Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания

Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить токсичность отработавших газов двигателя путем повышения точности дозирования тотивовоздушной смеси на режимах пуска, холостого хода и переходных режимах. Система питания, включающая двухка- .мерный карбюратор 3 с обводным каналом И холостого хода, эмульсионными

СОЮЗ СО8ЕтСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН цп 1 F 02 М 3/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . 8 А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

E (21) 4241107/25-06 (22) 05.05.87 (46) 07.02.89, Бюл. Н - 5 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) А.В.Дмитриевский, П.Г.Теремякин и А.С.Тюфяков (53) 621.434.033(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1339287, кл. F 02 M 3/ОО, 1986.

„„SU„„1456628 А 1 (54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ КАРБИРАТОРНОГО

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить токсичность отработавших газов двигателя путем повышения точности дозирования топливовоздушной смеси на режимах пуска, холостого хода и переходных режимах.

Система питания, включающая двухка.мерный карбюратор 3 с обводным каналом 11 холостого хода, эмульсионными

1456628 каналами холостого хода 7 и переходной системы 9, задающий привод, включающий электрошаговый двигатель и передачу винт-гайка, управляющий блок 24, имеющий три выхода, снабжена дополнительно электромагнитными клапанами, один из которых установлен в канале 42, сообщающем рабочую камеру пневмопривода 20 с додроссельным пространством, второй — в эмульсионном канале переходной системы 9, обратным клапаном 45, размещенным s эмульсионном канале переходной системы, соединительным каналом 42, связывающим эмульсионный канал переходной системы

9 с обводным каналом 11 через допол1

Изобретение 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. 10

На 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—

15 распылитель, 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 8эмульсионным каналом 9 переходной нительную группу отверстий 41, выполненную в распылителе холостого хода 14, причем дополнительная группа отверстий выполнена на большем удалении от выходного отверстия 16, чем основная, а приводной шток 18 становлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно гайки 28 задающего привода. Точность до зирования повышается за счет того, что управляющий блок включает различные системы в зависимости от параметров двигателя и внешних условий, которые поступают на управляющий блок с датчиков параметров. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

2 системы 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 запорный 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 ограничитель

3 !

4566 перемещения регулирующе го органа, 11!ирина проточки 26 выбирается из условия надежного перекрытия выходного отверстия 16 при посадке запорного

5 элемента 17 на седло 31, выполненного во впускном трубопроводе 1, при крайнем правом положении гайки 28. При этом приводной шток 1 8 имеет во з можность свободно перемещаться в сторо- )О ну открытия выходного отверстия 16 запорным элементом 17 при неподвижной гайке 28 на величину, необходимую для наполнения цилиндров при пуске, холодного двигателя под действи- 15 ем разрежения в рабочей камере 20.

Гайка 28 имеет возможнос.ть поступательно перемещаться в отверстии крышки 32 при вращении винта 33, образующего с ней передачу винт-гайка, бла- 20 годаря продольному пазу 34 на ее внешней поверхности, в который входит направляющий штифт 35, запрессованный в крвплку 32. Винт 33 напрессоваи на вал 36 шагового электродвига- 25 теля 22.

Система питания снабжена электромагнитным клапаном 37, подключенным к второму выходу 38 управляющего блока 24, для соединения рабочей камеры 3р

20 пневматического привода через каналы 39 и 40 с додроссельным пространством 12 впускного тракта. При этом сопротивление канала 21, соединяющего рабочую камеру 20 с задроссельным пространством 15, превышает сопротивление открытого (запитанного) электромагнитного клапана 37 и каналов

39 и 40 в 3-5 раэ.

Кольцевой распылитель 14 снабжен 40 дополнительной группой отверстий 41 через которые обводной канал I! связан соединительным каналом 42 с эмульсионным каналом 9 переходной системы второй камеры карбюратора. В 45 соединительном канале 42 вблизи коль цевого распылителя 14 расположен дополнительный электромагнитный клапан

43, подключенный к третьему выходу

44 управляющего электронного блока

24, а вблизи эмульсионного канала 9 после переходного отверстия 10 по ходу движения эмульсии расположен обратный клапан 45, препятствующий дви- жению эмульсии из соединительного ка- 55 нала 42 в эмульсионный канап 9 при открытии дроссельной заслонки 5 второй камеры 8 карбюратора 3. Отношение суммарной площади сечения основ?Я

4 ной группы отверстий 13 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, íà mar винта 33 находится в диапазоне 0,62,8, при этом для получения необходи5 14566 мой точности регулирования дпя меньших значений этого отношения предпочтителен распьлитель, представленный на фиг. 4, а для больших — распылитель, представленный на фиг. 2. В случае установки в соединительном канале 42 дополнительного электромагнитного клапана 43 для управления топливоподачей требования к взаимному 1р расположению групп отверстий и профилю запорного элемента и распылителя могут быть снижены.

Электронный блок 24 (фиг. 6), управляющий шаговым электродвигателем 1б

22 и электромагнитжпчи клапанами 37 и 43, состоит из измерительного блока, блока памяти, блока коррекции, блока сравнения, логического блока, генератора импульсов и усилителя. 2р

Блок-схема программы управления шаговым электродвигателем 22 привода регулирования сечения F запорным элементом 17, электромагнитным клапаном

37 пневматического привода, а также время-сечением (t) дополнительного электромагнитного клапана 43 на различных режимах работы двигателя представлена на фиг. 7 и 8» где ON — открытое состояние клапана 37; OFF - щ закрытое состояние клапана 37; плавное изменение время-сечения (t) дополнительного электромагнитного клапана 43 или плавное изменение проходного сечения выходного отверстия

16 запорным элементом 17 в сторону максимального (t „„; F„„„) или минимального значения (t„„„„; Рм„„); скачкообразное изменение времясечения или форсированное изменение 4р проходного сечения Г до соответствующих минимальных или максимальных величин; const — сохранение регулируемой величины на прежнем уровне.

Система работает следующим образом.

Информация с датчиков режимных параметров двигателя о частоте вращения коленчатого нала и, положении дроссельной заслонки карбюратора В д, бр температуре охлаждающей жидкости двио гателя t,, температуре воздуха на о впуске в двигатель t > поступает в измерительный блок. На выходе измерительного блока выдаются сигналы,, соответствующие средней частоте враще- " ния коленчатого вала и, дисперсии мгновенных значений угловой скорости

A(n)q „, положению дроссельной заслон28 6 ки карбюратора В, температуре охлаж<дР дающей жидкости двигателя Т> температуре воздуха на впуске Т . Сигналы

n„,„è A(n)„ 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

A(n)ä„„, откорректированные соответственно до значений и и А(п)д „ 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 n „, о частоте вращемнн ния коленчатого вала п„, соответствующей моменту выключения подачи смеси при переходе на режим принудительного холостого хода, и частоте вращения п,2 соответствующей моменту возобновления подачи смеси при перехбде на режим самостоятельного холостого хода. Откорректированные с учетом сигналов Тдеи Т сигналы n„„» и, и и, обозначены соответственно и„„„, n и

I п2 °

Информация, полученная в блоке сравнения о разнице между пиз и nba а 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 и„,, п,, п2, Тд», Т в соответствии ! I с алгоритмом управления поступают сформированные генератором и усиленные управляющие импульсы на шаговий 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 управления 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 8 ет требования к точности изготовления запорного элемента и распылителя при расширении диапазона возможного ре гулир ования .

При работе двигателя на нагрузочном режиме, характеризующемся открытой дроссельной заслонкой карбюратора, управление шаговым электродвигателем блокируатся, а длительность управляющих импульсов t на электромагнитном клапане 43 соответствует средней дпя текущих температурных условий двигателя и воздуха на впуске, что позволяет поддерживать необходимй 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 закрытия

I дроссельной заслонки, большей п,, 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 35 раз сопротивление открытого электромагнитного клапана 37 и каналов

39 и 40, в рабочей камере 20 устанавливается давление, близкое к атмос ферному, благодаря чему запорный эле" мент 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 шаговый электродвигатель 22 в зависимости от текущего значения частоты вращения коленчатого вала подаются управляющие импульсы, направленные на перемещение гайки 28 вправо до упора 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 задроссельного пространства 15 впускного тракта через канал 21 в рабочую камеру 20, что одновременно с действием разрежения

5 у выходного отверстия 16 обеспечивает возвратно-поступательные движения запорного элемента 17 без участия шагового электродвигателя синхронно тактам всасывания в диапазоне, огра- 1О ниченном шириной проточки 26 приводного штока 18. Возвратно-поступательные движения запорного элемента 17 способствуют постоянству скорости движения воздуха в зоне групп отвер- l5 стий кольцевого распылителя 14, стабильному доэированию топливно-воздушной эмульсии, истекающей из эмульсионных систем карбюратора, отвер. стий кольцевого распылителя, и каче- 20 ственному смесеобразованию. После запуска двигателя и набора им некоторой частоты вращения n„„„ õîëîñòîão хода разрежение в задроссельном пространстве 15, а значит, и в рабочей камере 20 увеличивается, что ведет к отводу в левое положение запорного элемента 17 в диапазоне ширины про точки 26 направляющего штока 18 до упора в наружную поверхность 29 тор- 30 ца 27 гайки 28.

После достижения частоты вращения, превышающей минимальную частоту холостого хода и „„ непрогретого двигателя, на иаговый электродвигатель

:22 подаются управляющие импульсы, направленные на поддержание минимальных допустимых оборотов холостого хода, что, одновременно с интенсивным иодогреВом впускного трубопровода и об- 40 водного канала 11 жидкостью из системы охлаждения двигателя способству. ет экономии топлива. При этом необходимый состав и необходимое количество смеси определяются положением за-45 парного элемента 17 относительна выходного отверстия 16 и групп отверстий 13 и 41 кольцевого распылителя

14 (фиг ° 2) без применения дополнительных обогащающих систем карбюра- 50 тора. На электромагнитный клапан 43 также подаются управляющие импульсы из электронного управляющего блока

24, направленные на оптимизацию состава смеси в зависимости от различных 55 условий работы двигателя, что дополнительно способствует снижению расхода топлива и выбросу вредных веществ с отработавшими газами, а также снижа.

1456

Дальнейшее перемещение запорного элемента 17 в сторону перекрытия выходного отверстия 16 достигается на малом участке хода штока 18 и зна5 чительно медленнее за счет вращения вала 36 шагового электродвигателя 22 в зависимости от текущего значения частоты вращения коленчатого вала, что обеспечивает безударную посадку запорного элемента 17 на седло 31.

Одновременно с подачей питания на электромагнитный клапан 37 дополнительный электромагнитный клапан 43 закрывается. Обратный кпапан 45 изза отсутствия разрежения в соединительном канале также закрывается, благодаря чему эмульсия, находящаяся в соединительном канале 42, блокируется до момента возобновления пода- 20 чи топлива. Находясь в соединительном канале 42 подогреваемого впускного трубопровода, топливо испаряется и находится там в виде сильно переобогащенной смеси, хброшо подготов- 25 ленной для дальнейшего перемешивания с воздухом. Это способствует качественному протеканию процессов сгорания при последующем возобновлении подачи смеси в цилиндры двигателя. В период 30 работы двигателя на режиме принудительного холостого хода положение гайки 28 регулируется в диапазоне хода, ограниченном шириной проточки 26 направляющего штока 18 при закрытом вы- 35 ходном отверстии 16 с помощью шагового электродвигателя 22, в зависимости от длительности режима принудительного холостого хода, текущих значений входных параметров, за счет чего быст-gp ро достигаются оптимальная топливоподача в момент возобновления сгорания в цилиндрах двигателя и скорейший его переход на режим самостоятельного холостого хода. 45

При переходе на режим самостоятельного холостого хода, характеризующийся закрытой дроссельной заслонкой 4 и частотой вращения коленчатого вала, меньшей и, электромагнитный клапан ВО

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 15, в ней возникает разрежение, благодаря чему запорный элемент 17 быстро перемещается влево совместно с направляю- щим штоком 18 до упора в наружную по628 10 верхность 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 управлянш1ие 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 поступающей 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 и<, 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 относительно выходного 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, Формула из обретения 40

l . Система питания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускной трубопровод с рубашкой подогрева, управляющий блок, к цходам которого подключены датчики

1 режимных параметров, карбюратор с последовательным включением дроссельных заслонок, имеющий по меньшей ме. ре 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 отI

50

11 14566 благодаря чему достигается равномерное распределение топлива по всем отверстиям 13 и 41 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 трубопровода 1 в зойу высоких скоростей движения воздуха, топливо быстро испаряется и равномерно распределяется по отдельным цилиндрам двигателя, что дополнительно способствует ловы- 15 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- 30 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.

12 верстие в задроссельком пространстве основного тракта, распылитель системы холостого хода с основной группой от.— верстий, соединяющих эмульсионный канал первой камеры с обводным каналом, регулирующий орган обводного канала, имеющий эапорный элемент для перекрытия выходного отверстия и приводной шток с пневматическим приводом, рабочая камера которого сообщена каналами с задроссельным и с додроссельным пространством и задающим приводом, выполненным в виде шагового электродвигателя, подключенного к первому выход управляющего блока и передачи винт — гайка, винт которой установлен на валу шагового электродвигателя, а гайка скольжения связана с приводным штоком и установлена с возможностью ее поступательного перемещения, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов путем повышения точности дозирования топливовоздушной смеси на режимах пуска, холостого хода и переходных режимах, управляющий блок выполнен с тремя выходами, а система снабжена подключенным к второму выходу управляющего блока электромагнитным клапаном, установленным в канале, сообщающем рабочую камеру пневмопривода с додроссельным пространством, соединительным каналом, связывающим эмульсионный канал переходной системы с обводным каналом через дополнительную группу отверстий, выполненную в распылителе холостого хода и расположенную на большем удалении от выходного отверстия, чем основная группа отверстий, размещенным в соединительном канале обратным клапаном и дополнительным электромагнитным клапаном, установленным в соединительном канале между обратным клапаном и распылителем, причем приводной шток установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно гайки задающего привода.

2. Системапо и, 1, о тлич аю щ а я с я тем, что часть обводного канала с регулирующим элементом выполнена в корпусе впускного трубопровода.

)456628

1456628! 456628

Составитель А.Панькин

Техред М.Ходанич

Редактор О.Головач

Корректор С.йекмар

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7497/31 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5