Карбюратор

(ц 1 Г ОЯ М 17/00//Е 02 М 31/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ с корпусом, имеющ линдрические наружну енки, впускной патр водящую трубку 4. па топливоводушной см вую камеру 7 и наруж леру. В наружной ы винтовой топливныи канал для теплоносит парителькальные цреннюю естроение, ис- многотопливизобретения:ообменни к-исКол 1 итст Российской Федерации по патсцтдм и товдрцыл 1 зцдкдлт(57) Использование: двигатепарительные карбюраторьных двигателей. Сущностькарбюратор содержит тепл топливопод для отвода реннюю осе цевую ка расположен и винтовой м вертию и внутубок 20, рубок 26 си, внутную коль- камере канал 14ля. В ка2000461 мере 7 установлен эолотниковый распределитель 8 с радиальными отверстиями. В винтовом канале для теплоносителя установлен трубчатый электрический нагреватель 36, связанный с электрической цепью Системы автоматического регулирования температурных режимов испарения различных видов топлив, Система имеет датчик 37 в виде спиральной пружины, установленный в выИзобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильной промышленности для создания многотопливных ДВС.Известны карбюраторы, в которых рабочая смесь образуется на основе осмоса и испарения жидкого топлива воздушным потоком (например, патент Англии М 1034144, кл, Е 1 В 2 Н, 1966).К недостатку укаэанных карбюраторов следует отнести отсутствие линейной зависимости между осмосом, испарением и режимом работы двигателя.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является карбюратор (патент США М 4153651, кл. Р 02 М 1724, 1979), в системе смесеобразования которого используются збсорбцин. осмос и испарение, Этот карбюратор содержит нижнюю камеру топлива, воздушную камеру, выпускной воздушный клапан, входные отверстия нижней камеры, соединенные с источником топлива, и верхнюю испарительную камеру, Имеются несколько открытых в двух сторон трубок, В их нижней части помещен абсорбирующий материал, соприкасающийся с жидким топливом в нижней камере, Внутри трубки по всей длине проходит фитиль, соприкасающийся с абсорбирующим материалом. Сбоку трубок над нижней камерой имеются несколько отверстий. Испарительная камера заполнена пористым материалом, закрывающим отверстия в трубках, Верхние части трубок выходят из испарительной камеры и соединяются с выпускным воздушным клапаном. Топливо абсорбируется и осмотически подается на фитиль. Воздух, проходящий через воздушный клапан, обдувает фитиль, и жидкое топливо испаряется. Пары топлива фильтруются через пористый материал в испарительной камере, проходя через отверстия в трубке. пускном патрубке топливного канала 14 и кинематически связанный с заслонкой 46, размещенной в патрубке 34 для подвода теплоносителя, Карбюратор содержит дроссельную колонку 27 с кулачковым механизмом распределения воздуха. Предусмотрены варианты выполнения карбюратора, 6 з,п. ф-лы, 4 ил,К недостаткам смесеобразования указанной конструкции карбюратора следует отнести малую эффективность пористого материала в фильтрации паров топлива через него, отсутствие дифференцированной зависимости между осмосом, фильтрацией паров, испарением через пористый материал, т.е, дозировкой топлива и режимом работы ДВС.Целью изобретения является как устранение указанных недостатков, так и повышение эффективности карбюрации любого испаряющегося топлива, утилизации теплоты выхлопных газов или системы охлаждения ДВС, обеспечение статического дифференцированного испарения топлива и в автоматическом режиме непосредственно в завихрителе: бензина, лигроина, керосина, дизельного, газойливого, солярового, газообразного подогревом и воздушным потоком, а также снижение токсичности выхлопных газов во всех режимах работы ДВС.Цель достигается тем, что карбюратор содержит вертикальный теплообменник-испаритель с впускными и выпускными патрубками, образованный двумя цилиндрическими стенками, в кольцевой камере между которыми размещены два винтовых канала; один тепловой для теплоносителя - выхлопных газов, в кото ром также размещен абсорбирующий материал в виде покрытия - пленкообрэзователя из пористого-ячеистого и прочего абсорбирующего материала, а во внутренней осевой камере размещен золотниковый распределитель топлива, при этом в нижней части топливного канала предусмотрен перепускной поплавковый клапан, а впускной и выпускной патрубки топливного канала сообщены с полостями смесителями дроссельной колонки, содержащей во впускном патрубке заслонку-кулачок с трубчатым толкателем с кольцевым запорным зпеецтпм 5 10 15 20 25 30 35 40клапана в выпускном пэтрубке, регулирующую распределение двух потоков воздухамежду винтовым топливным клапаном и полостью трубчатого толкателя со смесителем. Кроме того, карбюратор снабжен 5системой автоматического регулирования(САР) режима испарения топлива, имеющейдатчик в виде спиральной пружины в полости крышки дроссельной колонки, кинематически связанный с другой заслонкой, 10размещенной в патрубке для подвода теплоносителя.Для обеспечения универсальности и эффективности в карбюраторе отражены всеизвестные требования: статическому дифференцированному молекулярному испарению топлива, утилизации теплотыотработавших выхлопных газов, автоматизации режимов испарения топлива, многотопливности ДВС, полному сгоранию 20топлива и уменьшению токсичности выхлопных газов и воплощены в следующиесистемы: систему циркуляции топлива оттопливного бака и обратно, состоящую изтопливных трубок, золотникового распределителя, винтовогп канала и перепускногоклапана; систему статического дифференцированного испарения топлива, состоящую из топливного пленкообразователя ввиде покрытия винтового топливного канала; систему дроссельного регулированияобогащения топливно-воздушной смесидвумя потоками воздуха в двух режимах,состоящую из дроссельной колонки с заслонкой-кулачком с трубчатым толкателем, 35соединенной полостями с впускным и выпускным патрубками топливного канала; систему подогрева топлива, состоящую извинтового теплового канала для теплоносителя - выхлопных газов, в котором также 40размещен ТЭН; систему установки на температурный режим и САР испарения топлива, состоящую из температурного датчика ввиде спиральной пружины, размещенного всмесителе на дроссельной колонке, и кинематической связи между датчиком и эа "лонкой, размещенной в патрубке для подводатеплоносителя.Благодаря перечисленным системам иих совокупности топливно-воздушная 50смесь в универсальном карбюраторе можетобразовываться в диапазоне двух интервалов коэффициента избытка воздуха а:а 1, т.е, в интервале насыщенногопара, составляющего богатую смесь, и работе двигателя в указанном режиме;а1, т,е. в интервале оптимальнойобедненной смеси и работе двигателя в указанном режиме,На фиг.1 изображен карбюратор в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1, на фиг,З - дроссельная колонка в интервалах коэффициента избытка а 1(а) и а1(б): нэ фиг.4 - сечение Б-Б нэ фиг.З,Карбюратор содержит теплообменникиспаритель 1, защищенный теплоиэоляцией 2, в системе циркуляции топлива трехходовой кран-переключатель 3, топливоподводящую трубку 4, оголовок 5 с подпружиненным обратным клапаном 6, внутреннюю осевую камеру (полость) 7, золотниковый распределитель 8 с осевым к:- налом 9, из которого через отверстия 10 и 11 при их совмещении поворотом штурвала 12 по шкале 13 предусмотрен выход топлива в винтовой топливный канал 14, в нижнем конце которого имеется сливное отверстие 15 в короб 16 с перепускным поплавковым клапаном 17 и трубкой 18 отвода топлива в топливный бак, в системе статического испарения топлива в канале 14 покрытие - пленкообраователь 19, впускной патрубок 20 и выпускной патрубок 21 топливного канала, дополнительный обратный клапан 22 с седлом 23, смеситель 24 с установочной крышкой 25 и патрубок 26 для отвода топливовоздушной смеси, в системе дроссельного регулирования дроссельную колонку 27, имеющую на валу 28 заслонку-кулачок 29 с толкателем 30 с кольцевым запорным элементом клапана 31 с мягкой прокладкой, причем заслонка-кулачок 29 связана с поворотным рычагом 32 дистанционного управления (фиг.1). Кроме того, карбюратор содержит в системе подогрева топлива винтовой канал ЗЗ для теплоносителя с впускным и выпускным патрубками 34 и 35 и ТЭН 36, в системе установки на температурный режим и САР температурный датчик 37 в виде спиральной пружины, закрепленный одним концом на крышке 25 с ключом 38 и фиксатором 39, а другим концом на штоке 40, имеющем воэможность поворачиваться о температурно-механических импульсов датчика 37 и поворачивать через кинелэтическую цепь, состоящую из кривошипэ 41, шатуна 42. коромысла 43, вала 44 в стойке 45, заслонку 46. Коромысло 43 одноврел 1 енно служит кулачком, взаимодействующим прерывателем 47 с регулируемыл контактом 48, контактирующим с шайбой-л 1 ассой 49. закрепленным на кронштейне 50 с изолятором 51 на стойке 45 и регулирующим работу ТЭН 36 в электрической цепи с элементами 52, 53, 54, 36, 1, 45, 49 и 13, Для кон роля температурного режимэ и;зс;,усмотрен контрольный термометр 55 с терл;опарой 56, 20004615 10 15 20 25 30 35 40 45 ное испарение с пленкообразователя 19 с 50гомогенизацией насыщенной - обогащен 55 В исходном предпусковом положении ДВС в карбюраторе открыванием переключателя 3 обеспечивается подвод одного из двух топлив, которыми заправлен автомобиль, например, керосина или газа, бензина или диэтоплива, диэтоплива или газа и т.д., при этом поворотом золотника 8 посредством штурвала 12 с фиксацией на вид топлива по шкале 13 (фиг,1) совмещаются, например, верхняя пара отверстий 10 и 11 (при дизтопливе) для выпуска топлива иэ осевого канала 9 в топливный канал 14, Заслонка 29 повернута в одном из режимов, приведенных на фиг,З; при легкокипящем топливе - бензине в режиме "а" и труднокипящем - дизтопливе в режиме "б".Одновременно поворачивается крышка 25 (возможно с резьбовым соединением) в корпусе-смесителе 24 ключом 38 посредством фиксатора 39 с фиксацией на вид топлива, например на дизтопливо, при этом через спиральный датчик 37, шток 40 и кинематическую связь 40-45 поворачивается в исходное соответствующее положение и заслонка 46, определяющее расход теплоносителя через патрубок 34. Открытому положению заслонки 46 соответствует контакт между элементами 48 и 49 электрической цепи 52,53,54, 36,1,45,49 и 48.1 опливо подается традиционным способом от топливного насоса через переключатель 3, трубку 4, оголовок 5, клапан 6, полость 7, канал 9, совмещенные отверстия 10 и 11 в канал (полость) 14, где насыщает пленкообразователь 19, и затем из канала 14 через отверстие 15 стекает в короб 16, откуда сработкой клапана 17 через трубку 18 возвращается обратно в топливный бак. Процесс подачи топлива на пленообразователь 19 предусматривается непрерывной или периодической циркуляцией, расход топлива при этом регулируется в зависимости от режима работы ДВС,При такте впуска в ДВС разрешением, которое распространяется через патрубок 26, сработкой клапана 22 и через патрубок 21 создаются два потока воздуха - один в винтовом канале 14. обуславливающий перенос паров топлива и дифференцированной топливно-воздушной смеси, другой транзитный через трубчатый толкатель 30 со смещением в смесителе 24 с обогащенной смесью, поступившей из канала 14, и ее обеднением.Поскольку длина пленкообраэователя 19 остается постоянной для одной разновидности топлива и определяется количеством витков канала 14 от совмещенных отверстий 10 и 11 до низа у отверстия 15, то доэирующим фактором в карбюраторе является воздух в два потока, образующихся дроссельной колонкой 27 в режимах "а" и "б" на фиг,З, Работа ДВС в режиме "а" является предпочтительной, так как при нем исключается образование СО.Для остановки ДВС прекращение карбюрации осуществляется закрыванием патрубка 34 поворотом заслонки 46, поворотом ключа 38 фиксатором 39, приведением в вертикальное положение заслонки 29, закрыванием патрубка 20. запиранием клапаном 31 толкателя 30 седла 23 и патрубка 21 и прекращением процесса циркуляции топлива.СРА служит для предотвращения кипения топлива в канале 14 и поддержания заданного температурного режима испарения любого испаряющегося топлива и действует следующим образом,При утилизации тепла ДВС при исходном открытом положении заслонки 46 повышение температуры в канале 14 и затем в смесителе 24 и поворотная деформация датчика 37 влечет дальнейший поворот заслонки 46 в сторону уменьшения сечения патрубка 34 и уменьшение расхода теплоносителя до стабилизации в принятых параметрах, контролируемых по термометру 55.При электрическом нагревателе карбюрация в электрическом режиме, например, при пуске "холодного двигателя" осуществляется включением электрической цепи 52, 53, 26, 1, 45, 49, 48 эамыкателем 54. При тех исходных положениях крышки 25 и кинематической цепи 41, 42 и 43, что при утилизации тепла ДВС пружинный контакт 48 прижат к шайбе-массе 49.Поворотный импульс, поступающий на коромысло-кулачок 43, по мере повышения температуры от включенного ТЭП Зб в канале 33 и топливно-воздушной смеси е канале 14 и смесителе 24 до критического значения поворотом коромысла-кулачка 43 и действием на прерыватель 47 вызывает разъединение контактов 48 и 49 и в целом отключение ТЭН Зб, а по мере гонижения температуры обратным поворотом коромысла-кулачка 43 - замыкание контактов 48 и 49 и включение ТЭН Зб. После пуска двигателя ТЭН Зб отключается дистанционно размыкателем 54 и т.д.Универсальному карбюратору, основанному на пленочном статическом испарении топлива, свойственно наличие в полости испарения канала 14 паров низко- кипящей фракции жидкого топлива в особенности при повышенной температуре окружающего атмосФерного воздуха. Ука 2000461 10занным фактором также обусловлен облегченный пуск ДВС. При этом подогрев топлива в канале(полости) 14 включением ТЭН 36 не требуется,Конструктивные размеры карбюратора и формы отдельных элементов: канала 14, кулачковой конфигурации заслонки 29, количество витков эавихрителя и САР принимаются такими, чтобы при определенном зафиксированном положении заслонки 29 при максимальных нагрузках - "газе" топливно-воздушная смесь была стехиометрической, т,е,а=1 из условия а 1.Изготовление и сборка карбюратора представлены ориентировочно из следующих компоновочных узлов и элементов: блока-иснарителя из полого цилиндрического корпуса и сьемной шнековой части с золотниковой полостью в монолитном исполнении с верхней или нижней крышкой с ТЭН 36 в крышке, дроссельной колонки 27, кинематической цепи и т.д.Изготовление пленкообразователя 19 предусматривается из пористого, волокнистого и прочего абсорбирующего материала в виде тонкоСтенной футеровки с развитой поверхностью испарения с топливоэадерживающими ячейками на винтовой полосе канала 14.Специальный датчик 37 основан на известном принципе, заложенном в термометре, и изготавливается из того же материала - биметаллической или полимерной ленты-полосы.На фигурах изображен один из предпочтительных вариантов универсального карбюратора. Возможны и другие формы блока-испарителя 1, например с взаимной перестановкой золотниковой системы с элементами 311, и дроссельной колонки с элементами 2031 и 37,41; размещение датчика 37 в корпусе на штоке 40 в седельной части между клапанами 22 и 31 и т.д, Могут быть и другие формы дроссельной колонки, обеспечивающие образование топливно-воздушной смеси двумя потоками воздуха в карбюраторе,В технико-экономическом отношении универсальный карбюратор наряду с универсальностью (многотопливностью) и высоким КПД представляется перспективным по следующим показателям: уменьшению удельного расхода топлива, утилизации теплоты двигателя. расширению концентрационных пределов воспламеняемпсти топлива, улучшению пуска "холодного двигателя", снижению токсичности выхлопных газов во всех режимах работы двигателя, обеспечению детонационной стойкости 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 топлива, а также обеспечению многотопливных ДВС.Воплощение в карбюраторе конструктивных элементов и систем, отвечающих всем требованиям, обеспечивается компоновочным решением, делающим конструкцию менее трудоемкой в изготовлении по сравнению с жиклерными и другими кароюраторами. Кроме этого, в конструкции карбюратора возможно использование значительного процента полимерного материала,ф о р мул а изобретен ия 1. Карбюратор, содержащий теплообменник-испаритель с корпусом, имеющим вертикальную цилиндрическую наружную стенку, патрубки для подвода и отвода теплоносителя, впускной патрубок, топливо- подводящую трубку, топливный канал с абсорбирующим материалом, обратный клапан, патрубок для отвода топливовоздушной смеси и дроссельный элемент, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и интенсификации испарения различных видов топлива, в корпусе теплообменника-испарителя коаксиально установлена внутренняя цилиндрическая стенка с образованием внутренней осевой камеры, сообщенной через обратный клапан с топливоподводящей трубкой, и наружной кольцевой камеры, в последней расположены винтовой топливный канал и винтовой канал для теплоносителя, топливный канал снабжен выпускным патрубком, в осевой камере установлен с возможностью поворота золотниковый распределитель, выполненный в виде полого заглушенного с одного конца цилиндра с радиальными отверстиями, сообщаемыми с отверстиями, выполненными во внутренней цилиндрической стенке. отверстия во внутренней цилиндрической стенке сообщены с винтовым топливным каналом, карбюратор снабжен системой автоматического регулирования температурных режимов испарения различных видов топлив, имеющей электрическую цепь и датчик в виде спиральной пружины, установленной в выпускном патрубке топливного канала и кинематически связанной с заслонкой, размещенной в патрубке для подвода теплоносителя, в винтовом канале для теплоносителя установлен трубчатый электрический нагреватель, связанный с электрической цепью системы автоматического регулирования, а дроссельный элемент выполнен в виде колонки с кулачконым механизмом распределения воздуха.2, Карбюратор по п.1, о т л и ч а ю щ ийс я тем, что колонка выполнена о виде труб 2000461 12чатой перемычки, сообщающей впускной и выпускной патрубки топливного канала, в перемычке установлен подпружиненный толкатель кулачкового механизма, выполненный со сквозной полостью и установленный с возможностью взаимодействия одним концом с кулачком-заслонкой, размещенным во впускном патрубке, а другим концом, на котором установлен кольцевой запорный элемент клапана с мягкой прокладкой, - с клапанным отверстием в выпускном патрубке,3. Карбюратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что абсорбирующий материал расположен на стенках топливного канала в виде покрытия-пленкообраэователя.4. Карбюратор по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что датчик в виде спиральной пружины размещен в полости крышки колонки и закреплен одним концом на внутренней стенке крышки с воэможностью фиксируемого поворота при помощи рычажного фиксатора и другим концом - на штоке дополнительного обратного клапана, кинематически связанном через кривошип, шатун и коромысло с валом заслонки, размещенной в патрубке для подвода теп лоносителя5. Карбюратор по и п.1-3. о т л и ч а ю щи й с я тем, что топливный канал в нижней части сообщен через перепускной поплавковый клапан с трубой отвода топлива в 10 топливный бак,6. Карбюратор по пп,1-3, о т л и ч а ю щи й с я тем, что топливоподводящая трубкасоединена с по меньшей мере трехходовым15 краном, с которым соединены две трубки,сообщенные соответственно с баками с различными видами топлива.7, Карбюратор по пп.1-4, о т л и ч а ю щи й с я тем, что на теплообменнике-испа 20 рителе установлен термометр дистанционного контроля, связанный с термопарой,установленной в выпускном патрубке топливного канала,