Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания

(191 0 а) 4 ПИСАНИЕ ИЗСБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКОМ ТОРНОГО ДВИГАТЕ57) Икономтрабо овысить сичност я путем повыше хР холост двухкаым канаСистема ерныйом 11 ьсионными 83 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытияпРи Гннт сссР(56) Авторское свидетельство СССР В 1339287, кл. Р 02 М 3/00, 1986,СТЕМА ПИТАНИЯ КАРБИРЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАЯобретение позволяетчность и снизить токавших газов двигателия точности дозировашной смеси на режимаго хода и переходныхпитания, включающаякарбюратор 3 с обводхолостого хода, эмул456628 Составитель А.ПанькинРедактор О. Головач Техред М. Ходанич Корректор С.йекм Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 7497/31 Тираж 4НИИПИ Гос а ственного комит 82Уд Р ета по изобре113035, Москва, Ж, Рауш Подписноениям и открытиям при ГКНТ Сая наб д. 4/51456628 каналами холостого хода 7 и переходной системы 9, задающий привод,включающий электрошаговцй двигательи передачу винт-гайка, управляющийблок 24, имеющий три выхода, снабженадополнительно электромагнитными клапанами, один из которых установлен вканале 42, сообщающем рабочую камерупневмопривода 20 с додроссельным пространством, второй - в эмульсионномканале переходной системы 9, обратнымклапаном 45, размещенным в эмульсионном канале переходной системы, соединительным каналом 42, связывающимэмульсионный канал переходной системы9 с обводным каналом 11 через дополИзобретение относится к машиностроению, а конкретно к системам питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания.Целью изобретения является повышение экономичности и снижение токсичности отработавших газов путем повышения точности дозирования топли,вовоздушной смеси на режимах пуска, холостого хода и переходных режимах. 10На фиг. 1 изображена схема системы питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - распылитель, первый вариант; на фиг.3 сечение А-А на фиг, 2; на фиг. 4 -15распылитель, второй вариант; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - блок-схема электронного управляющего блока; на фиг, 7 - блоксхема программы управления проходными сечениями управляемых элементов; на фиг. 8 - блок-схема подпрограммы управления на холостом ходу.Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит впускной трубопровод 1 с рубашкой 2 подогрева, двухкамерный карбюратор 3 с последовательным включением дроссельных заслонок 4 и 5, первая камера 6 которого снабжена эмульсионным каналом 7 системы .холостого хода, а вторая камера 8- эмульсионным каналом 9 переходной нительную группу отверстий 41, выполненную в распылителе холостого хода 14, причем дополнительная группаотверстий выполнена на большем удалении от выходного отверстия 16, чемосновная, а приводной шток 18 установлен с возможностью ограниченногоосевого перемещения относительно гайки 28 задающего привода. Точность дозирования повышается за счет того,что управляющий блок включает различные системы в зависимости от параметров двигателя и внешних условий, которые поступают на управляющий блокс датчиков параметров. 1 з,п. ф-лы,8 ил. 2системы с переходным отверстием 10, выходящим в зону верхней кромки закрытой дроссельной заслонки 5.В карбюраторе 7 и впускном трубопроводе 1 выполнен, обводной канал 11. холостого хода, подключенный к додроссельному пространству 12 и при помощи основной группы отверстий 13 выполненных в кольцевом распылителе 14, к эмульсионному каналу 7 первой камеры 6 карбюратора 3. Обводной канал 11 соединен с задроссельным пространством 15 при помощи выходного отверстия 16, в нем расположены регулирующий орган, имеющий профилированный запорнцй элемент 17 для перекрытия выходного отверстия 16, и приводной шток 18, имеющий пневматический привод от диафрагмы 19 рабочей камеры 20, сообщенной с задроссельным пространством 15 при помощи канала 21, и задающий привод от шагового электродвигателя 22, подключенного к первому выходу 23 электронного управляющего блока 24, к входам 25 которого подключены датчики режимных параметров. Приводной шток 18 на противоположной запорному элементу 17 стороне имеет проточку 26, в которую введен торец 27 гайки 28 привода, имеющий наружную 29 и внутреннюю 30 поверхности, Проточка 26 и торец 27 образуют двусторонний ограничитель34566перемещения регулирующего органа. 1 ирина проточки 26 выбирается из условия надежного перекрытия выходногоотверстия 16 при посадке запорного5элемента 17 на седло 31, выполненногово впускном трубопроводе 1, при крайнем правом положении гайки 28. Приэтом приводной шток 18 имеет возможность свободно перемещаться в стооо- ину открытия выходного отверстия 16запорным элементом 17 при неподвижной гайке 28 на величину, необходимую для наполнения цилиндров при пуске,холодного двигателя под действием разрежения в рабочей камере 20,Гайка 28 имеет возможность поступательно перемещаться в отверстии крышки 32 при вращении винта 33, образующего с ней передачу винт-гайка, благодаря продольному пазу 34 на еевнешней поверхности, в который входит направляющий штифт 35, запрессованный в крвплку 32, Винт 33 напрессоваи на вал 36 шагового электродвигателя 22,Система питания снабжена электромагнитным клапаном 37, подключеннымк второму выходу 38 управляющего блока 24, для соединения рабочей камеры 3020 пневматического привода через каналы 39 и 40 с додроссельным пространством 12 впускного тракта. При этомсопротивление канала 21, соединяющего рабочую камеру 20 с задроссельнымпространством 15, превышает сопротивление открытого (запитанного) электромагнитного клапана 37 и каналов39 и 40 в 3-5 раэ,Кольцевой распылитель 14 снабжен 4 Одополнительной группой отверстий 41,через которые обводной канал 1 связан соединительным каналом 42 сэмульсионным каналом 9 переходнойсистемы второй камеры карбюратора. В 45соединительном канале 42 вблизи кольцевого распылителя 14 расположен дополнительный электромагнитный клапан43, подключенный к третьему выходу44 управляющего электронного блока24, а вблизи эмульсионного канала 9после переходного отверстия 10 по ходу движения эмульсии расположен обратный клапан 45, препятствующий дви-жению эмульсии из соединительного канала 42 в эмульсионный канап 9 приоткрытии дроссельной заслонки 5 второй камеры 8 карбюратора 3, Отноше"ние суммарной площади сечения основЯ4ной группы отверстий 3 к площади сечения эмульсионного канала 7 находится в диапазоне 0,4-0,9. Отношение суммарной площади сечения дополнительной группы отверстий 41 к площади сечения эмульсионного канала 9 находится в диапазоне 0,5-1,0, Количество отверстий должно быть максимальным при условии, что они равномерно распределены по окружности, а диаметр одного отверстия составляет не менее 0,6 мм.Распылитель ( Фиг, 2) выполнен в виде втулки, запрессованной в корпус впускного трубопровода, внутренняя часть которой образуется набором кончсных поверхностей, плавно сопрягаемых друг с другом, На внешней ее поверхности последовательно расположены кольцевые канавки дпя воэможности тангенциального подвода топливо-воздушной эмульсии из каналов 7 и 42 к группам отверстий 13 и 41 соответственно, Канавки изолированы друг от друга кольцевой стенкой. Такое выполнение конструкции отличается технологичностью и возможностью равномерной подачи эмульсии через все отверстия каждой группы, что способствует гомогенизации смеси и равномерному ее распределению по отдельным цилиндрам двигателя.Распылитель (фиг. 4) выполнен в виде втулки, запрессованной в корщс впускного трубопровода, на внешней поверхности которой выполнены выборки, разделенные между собой радиальными стенками. Такая "конструкция распьлителя отличается компактностью, Дополнительная группа отверстий 41 для получения необходимой характеристики топливоподачи расположена на большем удалении от выходного отверстия 16, чем основная группа отверстий 13. При этом группы отверстий 13 и 41 располагаются на таком удалении друг от друга, при котором обеспечивается плавная характеристика по составу смеси по мере отвода запорного элемента 17 от седла 31. Расположение отверстий и профиль запорного элемента уточняются опытным путем.Отношение диаметра выходного отверстия 16 к произведению количества щагов вала электродвигателя, соответствующих одному его обороту, на шаг винта 33 находится в диапазоне 0,6- 2,8, при этом для получения необходи 5 14566мой точности регулирования дпя меньших значений этого отношения предпочтителен распылитель, представленныйна фиг, 4, а для больших - распылитель, представленный на фиг. 2, Вслучае установки в соединительном канале 42 дополнительного электромагнитного клапана 43 для управлениятопливоподачей требования к взаимному 10расположению групп отверстий и профилю запорного элемента и распылителямогут быть снижены.Электронный блок 24 (фиг. 6), управляющий шаговым электродвигателем 1622 и электромагнитщпчи клапанами 37и 43, состоит из измерительного блока, блока памяти, блока коррекции,блока сравнения, логического блока,генератора импульсов и усилителя. 20Блок-схема программы управления шаговым электродвигателем 22 приводарегулирования сечения Р запорным элементом 17, электромагнитным клапаном37 пневматического привода, а также 25время-сечением (1) дополнительногоэлектромагнитного клапана 43 на раз-личных режимах работы двигателя представлена на фиг, 7 и 8 где ОБ - открытое состояние клапана 37; ОРР - ЗОзакрытое состояние клапана 37;плавное изменение время-сечения (1)дополнительного электромагнитногоклапана 43 или плавное изменение проходного сечения выходного отверстия16 запорным элементом 17 в сторонумаксимального (1Р,) или минимального значения (1,; Рм)1скачкообразное изменение времясечения или форсированное изменение 1 Опроходного сечения Г до соответствующих минимальных или максимальныхвеличин; сопз 1 - сохранение регулируемой величины на прежнем уровне.Система работает следующим образом,Информация с датчиков режимных параметров двигателя о частоте вращения коленчатого нала и, положениидроссельной заслонки карбюратора В, ботемпературе охлаждающей жидкости двиогателя 1 д температуре воздуха наовпуске в двигатель 1поступает в измерительный блок. На выходе измерительного блока выдаются сигналы соответствующие средней частоте враще- "ния коленчатого вала п дисперсиимгновенных значений угловой скоростиА(п)1, положению дроссельной заслон 28 6ки карбюратора В, температуре охлажддающей жидкости двигателя Тд температуре воздуха на впуске Тз. Сигналы и, и А(п) подаются на вход блока сравнения. Туда же поступают хранящиеся в блоке памяти сигналы, соответствующие требуемому среднему значению частоты вращения и и допустимой дисперсии мгновенных значений угловой скорости коленчатого вала А(п)д, откорректированные соответственно до значений пди А(п)доп в блоке коррекции в зависимости от величин сигналов Тд и Тв. В блок коррекции поступают также сигналы из блока памяти о минимальной частоте холостого хода и , о частоте вращемцнфния коленчатого вала п, соответствующей моменту выключенияподачи смеси при переходе на режим принудительного холостого хода, и частоте вращения и , соответствующей моменту возобновления подачи смеси при перехбде на режим самостоятельного холостого хода. Откорректированные с учетом сигналов Тде и Т сигналы и ц п и п обозначены соответственно и, ии1 п,Информация, полученная в блоке сравнения о разнице между ии иа также между А(п)щ и А(п) , поступает в логический блок, с вйхода которого с учетом сигнала о положении дроссельной заслонки Вцд и сигналов пмин п 1 п Тд, Т в соответствии / 1с алгоритмом управления поступают сформированные генератором и усиленные управляющие импульсы на шаговый электродвигатель 22 и электромагнитные клапаны 37 и 43.При включении зажигания на шаговый электродвигатель 22 подается пачка импульсов, способствующих вращению его вала 36 в сторону, при которой гайка 28 перемещается в левое положение. Электромагнитный клапан 37 закрыт, а рабочая камера 20 пневматического привода соединена через канал 21 с задроссельным пространством 15. Одновременно из блока 24 управле" ния подаются управляющие импульсы на дополнительный электромагнитный клапан 43, длительность которых зависит от текущего значения температуры двигателя и воздуха на впуске. При прокручивании коленчатого вала дви- гателя с закрытыми заслонками стартером происходит передача пульсирую628 8ет требования к точности изготовления запорного элемента и распылителя при расширении диапазона возможного регулирования.При работе двигателя на нагрузочном режиме, характеризующемся открытой дроссельной заслонкой карбюратора, управление шаговым электродвигателем блокируатся, а длительность управляющих импульсов 1 на электромагнитном клапане 43 соответствует средней дпя текущих температурных условий двигателя и воздуха на впуске, что позволяет поддерживать необходижй сЬстав смеси.При переходе с нагрузочного режима на режим принудительного холостого хода, характеризующийся закрытой дроссельной заслонкой 4 первой камеры 6 карбюратора 3 и частотой вращения коленчатого вала после закрытиядроссельной заслонки, большей и на электромагнитный клапан 37 подается из электронного управляющего блока 24 питание, благодаря чему клапан 37 открывается, сообщая рабочую камеру 20 пневматического привода через каналы 39 и 40 с додроссельным пространством 12. В связи с тем, что сопротивление канала 21 превышает в 3- 5 раз сопротивление открытого электромагнитного клапана 37 и каналов 39 и 40, в рабочей камере 20 устанавливается давление, близкое к атмос дверному, благодаря чему запорный элемент 17 под действием разрежения у выходного отверстия 16 быстро перемещается вправо в диапазоне проточки 26 направляющего штока 8 до упора во внутреннюю поверхность 30 торца 27 гайки 28, Одновременно с этим на щаговый электродвигатель 22 в зависимости от текущего значения частоты вращения коленчатого вала подаются управляющие импульсы, направленные на перемещение гайки 28 вправо до упо ра в торец крышки 32, что сопровождается посадкой запорного элемента 17 на седло 31, Перемещение запорного элемента 17 в сторону перекрытия выходного отверстия 16 в начальный мо мент времени происходит форсированно за счет работы пневматического привода независимо от положения гайки 28 и вала 36, что уменьшает время перехода на режим принудительного холостого хода, при снижении требований к мощности шагового электродвигателя. 1456 щего разрежения из задроссельногопространства 15 впускного тракта через канал 21 в рабочую камеру 20, чтоодновременно с действием разрежения5у выходного отверстия 16 обеспечиваетвозвратно-поступательные движениязапорного элемента 17 без участияшагового электродвигателя синхроннотактам всасывания в диапазоне, ограниченном шириной проточки 26 приводного штока 18. Возвратно-поступательные движения запорного элемента 17способствуют постоянству скоростидвижения воздуха в зоне групп отверстий кольцевого распылителя 14, стабильному доэированию топливно-воздушной эмульсии, истекающей из эмульсионных систем карбюратора, отвер. стий кольцевого распылителя, и качественному смесеобразованию, После запуска двигателя и набора им некоторой частоты вращения и холостогохода разрежение в задроссельном пространстве 15, а значит, и в рабочейкамере 20 увеличивается, что ведет котводу в левое положение запорногоэлемента 17 в диапазоне ширины проточки 26 направляющего штока 18 доупора в наружную поверхность 29 торца 27 гайки 28,После достижения частоты вращения, превьппающей минимальную частотухолостого хода инепрогретого двигателя, на щаговый электродвигатель22 подаются управляющие импульсы, направленные на поддержание минимальныхдопустимых оборотов холостого хода,что, одновременно с интенсивным подогревом впускного трубопровода и обводного канала 11 жидкостью из системы охлаждения двигателя способствч. ет экономии топлива. При этом необходимый состав и необходимое количество смеси определяются положением за порного элемента 17 относительна выходного отверстия 6 и групп отверстий 13 и 4 кольцевого распылителя14 (фиг2) без применения дополнительных обогащающих систем карбюра" 50тора. На электромагнитный клапан 43также подаются управляющие импульсыиз электронного управляющего блока24, направленные на оптимизацию состава смеси в зависимости от различных 55условий работы двигателя, что дополнительно способствует снижению расхода топлива и выбросу вредных веществс отработавшими газами, а также снижа.9 1456Дальнейшее перемещение запорного элемента 17 в сторону перекрытия выходного отверстия 16 достигается на малом участке хода штока 18 и зна 5 чительно медленнее за счет вращения вала 36 шагового электродвигателя 22 в зависимости от текущего значения частоты вращения коленчатого вала, что обеспечивает безударную посадку 10 запорного элемента 1 на седло 31.Одновременно с подачей питания на электромагнитный клапан 37 дополнительный электромагнитный клапан 43 закрывается. Обратный кпапан 45 из за отсутствия разрежения в соединительном канале также закрывается, благодаря чему эмульсия, находящаяся в соединительном канале 42, блокируется до момента возобновления пода чи топлива. Находясь в соединительном канале 42 подогреваемого впускного трубопровода, топливо испаряется и находится там в виде сильно пере- обогащенной смеси, хорошо подготов ленной для дальнейшего перемешивания с воздухом, Это способствует качественному протеканию процессов сгорания при последующем возобновлении подачи смеси в цилиндры двигателя. В период ЗО работы двигателя на режиме принудительного холостого хода положение гайки 28 регулируется в диапазоне хода, ограниченном шириной проточки 26 направляющего штока 18 при закрытом вы- З 5 ходном отверстии 16 с помощью шагового электродвигателя 22, в зависимости от длительности режима принудительного холостого хода, текущих значений входных параметров, за счет чего быстро достигаются оптимальная топливоодача в момент возобновления сгорания в цилиндрах двигателя и скорейший его переход на режим самостоятельного холостого хода.При переходе на режим самостоятельного холостого хода, характеризующийся закрытой дроссельной заслонкой 4 и частотой вращения коленчатого вала, меньшей и , электромагнитный клапан 5 О 37 обесточивается, благодаря чему ра" бочая камера 20 разобщается с додроссельным пространством 12. Но в связи с тем, что она соединена каналом 21 с задроссельным пространством 5, в ней возникает разрежение, благодаря чему запорный элемент 17 быстро перемещается влево совместно с направляю-щим штоком 18 до упора в наружную по 628 10верхность 29 торца 27 гайки 28 в диапазоне ширины проточки 26, форсируя наполнение впускного тракта и цилиндров двигателя горючей смесью, что сокращает время переходногб процесса. Одновременно подаются управляницие импульсы на электромагнитный клапан 43, В связи с тем, что для включения эмульсионной системы холостого хода первой камеры 6 карбюратора 3 и подачи эмульсии через отверстия 13 требуется определенное время, подача топлива в этот период осуществляется в основном за счет смеси, аккумулированной в соединительном канале 42 впускного трубопровода 1 и поступак- щей через дополнительную группу отверстий 41. Это сокращает время дпя возобновления после режима принудительного холостого хода качественного протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя и, следовательно, способствует экономии топлива и снижению выбросов вредных веществ, кроме того, имеется возможность понизить значения частот вращения п и п, что дополнительно способствует экономии топлива.При работе двигателя на режиме самостоятельного холостого хода регулирование количества и состава смеси происходит за счет изменения положения профилированного запорного элемента 17 относительновыходного отверстия 16 и группы отверстий 13 и 41 в соответствии с программой управления, предусматривающей поддержание минимальных оборотов холостого хода с дисперсией измеренных значений частоты, не превышающей допустимой величины, за счет чего достигается снижение расхода топлива, массового выброса вредных веществ. При наличии дополнительного электромагнитного клапана 43 в соединительном канале 42 на него подаются управляющие импульсы, направленные на регулирование подачи топлива через дополнительную группу отверстий 41 в зависимости от дисперсии измеренных значений частоты вращения и текущих условий работы двигателя. При этом требования к точности изготовления профиля запорного элемента 17, распылителя 14 значительно снижаются, В случае применения распылителя (фиг. 2) эмульсия из эмуль- сионных каналов 7 и 42 подается тангенцнально его кольцевым канавкам,12 11 14566 благодаря чему достигается равномерное распределение топлива по всем отверстиям 13 и 4 каждой из групп.В случае применения распылителя (фиг. 4) габариты всего устройства, расположенного в корпусе впускного трубопровода 1, уменьшаются, Поступая в обводной канал 11 интенсивно и стабильно подогреваемого впускного 10 трубопровода 1 в зойу высоких скоростей движения воздуха, топливо быстро испаряется и равномерно распределяется по отдельным цилиндрам двигателя, что дополнительно способствует ловы шению его экономичности, Постоянный некоторый просос воздуха, и паров топлива через эмульсионную переходную систему второй камеры 8 карбюратора 3 обеспечивает быструю подачу эмульсии 20 через переходное отверстие 10 при открытии дроссельной заслонки 5, что позволяет точнее дозировать топливо в переходной период, При работе двигателя на нагрузочном режиме, сопровождающемся приоткрытием дроссельной заслонки 5 второй камеры карбюратора, за счет закрытого обратного клапана 45 не допускается искажение характеристики его переходной системы, свя занное с влиянием дополнительной группы отверстий 41, что позволяет в предлагаемой системе питания использовать карбюратор без внесения в него конструктивных и регулировочных изменений, что, в свою очередь, повышает степень унификации системы питания. Формула из обретения 40 45 50 2. Система по и, 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что часть обводного канала с регулирующим элементом выполнена в корпусе впускного трубопровода. 1. Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускной трубопровод с рубашкой подогрева, управляющий блок, к цходам которого подключены датчики режимных параметров, карбюратор с последовательным включением дроссельных заслонок, имеющий по меньшей мере две камеры, первая камера которого содержит эмульсионный канал холостого хода, а вторая камера - эмульсионный канал переходной системы, обводной канал системы холостого хода, имеющий входное отверстие в додроссельном пространстве и выходное отверстие в задроссельком пространствеосновного тракта, распылитель системыхолостого хода с основной группой отверстий, соединяющих эмульсионный канал первой камеры с обводным каналом,регулирующий орган обводного канала,имеющий эапорный элемент для перекрытия выходного отверстия и приводнойшток с пневматическим приводом, рабочая камера которого сообщена каналами с задроссельным и с додроссельным пространством и задающим приводом,выполненным в виде шагового электродвигателя, подключенного к первомувыхоДу управляющего блока и передачивинт - гайка, винт которой установлен на валу шагового электродвигателя, а гайка скольжения связана с приводным штоком и установлена с возможностью ее поступательного перемещения,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газовпутем повышения точности дозированиятопливовоздушной смеси на режимахпуска, холостого хода и переходныхрежимах, управляющий блок выполнен стремя выходами, а система снабженаподключенным к второму выходу управляющего блока электромагнитным клапаном, установленным в канале, сообщающем рабочую камеру пневмоприводас додроссельным пространством, соединительным каналом, связывающим эмульсионный канал переходной системы собводным каналом через дополнительнуюгруппу отверстий, выполненную в распылителе холостого хода и расположенную на большем удалении от выходногоотверстия, чем основная группа отверстий, размещенным в соединительномканале обратным клапаном и дополнительным электромагнитным клапаном,установленным в соединительном каналемежду обратным клапаном и распылителем, причем приводной шток установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно гайкизадающего привода,