, отличающееся тем, что оно снабжено ленточной витой пружиной, основанием пружины, второй дроссельной заслонкой, тарельчатым клапаном, причем вторая дроссельная заслонка установлена подвижно на входе цилиндрической части проходного канала, ленточная витая пружина установлена ребром к стенке проходного канала, жестко прикреплена к жестко связанному с корпусом основанию пружины средним витком, верхними витками упруго связана со второй дроссельной заслонкой, нижними витками упруго связана с тарельчатым клапаном, установленным в выходной части проходного канала, топливоподающее средство расположено во входной цилиндрической части проходного канала.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ленточная витая пружина выполнена так, что упругость ее концов в 2 - 2,5 раза меньше упругости центральной части.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительные входные воздушные каналы выполнены радиальными.

Description

УСТРОЙСТВО для приготовления топлмвовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Предложение относится к машиностроению, в частности, к системам (устройствам) для приготовления топливоздушной смеси и системам питания бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

ШИРОКО известны системы подготовки горючей смеси для двигателей внутреннего сгорания, использующие средства для гомогенизации топливовоздушной смеси, например, карбюратор вихревого типа для ДВС по A.c.N 1.107.808, в КОТОРЫХ в качестве средства для гомогенизации используют воздушный, вихревой поток, причем такие карёюраторы не имеют традиционного диФФузора, а воздух вводится в смесительную камеру тангенциально основной оси карбюратора.

Кроме того, ШИРОКО известны устройства для приготовления гомогенной смеси путем перемешивания воздуха и топливу и получения

наилучшей гомогенности топливовоздушной (±меои, зл йенты гомогенизирующего приспособления выполнены в , ПЕ меньшей мере.

трех винтовых лопастей по А. с. N 1. 831. 581, пё1р К1РЫва ощие внутреннее пространство большого диФФузора.

Необходимо отметить, что не менее ШИРОКО известны механические (статические) завихрители не только на входе, где только ПРОИСХОДИТ завязывание гомогенности (гомогенизация), так и уже гомогенизированного потока топливовоздушной смеси, используемых для этой цели, например, по А.с. NN 1.471.704 1.519.280 1.643.767 1.719.6985 1.746.027 1.774.051; 1.795.141; 1.812.329, устанавливаемых как на выходе карбюратора, так и на входе входного коллектора.

того, прослеживается тенденция к. использованию динамических завихрителей, где их лопасти, увеличивающие завихрения и, следовательно, гомогенизацию ПРИВОДЯТ в движение, например, электромотором (А.с. N 1.772.391; N 1.806.284).

Достоинством гомогенизирующих устройств, ХОРОШО перемешивающих топливоздушную смесь, является то, что они допускают работу бензиновых двигателей внутреннего сгорания на глубокообедненных

5 МПК F 02 М 17/00

«

4.v. , j

,-- .

(до л. 1.3 I/I более) смесях.

Однако, этм устройства обеспечивают хорошую гомогенизацию только на установившихся режимах (близких к номинальной мощности) работы двигателя, когда имеется мощный установившийся поток воздуха. Необходимо отметить, что двигатель легкового автомобиля в большинстве случаев (и особенно в условиях города) до 80/i работает в ШИРОКОМ диапазоне мощностных нагрузок - т.е. на переходных режимах, когда поток воздуха не постоянный. Следовательно, система питания две должна обеспечивать гомогенное смесеобразование во всем динамическом диапазоне работы двигателя, в диапазоне разрежения во входном коллекторе и скоростей потока воздуха. Особую трудность в обеспечении хорошей гомогенизации для систем смесеобразования составляет Фаза пуска двигателя, т.к. в начальный момент принудительной раскрутки двигателя, разрежение во впускном коллекторе незначительнее (около 50-S0 мм вод.ст.), воздушный поток неустоявшийся, со значительными пульсациями, которые мало способствуют гомогенизации топливовоздушной смеси.

Наиболее близким по техническому решению является УСТРОЙСТВО для приготовления топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания по А.с. N 1.581.848, йзятбе за ПРОТОТИП.

Задачей предложения является обеспечение гомогенного смесеобразования для двигателя внутреннего сгорания во всем динамическом режиме его работы, начиная с пуска, прогрева и холостого хода путем повышения устойчивого образования вихревого потока, равномерного распределения топливной пленки на стенке испарительного поверхностного элемента во всем динамическом режиме работы двигателя.

Сущность предложения заключается в том, что УСТРОЙСТВО для приготовления топливовоздушной смеси для двигателей внутреннего сгорания, содержащее КОРПУС с ПРОТОЧНЫМ каналом, имеющим цилиндрическую часть, сообщенную конФузорным участком с суженным выходным участком, выполненные в корпусе входные воздушные каналы, расположенные тангенциально к цилиндрической части ПРОТОЧНОГО канала, дроссельную заслонку, установленную подвижно относительно корпуса и выполненную с возможностью перекрытия ПРОХОДНЫХ сечений входных воздушных каналов, и топливоподающее средство, имеющее выходной топливный канал, тангенциально сообщенный с

ПРОТОЧНЫМ каналом, дополнительно снабжено ленточной витой пружиной, основанием пружины, ВТОРОЙ дроссельной заслонкой, тарельчатым клапаном, причем вторая дроссельная заслонка установлена подвижно на входе цилиндрической части ПРОХОДНОГО канала, ленточная витая пружина установлена реёром к стенке ПРОХОДНОГО канала, жестко прикреплена к. жестка связанному с КОРПУСОМ основанию пружины средним витком, верхними витками упруго связана со ВТОРОЙ дроссельной заслонкой, нижними витками упруго связана с тарельчатым клапаном, установленным в выходной части ПРОХОДНОГО канала, топливоподающее средство расположено во входной цилиндрической части ПРОХОДНОГО канала.

Кроме того ленточная витая пружина выполнена так, что упругость ее концов в 2-2.5 раза меньше упругости центральной части.

Дополнительно в устройстве выполнены радиальные входные воздушные каналы.

Задача решается тем, что в ПРОХОДНОМ канале, в его цилиндрической и конФузорной части, установлена ленточная витая пружина. Пружина установлена так, что плоскости витков перпендикулярны внутренней поверхности канала, с возможностью скольжения ее витков вдоль оси канала, причем как к своему основанию, так. и к стенке ПРОХОДНОГО канала пружина прилегает плотно, образуя шнековый гомогенизатор вихревого карбюратора. Топливовоздушная смесь может перемещаться внутри ПРОХОДНОГО канала только по шнеку, гомогенизируясь в условиях переменных характеристик потока воздуха, свойственных для работы двигателя внутреннего сгорания.

Необходимо отметить, что обычный карбюратор для удовлетворительной гомогенизации на всех режимах работы двигателя имеет РЯД как самостоятельных, так и зависимых систем, основным назначением КОТОРЫХ является приготовление гомогенизированной смеси. Однако с этой задачей карбюратор не справляется и в ЦИЛИНДРЫ двигателя попадают капли топлива, капли сгорают плохо, двигатель чадит, и в выхлопных газах содержится много токсичных веществ. Вихревой способ гомогенизации (устройства по А.с. N 905.505; 1.017.808) эту задачу решает удовлетворительно, но только в условиях постоянного потока воздуха на устоявшихся режимах, т.к. на переходных режимах наблюдается СРЫВ вихревого потока. Шне- ковый гомоген1Л5атор позволяет управлять вихревым потоком.

Пр|л вихревом способе гомогенизации на некоторых режимах (пуск, прогрев, холостой ход) карбюратор должен удовлетворять двум взаимоисключающим требованиям. С одной СТОРОНЫ, на этих режимах слабый воздушный поток в вихревой трубе делает около 1.5-2 витков, а с другой - слабый воздушный поток за это время не успевает ПРОВОДИТЬ удовлетворительную гомогенизацию. Следовательно в условиях пуска, прогрева и холостого хода, для хорошей гомогенизации топливовоздушная смесь должна делать большее число витков, по ориентировочным подсчетам около 6, а в условиях максимальных нагрузок около 2-2.5 витков. Это условие выполнимо, если имеется возможность управлять параметрами вихревого потока, причем управление должно быть адаптивным. Такое адаптивное управление в предлагаемом устройстве обеспечивается тем, что количество витков шнекового гомогенизатора, находящегося в активной зоне Формирования ВИХРЯ, гомогенизирующего топливовоздушную смесь, может меняться по СКОРОСТИ воздушного потока, с помощью тарельчатого клапана, имеющего упругую связь с нижними витками ленточной винтовой пружины (шнекового гомогенизатора). Кроме того имеется возможность принудительного управления этим же процессом, с помощью ВТОРОЙ дроссельной заслонки, упруго связанной с верхними витками ленточной винтовой пружины (шнекового гомогенизатора).

Предложение поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлено УСТРОЙСТВО для приготовления тоИливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания (ДВС), где 1 - КОРПУС;

2- ПРОТОЧНЫЙ канал;

3- цилиндрическая часть ПРОТОЧНОГО канала;

4- конФузорная часть (конФузор) ПРОТОЧНОГО канала

5- выходная часть ПРОТОЧНОГО канала;

6- тангенциальный входной воздушный канал (сверхзвуковое

сопло Ловаля);

7- тангенциальный входной воздушный канал;

8- тангенциальный входной воздушный канал;

9- радиальный входной воздушный канал;

10- первая дроссельная заслонка; зас где воз имею с в кана так 2, п 12- мнргозаходный винт 13- пластинчатая В1лтая пружина 14- основание; 15 тарельчатый клапан 16- витая щллиндрическаяпружинаЦ 17- витая цилиндрическая пружина; 18- топливоподающая Форсунка 19- кольцевой элемент; 20- воздушная камера; 21- воздухоподводящий патрубок.; 22- крышка; 23- ПРИВОДНОЙ валик; 24- ПРИВОДНОЙ механизм; 25 теплоизолирующая проставка; 26- ПРОХОДНОЙ канал; 27- поверхностный испарительный элемент; 28- обогреваемый участок поверхностного испарительного элемента; 29- теплоизолирующая прокладка; 30- приемная камера; 31- впускной коллектор; 32- впускные каналы; На Фиг.2 разрез А-А на Фиг.1. На Фиг.З взаиморасположение корпуса 1 и первой дроссельной онки 10, вид по стрелке Б на Фиг.1., 33 - воздушное окно в дроссельной заслонке 10; На Фиг.4 разрез В-В на Фиг.З. На Фиг.5 разрез Г-Г на Фиг.З. На Фиг.6 разрез Д-Д на Фиг.З. Изображенное на Фиг.1 УСТРОЙСТВО для приготовления топливоушной смеси для две содержит корпус I с ПРОТОЧНЫМ каналом 2, щим цилиндрическую часть 3, сообщенную конФузорным участком 4 ходным участком 5, выполненные в корпусе 1 входные воздушные лы 6, 7, 8, 9 (на Фиг.1 условно повернуты), как тангенциально, и радиально, в стенке цилиндрической части 3 ПРОТОЧНОГО канала ервую дроссельную заслонку 10, выполненную в виде ПОВОРОТНОГО - S -

элемента, вторую дроссельную заслонку II с возможностью перемещения вдоль оси многозаходного винта 12, жестко связанного с первой дроссельной заслонкой 10, в цилиндрической части 3 ПРОТОЧНОГО канала 2, разделяющую ее на две части. В цилиндрической части 3 ПРОТОЧНОГО канала 2, ниже ВТОРОЙ дроссельной заслонки II установлена пластинчатая витая пружина 13 на основании 14, образуя шнековый гомогенизатор для топливовоздушной смеси. В нижней части основания 14, в выходном участке 5, ПРОТОННОГО канала 2, установлен тарельчатый клапан 15, с возможностью перемещения вдоль ПРОДОЛЬНОЙ оси канала. Пластинчатая винтовая пружина 13 одним из своих средних витков закреплена жестко к основанию 14, один из ее верхних витков упруго (через витую цилиндрическую пружину 16) соединен с дроссельной заслонкой II, а один из нижних витков пластинчатой винтовой пружины 13 упруго, через витую цилиндрическую пружину 17, соединен с тарельчатым клапаном 15. Топливоподающая Форсунка 18 установлена тангенциально к цилиндрической части 3 ПРОТОЧНОГО канала 2, так что обеспечивает подачу струи топлива по касательной к поверхности 3 ПРОТОЧНОГО канала 2. КОРПУС I выполнен за одно целое с кольцевым элементом 19, образующим с ним воздушную камеру 20, соединенную с воздухоподводящим патрубком 21. Камера 19 сверху отделена от окружающей среды КРЫШКОЙ 22, через которую ПРОХОДИТ ПРИВОДНОЙ валик 23 первой дроссельной заслонки 10, связанный с ПРИВОДНЫМ механизмом 24. ПРОТОЧНЫЙ канал 2 через ПРОХОДНОЙ канал теплоизолирующей проставки 25 соединен с ПРОХОДНЫМ каналом 26 поверхностного испарительного элемента 27, имеющего обогреваемый участок 28 теплом от любого источника энергии, расположенный на конце, удаленном от корпуса I, причем нижний конец поверхностного испарительного элемента 27 закреплен в теплоизолирующей прокладке 29, а ПРОХОДНОЙ канал 26 сообщен с приемной камерой 30, выполненной во впускном коллекторе 31 и сообщенной с впускными каналами 32 камер сгорания двигателя, например, Форкамер.

УСТРОЙСТВО работает следующим образом. С первым принудительным ПОВОРОТОМ коленчатого вала двигателя от стартера, в цилиндре двигателя, а, следовательно, и во входном коллекторе, создается разрежение. ПРИ закрытой первой дроссельной заслонке 10, ПРОИСХОДИТ всасывание воздуха через первый воздушный канал 6,

«. «.

сверхзвуковое сопло Ловапь, выходное отверстие КОТОРОГО находится ниже ВТОРОЙ дроссельной заслонки II. Струя воздухга поступает в ПРОТОЧНЫЙ канал 2 ниже ВТОРОЙ дроссельной заслонки II, т.е. ПРЯМО в шнековый гомогенизатор, образованный спиралью пружины 13 и ее основанием 14, ближе к конфуэорному участку 4 ПРОХОДНОГО канала 2. Поступающий через первый воздушный канал 6, воздух попадает на пластинчатую витую пружину 13, которая служит направляющей, образуя управляемый вихревой поток. Топливо, поступающее через Форсунку 18, наносится на стенку ПРОХОДНОГО канала холодного края испарителя по касательной к этой стенке в цилиндрической части ПРОХОДНОГО канала 2. В начальной стадии раскрутки двигателя вторая дроссельная заслонка 11 закрыта и разрежение, создаваемое в ПРОХОДНОМ канале, ПРИВОДИТ к интенсивной гомогенизации топливовоздушной смеси за счет ВИХРЯ, создаваемого первым воздушным каналом 6, и испарению легких фракций бензина, ПРИ этом в ЦИЛИНДРЫ двигателя поступает обогащеннная топливовоздушная смесь в виде паров бензина, т.к. ПРИ первоначальном разрежении тарельчатый клапан 15 находится у выходного участка 5 конФузора 4, ПРИ этом в полости конФузора находятся все витки пружины и пленка двигается по большему пути, вследствие чего она дольше соприкасается со стенкой испарителя и имеет ёольше времени для испарения. По мере раскрутки двигателя уже заведенного) разрежение увеличивается, тарельчатый клапан перемещается вниз от выходного участка 5 конФузора 4 и увлекает за соёой витки пластинчатой витой пружины 13 с помощью витой цилиндрической пружины 17, а так как упругость конечных витков пружины 13 в 2-2.5 раза меньше упругости витков центральной части, то перемещение тарельчатого клапана на 10 мм ПРИВОДИТ к тому, что следующий виток перемещается на 7-8 мм, следующий - на 3-5 мм, а центральные витки только на 1-2 мм вдоль оси 14, следовательно уменьшается количество витков, находящихся в конФузоре, и уменьшается время и путь пробега топливной пленки по стенке конФузора. С ПОВОРОТОМ дроссельной заслонки 10 и открытием дроссельной заслонки II ПРОИСХОДИТ умеьшение гидравлического сопротивления и, следовательно, увеличение поступления воздуха, вследствие чего ПРОИСХОДИТ обеднение топливовоздущной

fv -

смезси (ПРИ условии поступлеэния того же количества топлива через Форсунку). Кроме того необходимо отметить, что воздуховодные каналы в каждом ярусе. Фиг.4, 5, 6 организованы таким оёразом, что с ПОВОРОТОМ дроссельной заслонки 10 и перемещением вверх ВТОРОЙ дроссельной заслонки вверх открываются верхние с ёольшим диаметром воздуховоды, уменьшающие гидравлическое сопротивление и увеличивается поступление кислорода в гомогенизатор. Когда испарительный элемент прогревается до оптимального температурного режима, т.е. верхний конец испарителя (конФузор 4) прогревается до 40-60 С, а нижний до 170-190 С, топливо испаряется за 6-8 мс, и двигатель работает на обедненных смесях, отдавая полную мощность.

Следовательно, такое конструктивное решение позволяет получить управляемый вихревой воздушный поток во всем динамическом режиме работы двигателя внутреннего сгорания, начиная от режима прогрева до максимальной мощности, и, даже в условиях работы двигателя на Форсированных режимах. Топливо, поступающее из ФОРСУНКИ на стенку ПРОХОДНОГО канала в виде пятна, под воздействием центробежных сил размывается в пленку до толщины 60-80 мк. Кроме того необходимо отметить, что в данном устройстве спутный поток, воздущного ВИХРЯ выступает в виде тягача топливной пленки по поверхности ПРОХОДНОГО канала, способствует получению обедненной гомогенной смеси, что позволяет уменьшить токсичность отработанных газов и увеличить экономичность работы двигателя.

Сочетание манипуляций дроссельных заслонок и подачи топлива через Форсунку обеспечивают работу двигателя в гомогенной топливовоздушной смесью на всех требуемых динамических режимах работы двигателя внутреннего сгорания.

ЛИТЕРАТУРА

1.А.с.905.505 F 02М 17/00.

2.А.с.1.017.808 F 02 М 17/00

3.А.с.1.831.581. F 02 М 17/00/

4.А.с.1.471.704 F 02 М 17/00

5.А.с.1.519.280 F 02 М 31/00

o

- s - 6.А. с. 1.543.767 F 02 М 17/Гг10 7.А.с. 1.719.698. F 02 М 17/00 8.А.с. 1.746.027 F 02 М 29/06 9.А.с. 1.774.051 F 02 М 17/00 10.А.с. 1.795.141 F 02 М 29/06 11.А.с. 1.812.329. F 02 М 19/08 12.А.с. 1.772.391. F 02 М 29/02 13.А.с. 1.806.284 F 02 М 17/16 14.А.с. 1.581.848 F 02 М 17/00, 31/18 (ПРОТОТИП)

Claims (3)

1. Устройство для приготовления топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с проточным каналом, имеющим цилиндрическую часть, сообщенную конфузорным участком с суженным выходным участком, выполненные в корпусе входные воздушные каналы, расположенные тангенциально к цилиндрической части проточного канала, дроссельную заслонку, установленную подвижно относительно корпуса и выполненную с возможностью перекрытия проходных сечений входных воздушных каналов, и топливоподающее средство, имеющее выходной топливный канал, тангенциально сообщенный с проточным каналом, отличающееся тем, что оно снабжено ленточной витой пружиной, основанием пружины, второй дроссельной заслонкой, тарельчатым клапаном, причем вторая дроссельная заслонка установлена подвижно на входе цилиндрической части проходного канала, ленточная витая пружина установлена ребром к стенке проходного канала, жестко прикреплена к жестко связанному с корпусом основанию пружины средним витком, верхними витками упруго связана со второй дроссельной заслонкой, нижними витками упруго связана с тарельчатым клапаном, установленным в выходной части проходного канала, топливоподающее средство расположено во входной цилиндрической части проходного канала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ленточная витая пружина выполнена так, что упругость ее концов в 2 - 2,5 раза меньше упругости центральной части.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительные входные воздушные каналы выполнены радиальными.