Головний повітряний тракт карбюратора з системою дифузорів

1. Головний повітряний тракт карбюратора двигуна внутрішнього згоряння, що включає приймальний повітряний патрубок з повітряною заслінкою, сполучений з каналом в корпусі карбюратора, сполученим зі змішувальною камерою карбюратора, при цьому профіль каналу в корпусі містить порожнину переважно циліндричної форми, до якої примикає великий дифузор, що має конфузорну частину, коротке циліндричне горло і вихідне сопло, у вертикальних пазах західної порожнини встановлений малий дифузор, нижня основа проточної частини малого дифузора розташована усередині проточної частини великого дифузора, при цьому проточний канал малого дифузора обладнаний розпилювачем, який відрізняється тим, що верхня основа проточної частини малого дифузора розташована не вище за верхню площину корпусу, а його нижня основа розташована на од U 2 49622 1 3 ного змішування палива з повітрям в змішувальній камері карбюратора. Прагнення зберегти задовільну карбюрацію при зменшеній висоті карбюратора привело до створення карбюраторів з дво- і тридифузорними системами. У роботі [В.И. Грибанов, В.А. Орлов. Карбюраторы двигателей внутреннего сгорания. Ленинград: Машиностроение, 1967. - С.24-30] описаний карбюратор, що дозволяє зменшити довжину головного повітряного тракту за рахунок використання тридифузорної системи в головному повітряному тракті, проточні частини дифузорів якої заходять одна в одну. Недоліком даної системи є складність виготовлення тридифузорні системи, при цьому в корпусі карбюратора необхідно передбачити місця для кріплення дифузорів, що збільшує висоту корпусу карбюратора і не дозволяє отримати необхідне зменшення його загальної висоти. У літературі [В.А.Орлов, В.Е.Лосев. Автомобильные карбюратори. - Ленинград: Машиностроение, 1977. - 180c.] узагальнені результати досліджень спрямованих на поліпшення якості компонування карбюратора і досконалість його повітряного тракту, основані на оцінці оптимальної відстані від розпилювача головної дозувальної системи до осі дросельної заслінки. Для вибору розмірів головного повітряного тракту рекомендовано використовувати коефіцієнт компактності Кк обчислюваний як відношення діаметра змішувальної камери до відстані від осі дросельної заслінки до розпилювача головної дозувальної системи. Однак при цьому, даний коефіцієнт не дозволяє врахувати вплив розмірів і взаєморозташування системи дифузорів на висоту корпусу і змішувальної камери карбюратора у зборі і ефективність роботи карбюратора. Найближчою до корисної моделі, що заявляється, є конструкція головного повітряного тракту карбюратора типу К131, [Автомобили УАЗ 31512, 31514, 3741, 3962, 2206, 3303, 3909, 39091 и их модификации. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту. - ООО "Авто-Книга", 1999. - С.48-49], яка включає приймальний повітряний патрубок з повітряною заслінкою, сполучений з каналом в корпусі карбюратора, сполученим із змішувальною камерою карбюратора. Профіль каналу в корпусі карбюратора містить західну порожнину переважно циліндричної форми, до якої примикає великий дифузор, виконаний знімним. Великий дифузор має конфузорну частину, циліндричне коротке горло і вихідне сопло. У проточній частині малого дифузора розташований розпилювач, з отвору якого паливна емульсія потрапляє в головний повітряний тракт карбюратора. Прототип має такі недоліки: сумарна висота корпусу карбюратора і змішувальної камери карбюратора у зборі є дуже великою і дорівнює 105мм, що обмежує його використання в автомобілях з низькою лінією капота. Занадто велика довжина західної порожнини при відносно довгій конфузорній частині і, відповідно, малій висоті вихідного сопла великого дифузора не забезпечують збільшення максимальної швидкості повітряного потоку, яка може бути досягнута в головному повітряному тракті карбю 49622 4 ратора таких розмірів, що може негативно позначитися на якості карбюрації. Завдання, що вирішується пропонованою корисною моделлю, полягає у створенні карбюратора мінімального по висоті, такого, що забезпечує при цьому якісну карбюрацію. Для вирішення поставленого завдання пропонується конструкція головного повітряного тракту карбюратора двигуна внутрішнього згоряння, яка включає приймальний повітряний патрубок з повітряною заслінкою, з'єднаний з каналом в корпусі карбюратора, сполученим зі змішувальною камерою карбюратора. Профіль каналу в корпусі містить західну порожнину переважно циліндричної форми, до якої примикає великий дифузор, що має конфузорну частину, коротке циліндричне горло і вихідне сопло. У вертикальних пазах західної порожнини установлений малий дифузор, нижня основа проточної частини малого дифузора розташована усередині проточної частини великого дифузора. Проточний канал малого дифузора обладнаний розпилювачем. Відповідно до корисної моделі, що заявляється, верхня основа проточної частини малого дифузора розташована не вище за верхню площину корпусу, а його нижня основа розташована на одному рівні або нижче за нижню основу конфузора. Розміри складових частин карбюратора пов'язані з розмірами елементів головного повітряного тракту наступними співвідношеннями: (Lб+Lм)=[0,65 0,85]Hc; при Тбм 0,4Lб; і 0,15Lб Нк 0,3Lб, де Lб - довжина проточної частини великого дифузора від верхньої основи конфузора до нижньої основи сопла великого дифузора; Lм - довжина проточної частини малого дифузора; Hc - сумарна висота від верхньої площини корпусу до нижньої площини змішувальної камери карбюратора у зборі; Нк - довжина конфузорної частини великого дифузора; Тбм - відстань від верхньої основи проточної частини великого дифузора до нижньої основи проточної частини малого дифузора. Вищевказані відмітні ознаки корисної моделі що заявляється, дозволяють зменшити висоту карбюратора при збереженні якісної карбюрації. Відповідно до відмітних ознак корисної моделі, що заявляється, залежність сумарної довжини міцних частин великого і малого дифузорів від сумарної висоти, визначуваної від верхньої площини корпусу до нижньої площини змішувальної камери карбюратора у зборі, з урахуванням накладених обмежень на висоту конфузорної частини великого дифузора і глибину заходження малого дифузора у великий, дозволяє повністю урахувати вплив розмірів і взаєморозташування дифузорів на висоту корпусу і змішувальної камери карбюратора і забезпечити зменшення висоти карбюратора при збереженні якісної карбюрації. У випадку, якщо сума проточних частин великого і малого дифузора менша ніж 0,65 від сумарної висоти від верхньої площини корпусу до нижньої 5 площини змішувальної камери карбюратора у зборі, зменшується відносна ефективність застосування дводифузорної системи за рахунок зменшення довжин проточних частин великого і малого дифузора і зменшення швидкості повітряного потоку, що позначаються на зниженні потужності двигуна. Якщо зазначене вище співвідношення більше 0,85, то протяжність звуженої частини головного повітряного тракту, визначувана відстанню Тбм від верхньої основи проточної частини великого дифузора до нижньої основи проточної частини малого дифузора, там, де повітряний потік одночасно обтікає внутрішні стінки від початку горлової частини великого дифузора до кінця зовнішніх стінок малого дифузора, стає досить великою. У літературі [Автомобили УАЗ 31512, 31514, 3741, 3962, 2206, 3303, 3909, 39091 и их модификации. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту. - ООО "Авто-Книга", 1999. - С.54] описане явище самокомпенсації, що полягає у перерозподілі потоку повітря між малим і великим дифузорами при незмінній витраті, за рахунок збільшення опору його проходженню в проточній частині малого дифузора через витрати енергії повітряного потоку на дроблення палива. Таким чином, повітряний потік, що проходить у вищезгаданому місці, отримує додаткове прискорення, що може підсилювати пристіночні збурення, що призводять до зменшення швидкості повітряного потоку, порушення рівномірності розпилювання паливної суміші після виходу її за межі проточних частин малого і великого дифузорів, що негативно позначається на карбюрації. Якщо відстань Тбм від верхньої основи проточної частини великого дифузора до нижньої основи проточної частини малого дифузора більше ніж 0,4 від довжини великого дифузора, тоді вихід проточної частини малого дифузора буде розташований дуже близько до змішувальної камери, що може призвести до неоднорідного перемішування палива з потоком повітря, оскільки на короткому шляху від виходу проточної частини малого дифузора паливо може не встигнути рівномірно розподілитися по всій площині поперечного вихідного перетину великого дифузора і далі порожнині змішувальної камери, що погіршить якість змішування палива з повітрям. Розташування конфузорної частини Нк великого дифузора в межах від 0,15 до 0,3 від довжини великого дифузора Lб є оптимальним, оскільки, якщо Нк менше 0,15 від довжини великого дифузора Lб, то конфузорна частина великого дифузора наближається за формою до уступу, що може збільшити опір повітряному потоку і, отже, істотно зменшити його швидкість. Якщо конфузорна частина великого дифузора виконана довжиною більше 0,3 від довжини великого дифузора Lб, в цьому випадку скорочується довжина сопла великого дифузора, що так само призводить до зменшення швидкості повітряного потоку. У обох випа 49622 6 дках такі варіанти взаєморозташування елементів повітряного тракту призводитимуть до зниження якості карбюрації і погіршення процесу згоряння. Поставлене завдання також досягається тим, що висота західної порожнини каналу корпусу карбюратора визначається із співвідношення: Нзах=[0,85 0,95] (Lб+Lм)-Lб, де: Нзах - висота західної порожнини: відстань від верхньої площини корпусу карбюратора до початку вхідного конфузора великого дифузора. Це співвідношення дозволяє визначити висоту західної порожнини в корпусі карбюратора відносно елементів головного повітряного тракту. Фіг.1. Головний повітряний тракт карбюратора моделі К135 із знімним великим дифузором. Фіг.2. Принципова схема розпилювання палива в головному повітряному тракті двигуна. Фіг.3. Головний повітряний тракт карбюратора з великим дифузором, вилитим разом з корпусом карбюратора, для карбюраторів моделі К151. Фіг.4. Дросельна характеристика для різних співвідношень між елементами головного повітряного тракту карбюратора моделі К135. Приклад 1. Головний повітряний тракт карбюратора моделі К135 (Фіг.1) двигуна внутрішнього згоряння включає: приймальний повітряний патрубок 1 з повітряною заслінкою 2, розташовану переважно в корпусі 3 карбюратора систему дифузорів, що включає великий 4 і малий 5 дифузори. Корпус карбюратора 3 має західну порожнину 6 переважно циліндричної форми. Приймальний повітряний патрубок 1 з'єднаний з верхньою площиною корпусу З карбюратора за допомогою гвинтових з'єднань через прокладку 7. Західна циліндрична порожнина 6 в корпусі 3 має продовження у вигляді циліндричного каналу 8 з кільцевим виступом 9 у нижній частині корпусу 3. У циліндричний канал 8 вставлений до упору в кільцевий виступ 9 великий дифузор 4 з кільцевим виступом 10. Великий дифузор 4 має конфузорну частину 11 і вихідне сопло 12, сполучені між собою за допомогою короткого циліндричного горла 13. У вертикальних пазах 14 західної порожнини 6 установлений малий дифузор 5, який жорстко закріплений у корпусі карбюратора за допомогою пружини 15. Малий дифузор 5 має розпилювач 16 емульсійного каналу 17 для подачі паливної емульсії. Знизу до корпусу 3 жорстко приєднаний через прокладку 18 корпус 19 змішувальних камер з дросельною заслінкою 20, при цьому сопло 12 великого дифузора 4 частково заходить усередину змішувальної камери 21. За результатами доводки головного повітряного тракту карбюратора моделі К135, з використанням даної корисної моделі отримані розміри для його елементів див. таблицю 1 значень параметрів карбюраторів, які випускає ООО "Топливные системы", у якій усі розміри надані в номінальних значеннях. 7 49622 8 Таблиця 1 Тип карбюратора К135 К126Н К126 ГМ, ГУ К126И Усі мод. К151 Усі мод.К151С Усі мод.К175-К177 К178 Lб (мм) 35 Lм (мм) 28 35 27,5 41 28,5 36 Головний повітряний тракт карбюратора моделі К135 із знімним великим дифузором працює таким чином (Фіг.1, 2). При роботі двигуна, розрідження через впускний трубопровід (не показано), що сполучає двигун з карбюратором, передається в приймальний повітряний патрубок 1, в результаті чого повітря з атмосфери починає проходити через малий 5 і великий 4 дифузор, при цьому у вузьких перетинах дифузорів швидкість повітря значно зростає і відповідно також збільшується розрідження. Розташування виходу проточної частини малого дифузора 5 усередині вузької частини великого дифузора 4 приводить до посилення розрідження в районі виходу розпилювача малого дифузора 16. В результаті, за рахунок різниці тиску що виникла, паливна емульсія починає поступати в емульсійний канал 17, звідки через розпилювач 16 потрапляє в малий дифузор 5 і далі в сопло 12 великого дифузора 4, де відбувається її послідовне дроблення на краплі повітряним потоком, що проходить. Далі паливоповітряна суміш потрапляє в порожнину змішувальної камери 21, де відбувається додаткове дроблення крапель палива з утворенням туману. Після змішувальної камери 21 паливоповітряна суміш по вихідних патрубках (не показано) потрапляє в циліндри двигуна. Приклад 2. Головний повітряний тракт з великим дифузором, вилитим разом із корпусом карбюратора К151 (Фіг.3). Головний повітряний тракт карбюратора двигуна внутрішнього згоряння включає: приймальний повітряний патрубок 1 з повітряною заслінкою 2, розташовану переважно в корпусі 3 карбюратора систему дифузорів, що включає великий 4 і малий 5 дифузори. Корпус карбюратора 3 має західну порожнину 6. Приймальний повітряний патрубок 1 з'єднаний з верхньою площиною корпусу 3 карбюратора за допомогою гвинтових з'єднань через прокладку 7. Західна, переважно циліндрична порожнина 6 в корпусі 3 сполучена з конфузором 11 великого дифузора 4, виконаного вилитим разом із корпусом 3 карбюратора. Конфузорна частина 11 великого дифузора 4 і вихідне сопло 12 сполучені між собою за допомогою короткого циліндричного горла 13. Сопло 12 великого дифузора 4 сполучене з вузьким кільцевим пояском 22 на виході з корпусу 3 карбюратора. У вертикальних пазах 14 західної порожнини 6 установлений малий дифузор 5, який жорстко закріплений в корпусі карбюратора за допомогою пружини 15. Hc (мм) 94,5 88,5 88,5 94,5 Нзах (мм) 20,5 Тбм (мм) 13,2 Нк (мм) 6,5 20,5 13,2 6,5 25 85,7 17 10,2 7 25 25,8 74,2 74 19 18 8,5 8,3 7 7 Малий дифузор 5 має розпилювач 16 емульсійного каналу 17 для подачі паливної емульсії. Знизу до корпусу 3 жорстко приєднаний через прокладку 18 корпус змішувальних камер 19 з дросельною заслінкою 20. Результати доводки головного повітряного тракту карбюратора моделі К151 представлені в таблиці 1. Головний повітряний тракт з великим дифузором, вилитим разом з корпусом карбюратора моделі К151, працює аналогічно тракту моделі К135 із знімним великим дифузором. Промислова застосовність корисної моделі підтверджена результатами випробувань головних повітряних трактів карбюратора моделі К135, проведених в ООО "Топливные системы" на безмоторній установці, призначеній для визначення стабільності витратних характеристик в умовах, відповідних усталеним режимам роботи двигуна або руху автомобіля з постійними швидкостями. Зокрема, була досліджена дросельна характеристика карбюратора: залежність витрати палива, що подається карбюратором, від кількості повітря, що поступає в нього через повітряний патрубок, при зміні положення дросельної заслінки карбюратора. На Фіг.4. представлені дросельні характеристики карбюратора К135, де: Gгр --- - контрольна дросельна характеристика з зазначенням допустимих границь, що дозволяють використовувати карбюратори моделі К135 з двигунами марки ЗМЗ-4905; G(вип.) G(вип.) - дросельна характеристика карбюратора К135, що серійно випускається в даний час, у відповідності зі співвідношеннями між елементами головного повітряного тракту, запропонованими в даній корисній моделі у таблиці 1; G(0,61)--о-- - дросельна характеристика карбюратора у випадку, коли сума проточних частин великого і малого дифузора дорівнює 0,61 від висоти корпусу; G(Tбм=0,42Lб) G(Тбм=0,42Lб) - дросельна характеристика при збільшених значеннях проточних частин великого і малого дифузорів. З графіка видно, що дросельна характеристика G(вип.) карбюратора К135, що серійно випускається в даний час, знаходиться у середині допустимого діапазону і є близькою до контрольної. Дросельні характеристика при G(0,61), G(Тбм=0,42Lб) знаходяться за границями допустимого діапазону, карбюратори з такими характе 9 ристиками непридатні для використання в автомобілі. Використання даної корисної моделі дозволяє зменшити висоту карбюратора, скоротити об'єм доводочних випробувань з вибору параметрів головного повітряного тракту карбюратора у складі двигуна і автомобіля, при збереженні якості карбюрації. 49622 10 В даний час ООО "Топливные системы" перейшло до випуску карбюраторів, головний повітряний тракт яких виконаний з використанням даної корисної моделі (таблиця 1), що дозволяє їх застосовувати для різних автомобілів зі зниженою лінією капота. 11 49622 12 13 49622 14 15 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 49622 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601