Простейший карбюратор устройство и принцип работы

Карбюратор | whatisvehicle на WordPress.com

КАРБЮРАТОР (от французкого. carburateur), устройство приготавливающее горючею смесь из легкоиспаряющегося жидкого топлива и воздуха для работы карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Карбюрация — процесс образования горючей смеси. Карбюрация заключается в том, что жидкое топливо рассеивается на мельчайшие капели интенсивно перемешивается с воздухом и испаряется. Распыление топлива в карбюраторе происходит в результате смешивания тонкой струи топлива, вытекающего из распылителя, в быстродвижущийся воздушный поток, разбивающий струю топлива на мелкие капли, смешивается с ним и увлекает топливо по впускному трубопроводу в цилиндры двигателя.

Принцип работы на примере простейшего карбюратора

1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора;

6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

Из схемы работы простейшего карбюратора можно понять, что двигатель не будет работать нормально, если уровень топлива в поплавковой камере выше нормы, так как в этом случае бензина будет выливаться больше, чем надо. Если же уровень бензина будет меньше нормы, то и его содержание в смеси будет меньше, что опять нарушит правильную работу двигателя. Исходя из этого, количество бензина в камере должно быть неизменным. Уровень топлива в поплавковой камере карбюратора регулируется специальным поплавком, который, опускаясь вместе с игольчатым запорным клапаном, позволяет бензину поступать в камеру. Когда же поплавковая камера начинает наполняться, поплавок всплывает и закрывает своим клапаном проход для бензина.

В салоне у водителя под правой ногой имеется педаль газа,предназначенная для управления карбюратором. А на что конкретно, на какую деталь карбюратора передается усилие ноги? Когда водитель «давит на газ», на самом деле он управляет той заслонкой, которая обозначена на рисунке, как дроссельная. Дроссельная заслонка,посредством рычагов или троса, связана именно с педалью газа. В исходном положении заслонка закрыта. А когда водитель нажимает на педаль, заслонка начинает открываться, поток воздуха, проходящего через карбюратор, увеличивается. При этом, чем больше открывается дроссельная заслонка, тем больше высасывается топлива, так как повышаются объем и скорость потока воздуха, проходящего через диффузор и «высасывающее» разряжение увеличивается. Когда же водитель отпускает педаль газа, заслонка под воздействием возвратной пружины начинает закрываться. Поток воздуха уменьшается, и в цилиндры поступает все меньше и меньше горючей смеси. Двигатель «теряет обороты», уменьшается крутящий момент на колесах автомобиля, и соответственно, мы с вами едем медленнее.

А если совсем убрать ногу с педали газа, то дроссельная заслонка закроется полностью. Возникает вопрос! А как же теперь со смесеобразованием? Ведь мотор заглохнет!

Оказывается, для поддержания работы двигателя на холостом ходу, в карбюраторе есть свои каналы, по которым воздух все-таки может попасть под дроссельную заслонку, смешиваясь по пути с бензином.

1 — топливный канал системы холостого хода; 2 — топливный жиклер системы холостого хода; 3 — игольчатый клапан поплавковой камеры карбюратора; 4 — топливный жиклер; 5 — дроссельная заслонка; 6 — винт «качества» системы холостого хода; 7 — воздушный жиклер системы холостого хода; 8 — воздушная заслонка

При закрытой дроссельной заслонке воздуху не остается другого пути, кроме как проходить в цилиндры по каналу холостого хода. А по пути, он высасывает бензин из топливного канала и, смешиваясь с ним, опять же, превращается в горючую смесь. Почти готовая к «употреблению» смесь попадает в поддроссельное пространство, там окончательно перемешивается и затем поступает в цилиндры двигателя.

Внешний вид

Внешне карбюратор очень легко узнать. Давайте посмотрим на следующую картинку:

1 – сектор рычага привода дроссельных заслонок; 2 – регулировочный винт качества смеси холостого хода; 3 – регулировочный винт количества смеси холостого хода; 4 – блок подогрева зоны дроссельной заслонки; 5 – колодка провода датчика-винта ЭПХХ; 6 – крышка пускового устройства; 7 – рычаг воздушной заслонки; 8 – корпус жидкостной камеры; 9 – болт крепления жидкостной камеры; 10 – штуцер подачи топлива; 11 – штуцер отвода топлива; 12 – крышка карбюратора; 13 – шпилька крепления воздушного фильтра; 14 – электромагнитный запорный клапан; 15 – штуцер вентиляции картера двигателя; 16 – крышка экономайзера; 17 – корпус карбюратора

Теперь давайте перейдём уже к внутреннему устройству современного карбюратора. Теперь, прочитав про работу простейшего карбюратора нам станет легче разобраться. Итак…

Устройство:

Карбюратор состоит из трех корпусных деталей, соединенных винтами: корпуса поплавковой камеры(12), крышки(6) и корпуса смесительных камер(15), который конструктивно объединен с корпусом пневмоцентробежного ограничителя частоты вращения коленчатого вала(17). Между крышкой поплавковой камеры, ее корпусом и корпусом смесительных камер установлены уплотнительные картонные прокладки.

Привод дроссельных заслонок – механический, тросовый. Карбюратор имеет сбалансированную поплавковую камеру, систему отсоса картерных газов, подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры, полуавтоматическое пусковое устройство, электромагнитный клапан холостого хода. Топливо подается в карбюратор через сетчатый фильтр и игольчатый клапан. Последний поддерживает в поплавковой камере заданный уровень топлива.

1. Поплавковая камера – двухсекционная (для уменьшения влияния на работу двигателя колебаний уровня топлива при поворотах и кренах автомобиля). Из поплавковой камеры топливо поступает через главные топливные жиклеры (первой и второй камер) в эмульсионные колодцы, где смешивается с воздухом, проходящим через калиброванные отверстия в верхней части эмульсионных трубок (главные воздушные жиклеры). Через распылители топливо-воздушная эмульсия попадает в малые и большие диффузоры карбюратора.

1 — клапан, 2 — воздушная заслонка, 3 — малый диффузор, 4 — большой диффузор, 5 — регулировочный винт, 6 — крышка поплавковой камеры, 7 -сетчатый фильтр, 8 — игольчатый клапан, 9 — ось поплавка, 10 — рычажок поплавка, 11 – поплавок, 12 — корпус поплавковой камеры, 13 -пробка, 14 — ось дроссельных заслонок, 15 — дроссельная заслонка, 16 — корпус смесительных камер, 17 — ограничитель частоты вращения коленчатого вала.

В корпусе поплавковой камеры расположены два больших 4 и два малых 3 диффузора, эмульсионные трубки (выведенные в малые, диффузоры), воздушные и топливные жиклеры.

Жиклер — это калиброванное отверстие в детали, дозирующее расход жидкости.

Все каналы жиклеров снабжены пробками 13 для обеспечения доступа к ним без разборки карбюратора. В корпусе поплавковой камеры размещены поплавок 11, подвешенный на оси 9, и игольчатый клапан 8 подачи топлива. Поплавок и клапан поддерживают необходимый уровень топлива в распылителе при неработающем двигателе. Поплавковая камера имеет сбоку смотровое окно для контроля за уровнем топлива и состоянием поплавкового механизма. В крышке поплавковой камеры находится воздушная заслонка 2 с двумя автоматическими клапанами 1. В корпусе смесительных камер расположены две дроссельные заслонки 16, находящиеся на одной оси.

2. Система холостого хода

1 — выходное отверстие; 2 — регулировочный винт; 3 — отверстие; 4 — распылитель; 5 — канал; 6 — воздушный жиклёр; 7 — топливный жиклёр

В канале 5 бензин смешивается с воздухом и образуется эмульсия, Отверстие 3 служит для плавного перехода работы двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу на среднюю. При закрытой дроссельной заслонке через это отверстие подсасывается воздух, предотвращая переобогащение горючей смеси. Через выходное отверстие 1 горючая смесь поступает в цилиндры. Сечение этого отверстия можно изменять регулировочным винтом 2, регулируя работу двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Работает система холостого хода так. При закрытой дроссельной заслонке бензин из распылителя 4 истекать не будет, так как над заслонкой отсутствует разрежение. За счет разрежения под дроссельной заслонкой бензин через топливный жиклер 7 поступает в канал 5, где, смешиваясь с воздухом, проходящим через воздушный жиклер 6, образует эмульсию, которая опускается вниз. Через отверстие 3 к эмульсии подмешивается воздух, образуя горючую смесь, которая и поступает в цилиндры двигателя. При открывании дроссельной заслонки эмульсия будет выходить одновременно из обоих отверстий, что способствует плавному переходу от малой частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу к средней.

отбирает топливо из эмульсионного колодца после главного топливного жиклера первой камеры. Топливо проходит через жиклер холостого хода (конструктивно объединенный с электромагнитным клапаном холостого хода), после чего смешивается с воздухом из канала от воздушного жиклера холостого хода и из расширяющейся части диффузора (для устойчивой работы при переходе на режим холостого хода). Образовавшаяся эмульсия подается под дроссельную заслонку через отверстие, регулируемое винтом качества. Винтом количества (числа оборотов) устанавливается величина открытия дроссельной заслонки первой камеры на холостом ходу. При частичном открытии дроссельной заслонки первой камеры (до включения в работу главных дозирующих систем) топливо-воздушная смесь поступает в первую камеру через вертикальную щель, находящуюся на уровне дроссельной заслонки в закрытом положении. При частичном открытии дроссельной заслонки второй камеры топливо во вторую камеру поступает через отверстие, находящееся чуть выше дроссельной заслонки в закрытом положении.

3. Экономайзер мощностных режимов

1 — главный топливный жиклер; 2 — эмульсионный колодец главной дозирующей системы; 3 — топливный жиклер экономайзера; 4 — распылитель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — демпфирующий жиклер; 7 — канал подвода разрежения к экономайзеру; 8 — пружина диафрагмы; 9 — диафрагма экономайзера с толкателем; 10 — шариковый клапан с пружиной; 11 — поплавковая камера.

Экономайзер в карбюраторе служит для обогащения горючей смеси, когда дроссельная заслонка открывается на 85% и более с тем, чтобы двигатель развивал наибольшую мощность.

Для получения от двигателя максимальной мощности необходима обогащенная горючая смесь. Для ее приготовления карбюратор оборудован специальной системой, называемой экономайзером мощностных режимов. Система обеспечивает поступление дополнительного топлива в распылитель, минуя главный топливный жиклер. Для включения экономайзера мощностных режимов применяется пневматический или механический привод. Пневматический привод срабатывает при падении разряжения в смесительной камере, а не по мере открывания дроссельной заслонки. Это дает возможность в нужной степени обогащать смесь при разгоне автомобиля, обеспечивая хорошую приемистость, и сохранять обедненную смесь при равномерном движении, обеспечивая экономичность. При прикрытой дроссельной заслонке разрежение из задроссельного пространства поступает по каналу к диафрагме экономайзера. При этом диафрагма сжимает возвратную пружину, а ее толкатель не касается шарика клапана экономайзера, и клапан закрыт. При открытии дроссельной заслонки разрежение под ней (соответственно и у диафрагмы) уменьшается. Под действием пружины диафрагма смещается, и ее толкатель, утапливая шарик клапана, открывает канал экономайзера. Дополнительное топливо из поплавковой камеры поступает в распылитель главной дозирующей системы, обогащая смесь.

Так же могут устанавливаться и экономайзеры с механическим приводом.

Состоит он из клапана 4, нагруженного пружиной 5, стремящейся удерживать его в закрытом положении, штока 2, тяги 3, рычага 8, дроссельной заслонки 9, жиклера 6 экономайзера, главного топливного жиклера 7 с распылителем 1.

Работает такой экономайзер так: При открытии дроссельной заслонки на 85 % и более шток опускается и воздействует на клапан. Он открывается, и бензин через жиклер экономайзера (помимо главного топливного жиклера) из поплавковой камеры проходит в распылитель и далее в смесительную камеру. Это вызывает обогащение горючей смеси до мощностной, и двигатель развивает наибольшую мощность. С уменьшением нагрузки, когда дроссельная заслонка прикрывается, шток отходит от клапана экономайзера и пружина закрывает клапан. Дополнительная подача топлива прекращается, горючая смесь обедняется (становится экономичной).

4. Эконостат

1 — канал подачи топлива к распылителю; 2 — воздушный (дополнительный) жиклер; 3 — распылитель эконостата; 4 — дроссельная заслонка; 5 — топливный жиклер.

Топливо в эконостат подается непосредственно из поплавковой камеры по каналу, в котором установлен топливный жиклер, предотвращающий переобогащение горючей смеси. Иногда, для более тонкой настройки экономайзера, в верхнюю часть канала дополнительно устанавливается воздушный жиклер. Через него подводится воздух, который смешивается в канале с топливом. Поскольку выходное отверстие распылителя расположено в зоне низкого разрежения, экономайзер вступает в работу только при полном открывании дроссельной заслонки. При этом частота вращения коленчатого вала должна быть достаточно высокой, чтобы в зоне выходного отверстия распылителя возникло разрежение, достаточное для подъема топлива в канале до уровня распылителя. Поступающее через распылитель топливо смешивается с потоком топливовоздушной смеси, дополнительно обогащая ее.

5. Ускорительный насос

1 — кулачок привода ускорительного насоса; 2 — толкатель; 3 — возвратная пружина толкателя; 4 — диафрагма; 5 — возвратная пружина диафрагмы; 6 — шарик всасывающего клапана; 7 — поплавковая камера; 8 — шарик нагнетательного клапана; 9 — распылитель; 10 — калиброванное выходное отверстие распылителя; 11 — тяга привода кулачка.

При резком открытии заслонки (например, для интенсивного разгона автомобиля) в первый момент процесс смесеобразования нарушается. Чтобы исключить «провал» в работе двигателя на этом режиме, карбюратор оснащен специальным устройством—ускорительным насосом. Он предназначен для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки. На карбюраторах широко применяется ускорительный насос диафрагменного типа с приводом от оси дроссельной заслонки.

Принцип работы: При открытии заслонки кулачок, механически связанный с ее осью, поворачивается и нажимает толкатель диафрагмы. Когда дроссельная заслонка закрывается, кулачок перестает воздействовать на толкатель. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение, создавая разрежение в полости насоса. Шарик нагнетательного клапана при этом закрывает отверстие в колодце под распылителем, шарик всасывающего клапана пропускает топливо в насос. Бензин из поплавковой камеры проходит через всасывающий клапан, заполняя полость насоса. При резком нажатии педали «газа», кулачок давит на телескопический толкатель, сжимая его пружину. При этом шарик нагнетательного клапана под давлением топлива приподнимается, открывая путь топливу из полости насоса в распылитель. Резкого перемещения диафрагмы не происходит, т.к. топливо не может быстро пройти через малое выходное отверстие распылителя. Поскольку пружина толкателя жестче возвратной пружины диафрагмы, первая, преодолевая сопротивление последней, перемещает диафрагму, вытесняя порцию топлива через нагнетательный клапан и распылитель в

смесительную камеру карбюратора. Процесс впрыскивания получается растянутым по времени до нескольких секунд. Этим обеспечивается устойчивая работа двигателя при ускорении автомобиля, и, кроме того, диафрагма предохраняется от разрыва под действием давления топлива.

6. Полуавтоматическое пусковое устройство снижает токсичность отработавших газов на режимах пуска и прогрева двигателя, а также упрощает управление автомобилем – отсутствует привод управления воздушной заслонкой из салона автомобиля (кнопка «подсос»).

Основа устройства – плоская спиральная биметаллическая пружина. При низкой температуре пружина – через систему тяг и рычагов – удерживает воздушную заслонку в закрытом положении. После запуска двигателя разрежение в задроссельном пространстве передается в полость за диафрагмой пускового устройства. Диафрагма втягивается, и ее шток приоткрывает воздушную заслонку на пусковой зазор, устанавливаемый регулировочным винтом. По мере прогрева двигателя биметаллическая пружина нагревается охлаждающей жидкостью, проходящей через жидкостную камеру, и распрямляется, полностью открывая воздушную заслонку. Биметаллическая пружина устанавливается на предприятии-изготовителе, и ее дополнительная регулировка в эксплуатации не требуется.

При запуске холодного двигателя биметаллическая пружина пускового устройства с помощью рычагов и тяги 8 удерживает воздушную заслонку 7 закрытой. После запуска двигателя заслонка при помощи диафрагмы 6 приоткрывается на зазор А, который регулируется винтом 11 штока 12 диафрагмы 6 пускового устройства. По мере прогрева двигателя охлаждающей жидкостью, циркулирующей через жидкостную камеру 4 (нижний рисунок) пускового устройства, нагревается и биметаллическая пружина, которая обеспечивает открытие воздушной заслонки через рычаги привода пускового устройства и тягу 8 (верхний рисунок). На прогретом двигателе воздушная заслонка открыта биметаллической пружиной полностью.

7. Экономайзер принудительного холостого хода(ЭПХХ)

Система содержит блок управления 4 , электромагнитный клапан 5, микропереключатель 3 и соединительные провода. Кроме того, в состав системы входит встроенный в карбюратор пневмоклапан 7.

1 – катушка зажигания; 2 – рычаг дроссельной заслонки карбюратора; 3 – микропереключатель; 4 – блок управления; 5 – электромагнитный клапан; 6 – соединительный шланг; 7 – пневмоклапан; 8 – карбюратор

Принцип работы ЭПХХ: На режимах принудительного холостого хода отключается подача топлива в двигатель (в тех случаях, когда педаль управления дроссельной заслонкой отпущена, а частота вращения коленчатого вала выше частоты на режиме холостого хода).

Отключает подачу топлива пневмоклапан 7 ЭПХХ, входящий в состав карбюратора. Управляет пневмоклапаном электромагнитный клапан 5, которым в свою очередь управляют блок управления 4 и микропереключатель 3.

Блок управления ЭПХХ

Блок управления ЭПХХ непрерывно контролирует частоту вращения коленчатого вала двигателя, измеряя период повторения импульсов системы зажигания, которые снимаются с катушки зажигания и подаются на вывод 4 блока 4. При частоте вращения коленчатого вала, меньше 1240-1245 мин-1±5% ток подается на выводы 1 и 2 блока и проходит через обмотку электромагнитного клапана, минуя микропереключатель. При повышении частоты вращения до 1500 мин-1±5% электрическая связь выводов 1 и 2 разрывается и вновь восстанавливается только при снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя до 1245 мин-1 (1140 мин-1).

Микропереключатель

Микропереключатель воздействует на электромагнитный клапан помимо блока управления. В исходном положении контакты микропереключателя замкнуты. При полностью отпущенной педали управления дроссельной заслонкой толкатель микропереключателя утоплен и его контакты разомкнуты. При нажатии на педаль толкатель микропереключателя высвобождается, его контакты замыкаются, и ток при этом проходит через обмотку электромагнитного клапана независимо от блока управления. Давайте теперь посмотрим на устройство электромагнитного клапана. Его устройство и описание работы представлено ниже:

Электромагнитный клапан служит для управления пневмоклапаном ЭПХХ в карбюраторе. Электромагнитный клапан имеет три штуцера и два запорных элемента. Первый запорный элемент 7 выполнен нормально закрытым и служит для разобщения центрального штуцера 6 (соединенного с впускным трубопроводом двигателя) с наклонным штуцером 5 (связанным со штуцером пневмоклапана ЭПХХ); второй запорный элемент 4 выполнен нормально открытым и служит для разобщения указанного наклонного штуцера с атмосферным штуцером 1, закрытым войлочным фильтром и расположенным между электрическими выводами 10 обмотки 9 клапана. При прохождении тока через обмотку электромагнитного клапана центральный и наклонный штуцера пневматически связаны, а при отсутствии тока таким образом связаны наклонный и атмосферный штуцера. В первом случае разрежение из впускного трубопровода передается к пневмоклапану ЭПХХ, что обеспечивает поступление топливовоздушной смеси через систему холостого хода в двигатель, а во втором случае пневмоклапан ЭПХХ перекрывает ее подачу.

1 — пневмоклапан; 2 — шланг, идущий к впускной трубе.

Экономайзер холостого хода в разрезе:

1 — эмульсионный колодец; 2 — дроссельная заслонка первой камеры; 3 — отверстия переходных режимов; 4 — регулируемое отверстие; 5 — канал подвода воздуха; 6 – игла экономайзера; 7 — корпус экономайзера принудительного холостого хода; 8 — крышка экономайзера; 9 — шланг, соединяющий экономайзер с пневмоклапаном; 10 — регулировочный винт количества смеси; 11 — регулировочный винт состава (качества) смеси; 12 — эмульсионный канал системы холостого хода;

ЭПХХ состоит из датчика-винта закрытого положения дроссельной заслонки , электромагнитного запорного клапана и блока управления. Электромагнитный клапан перекрывает подачу топлива в систему холостого хода и переходную систему первой камеры. Нормальное состояние клапана (напряжение не подается) – закрытое. Он открывается при включении зажигания или нажатии педали «газа» при работающем двигателе, а также при частоте вращения коленчатого вала 1900 мин -1 и ниже. Клапан закрывается, если педаль «газа» отпущена (датчик-винт замкнут на массу) и обороты двигателя превышают 2100 мин -1 , а также при выключении зажигания, что предотвращает вспышки в цилиндрах двигателя (дизелинг).

Давайте ещё раз взглянем на карбюратор целиком, но установленном на двигатель. На данной фотографии воздушный фильтр и трос управления воздушной заслонкой сняты.

1 — втулка винта количества смеси; 2 — пусковое устройство; 3 — телескопическая тяга привода воздушной заслонки; 4 — пневмопривод дроссельной заслонки вторичной камеры; 5 — крышка карбюратора; 6 — пробка фильтра; 7 — крышка ускорительного насоса; 8 — электромагнитный запорный клапан жиклера холостого хода; 9 — корпус карбюратора; 10 — шланг отбора разрежения для вакуумного регулятора опережения зажигания; 11 — корпус дроссельных заслонок;

Надеюсь, после всех этих сложных вещей вы будете иметь представление о том, зачем нужен карбюратор, как он работает. Для тех, кто хочет узнать более подробно, советую почитать профильную литературу, т.к. карбюратор — это очень сложное устройство и расписывать его устройство досконально займёт много страниц и времени. Так что если кого заинтересует, почитайте: http://viamobile.ru/list.php?c=karbiurator

whatisvehicle.wordpress.com

Карбюратор: конструкция и принцип работы

До середины 80-х бензиновые двигатели внутреннего сгорания на легковых и легких грузовых автомобилях массово оснащались карбюраторами. Такие двигатели работают по принципу сгорания заранее приготовленной внешним устройством топливно-воздушной смеси в цилиндрах мотора. Указанная рабочая смесь состоит из капель горючего и воздуха. Карбюратор отвечает за процесс, подразумевающий образование смеси из этих компонентов в нужной пропорции для максимальной эффективности работы ДВС. Простейший карбюратор представляет собой механическое дозирующее устройство.

Немного истории

Ранние разработки на заре эпохи двигателестроения использовали в качестве горючего светильный газ. Карбюратор таким двигателям на раннем этапе был попросту не нужен. Светильный газ поступал в цилиндры благодаря разрежению, которое образовывалось в процессе работы двигателя. Главной проблемой такого горючего являлась его высокая стоимость и ряд сложностей в процессе использования.

Вторая половина XIX века стала тем периодом, когда изобретатели, инженеры и механики во всем мире старались заменить дорогой светильный газ более экономичным, дешевым и доступным видом горючего для двигателя внутреннего сгорания. Лучшим решением стало использование привычного для нас сегодня жидкого топлива.

Стоит учесть, что такое топливо не может воспламениться без участия воздуха. Для приготовления смеси из воздуха и топлива потребовалось дополнительное устройство. Мало того, но смешивать воздух с горючим необходимо было еще и в нужных пропорциях.

Для решения этой задачи изобрели первый карбюратор. Устройство увидело свет в 1876 году. Создателем ранней модели карбюратора стал итальянский изобретатель Луиджи Де Христофорис. По своей конструкции и принципу работы первый карбюратор имел ряд существенных отличий от более современных аналогов. Для получения качественной топливно-воздушной смеси горючее в первом устройстве нагревалось, а его пары смешивались с воздухом. По ряду причин этот способ образования рабочей смеси не получил широкого распространения.

Разработки в данной области продолжились, а уже через год талантливые инженеры Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах создали конструкцию двигателя внутреннего сгорания, который имел карбюратор, работающий по принципу распыления топлива. Это устройство легло в основу для всех последующих разработок.

Модернизация

Главным направлением дальнейшей работы инженеров стала максимальная автоматизация всех процессов смесеобразования. Над совершенствованием конструкции карбюратора трудились лучшие умы многих компаний по производству автомобилей и сопутствующего оборудования. По этой причине можно встретить великое множество простых и сложных моделей карбюраторов от многочисленных мировых производителей.

Дальнейшее развитие

Карбюраторы стали активно вытесняться инжекторными системами только в конце XX века. До этого времени конструкцию карбюратора усиленно совершенствовали. Последними витками эволюции карбюраторного впрыска стали карбюраторы под контролем электроники. В таких карбюраторах имелось несколько электромагнитных клапанов, работу которых контролировало специальное устройство управления. Для примера можно упомянуть марку карбюратора Hitachi. В конструкции насчитывалось без малого 5 клапанов, а заслонки управлялись электронным способом.

Последнее поколение конструктивно сложных карбюраторов отлично демонстрирует уже упомянутая модель карбюратора Hitachi. Этот карбюратор устанавливался на автомобили марки Nissan в самом конце 80-х и в начале 90-х годов. Сложность этого поколения карбюраторов заключается в большом количестве вспомогательных устройств, особенно если сравнивать продукт Hitachi с примитивным «Солекс», который ставился на ВАЗ.

Вспомогательные устройства отвечали за стабилизацию работы карбюратора в различных режимах. К таким режимам и особенностям эксплуатации можно отнести резкий сброс газа, режим холостого хода в процессе простоя на автомобиле с автоматической КПП, выравнивание и стабилизацию оборотов силового агрегата после включении климатической установки, а также многие другие.

Доведенный до совершенства карбюратор последних поколений базово состоял из многочисленных устройств. Мы назовем только некоторые из них для ознакомления:

Система регулирования температуры наружного воздуха;.
Обогреватель впускного коллектора;
Клапан прекращения подачи топлива;
Клапан устройства обогащения смеси;
Биметаллическая пружина воздушной заслонки в устройстве механизма открытия дросселя;
Система быстрого холостого хода и т.д;

Такие устройства относятся к последним «электронным» карбюраторам. Дополнительные элементы в этих моделях были выполнены в виде отдельных аналоговых устройств. Устройства управлялись простейшей электроникой или работали по принципу саморегулирования (биметаллическая пружина).

Примечательно то, что простые механические карбюраторы являются очень универсальными устройствами и могут быть установлены при помощи переходника на разные модели автомобилей. Отличным примером является все тот же прекрасно известный отечественным автомобилистам карбюратор «Солекс».

Карбюратор и инжектор

Далее в истории систем топливоподачи и смесеобразования сначала появился моновпрыск (моноинжектор), а полностью электронный впрыск и производительные топливные форсунки окончательно вытеснили морально устаревшие карбюраторы.

Главным преимуществом инжектора является намного более точное и своевременное дозирование топлива для получения нужных пропорций топливно-воздушной смеси. Появление и внедрение в автоиндустрию доступных по цене микропроцессоров в итоге привело к тому, что необходимость в сложном карбюраторе и дополнительных устройствах в его конструкции попросту исчезла. Все функции отдельных элементов карбюратора взял на себя один единственный блок управления (ЭБУ), а в конструкции инжектора установили простые устройства исполнения.

Ошибочно полагать, что инжектор является более экономичным решением сравнительно с карбюратором. Хорошо отстроенный карбюратор демонстрирует схожие показатели по расходу топлива. Популярность распределенного впрыска обусловлена тем, что именно такой механизм топливоподачи способен соответствовать всем жестким современным нормам и требованиям по экологичности ДВС. Карбюратор удовлетворить такие требования не может, что обусловлено его конструктивными особенностями и производительностью жиклеров.

Сегодня карбюраторный впрыск встречается только на тех двигателях, основным назначением которых является целевая установка на спецтехнику. Причиной такого решения стала уязвимость электронных инжекторных систем во время тяжелых условий эксплуатации. Электронные узлы и модули инжектора страдают от повышенной влажности и загрязненности, а форсунки чувствительны к качеству топлива. Для примера стоит сказать, что однозначно лучше установить на транспортное спецсредство при использовании такового на болотах именно механический карбюратор, который не перегорит. Такой карбюратор всегда можно с легкостью обслужить, почистить и просушить при необходимости.

Виды карбюраторов

Как мы уже говорили, процесс модернизации карбюраторов породил большое количество видов данного устройства от разных производителей. Все это многообразие карбюраторов условно можно разделить на три группы:

барботажный;
мембранно-игольчатый;
поплавковый;

Два первых типа карбюраторов уже давно практически не встречаются, так что останавливаться на этих конструкциях мы не будем. Целесообразнее рассмотреть поплавковый карбюратор, который еще можно увидеть в различных модификациях на гражданских автомобилях эпохи 90-х в наши дни.

Устройство поплавкового карбюратора

Главной задачей карбюратора является смешение топлива и воздуха. Разные модели карбюраторов осуществляют этот процесс по схожему принципу. Поплавковый карбюратор состоит из следующих элементов:

поплавковая камера;
поплавок;
запорная игла поплавка,
жиклер;
смесительная камера;
распылитель;
трубка Вентури;
дроссельная заслонка;

Поплавковый карбюратор устроен так, что к его поплавковой камере подведена специальная магистраль. По этой магистрали из топливного бака в карбюратор подается топливо. Регулирование количества топлива в камере осуществляется посредством двух элементов, которые взаимосвязаны. Речь идет о поплавке и игле. Падение уровня топлива в поплавковой камере означает, что и поплавок опустится вместе с иглой. Таким образом получится, что опустившаяся игла откроет доступ для проникновения в камеру следующей порции горючего. При заполнении камеры бензином поплавок поднимется, а игла при этом параллельно перекроет горючему доступ.

В нижней части поплавковой камеры находится следующий элемент под названием жиклер. Жиклер выполняет функцию калибратора и обеспечивает дозирование подачи горючего. Через жиклер топливо попадает в распылитель. Так происходит перемещение нужного количества горючего из поплавковой камеры в смесительную камеру. В смесительной камере происходит процесс приготовления рабочей топливно-воздушной смеси.

Конструктивно смесительная камера имеет диффузор. Указанный элемент создан для того, чтобы увеличивать скорость воздушного потока. Диффузор отвечает за создание разрежения воздуха в непосредственной близости от распылителя. Это помогает вытягивать топливо из поплавковой камеры, а также способствует лучшему его распылению в смесительной камере. Таково базовое устройство простого поплавкового карбюратора.

Дроссельная заслонка : холодный пуск и холостой ход

То количество рабочей топливно-воздушной смеси, которое поступит в цилиндры двигателя, будет зависеть от положения дроссельной заслонки. Заслонка имеет прямую связь с педалью газа. Но это еще не все.

Некоторые автомобили с карбюратором имели дополнительное устройство для управления дроссельной заслонкой. Этот элемент хорошо знаком любителям старой «классики» от ВАЗ. В народе это устройство автомобилисты прозвали «подсос», а само устройство создано для холодного запуска. Элемент выполнен в виде специального рычага, который находится в нижней части торпедо со стороны водителя.

Рычаг позволяет дополнительно управлять дроссельной заслонкой. Если вытянуть «подсос» на себя, в таком случае заслонка прикрывается. Это позволяет ограничить доступ воздуха и увеличить уровень разрежения в смесительной камере карбюратора.

Бензин из поплавковой камеры при повышенном разрежении вытягивается в смесительную камеру намного интенсивнее, а недостаточное количество поступившего воздуха заставляет карбюратор готовить для двигателя обогащенную рабочую смесь. Именно такая смесь лучше всего подходит для уверенного запуска холодного мотора.

Стоит отметить, что первым во всей конструкции подвергся последующей модернизации именно холодный пуск, уже знакомый нам под названием «подсос». К простейшим же карбюраторам заслуженно относится некогда распространенный и популярный карбюратор «Солекс», которому многим обязана линейка классических автомобилей ВАЗ.

Работа карбюраторного двигателя в режиме холостого хода осуществляется следующим образом:

карбюратор оборудован специальными дополнительными воздушными жиклерами. Эти жиклеры отвечают за подачу строго дозированного количества воздуха;
воздух проходит под дроссельной заслонкой и далее по рабочему алгоритму смешивается с бензином. При этом весь процесс происходит тогда, когда педаль газа не выжата и отпущена;

Вот так и выглядит базовое устройство и принцип работы карбюратора поплавкового типа.

Сильные и слабые стороны устройства

Главным достоинством карбюратора является его доступная по цене ремонтопригодность. В свободной продаже по сей день существуют специальные ремонтные комплекты, которые позволяют вернуть карбюратор в строй достаточно быстро. Для ремонта карбюратора не требуется арсенал какого-либо специального оборудования, а отремонтировать устройство при наличии определенных умений и навыков под силу практически любому автомобилисту.

Механический карбюратор не так сильно боится загрязнений и воды, так как их попадание не может окончательно вывести его из строя. В этом одновременно кроется как сильная, так и слабая сторона устройства. Карбюратор нужно достаточно часто подстраивать и обязательно чистить по сравнению с инжекторным впрыском, но он выносливее электронных решений при возникновении ряда таких условий, которые относятся к тяжелым или даже экстремальным условиям эксплуатации.

К дополнительным плюсам карбюратора относят его меньшую чувствительность к топливу низкого качества, а процесс чистки не представляется сложным. Хотя карбюратор и является относительно сложным устройством, но диагностировать неисправности и обслуживать его определенно проще сравнительно с забитой или неисправной инжекторной системой.

К главным минусам карбюратора можно отнести необходимость его регулярной чистки и подстройки. Карбюратор может преподнести сюрпризы в процессе эксплуатации, так как наблюдается зависимость от внешних погодных условий. В зимний период в корпусе карбюратора может накапливаться и затем замерзать конденсат. В жару карбюратор склонен к перегреву, что ведет к интенсивному испарению горючего и падению мощности ДВС.

Последним аргументом против карбюратора является повышенная токсичность выхлопа, что и привело к отказу от его использования на современных авто по всему миру. Сегодня карбюратор оправданно считается безнадежно устаревшим «классическим» решением.

KrutiMotor.ru

Устройство и принцип работы карбюратора ВАЗ

Дорогие друзья, в данном мануале мы попытаемся на пальцах объяснить основные принципы работы любого карбюратора, о его устройстве, с иллюстрациями и достаточно подробными комметариями. Особенно полезной будет эта статья для новичков, которые хотят разобраться в теме. В статье мы рассмотрим следующие моменты:

Режимы работы двигателя и состав горючей смеси, систему холостого хода и переходную систему, устройство поплавковой камеры и принципы ее работы, главную дозирующую систему карбюратора, систему пуска, принцип работы эконостата и многое другое. Ведь от правильной работы всех этих узлов напрямую зависит аппетит вашего авто. Он может быть как выше так и ниже того, который указан в технических характеристиках вашей машины. К примеру расходы Ваз - 2114, 2110, 2112 можете узнать пройдя по ссылке, паспортные расходы семерки ВАЗ-2107 можете глянуть здесь, и т.д. В общем запаситесь терпением, попкорном и приготовьтесь к интересному чтиву.

Режимы работы двигателя и состав горючей смеси

СОСТАВ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ Для работы двигателя внутреннего сгорания необходима смесь топлива с воздухом. В карбюраторных двигателях топливо (бензин) смешивается с воздухом в определенной пропорции вне цилиндров и, частично испарившись, образует горючую смесь. Этот процесс называется карбюрацией, а прибор, приготавливающий такую смесь, — карбюратором. Смесь, пройдя по впускному трубопроводу, попадает в цилиндры двигателя, где смешивается с остатками горячих отработавших газов, образуя рабочую смесь. Частички распыленного топлива при этом испаряются. Для пуска двигателя и его работы на разных режимах, необходим различный состав горючей смеси. Поэтому карбюратор устроен так, что позволяет изменять количественное соотношение распыленного топлива и воздуха в смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо около 15 кг воздуха. Топливовоздушная смесь в такой пропорции называется нормальной. Режим работы двигателя на этой смеси имеет удовлетворительные показатели по экономичности и развиваемой мощности. Незначительное увеличение количества воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с его нормальным содержанием (но не более 17 кг) приводит к обеднению смеси. На обедненной смеси двигатель работает в наиболее экономичном режиме, т.е. расход топлива на единицу развиваемой мощности минимален. Полную мощность на такой смеси двигатель не разовьет. При избытке воздуха (17 кг и более) образуется бедная смесь. Двигатель на такой смеси работает неустойчиво, при этом расход топлива на единицу вырабатываемой мощности возрастает. На смеси переобедненной, содержащей более 19 кг воздуха на 1 кг топлива, работа двигателя невозможна, так как смесь не воспламеняется от искры. Небольшой недостаток воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с нормальным (от 15 до 13 кг) способствует образованию обогащенной смеси. Такая смесь позволяет двигателю развивать максимальную мощность при несколько повышенном расходе топлива. Если воздуха в смеси меньше 13 кг на 1 кг топлива, смесь богатая. Из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель на богатой смеси работает в неэкономичном режиме, с перебоями и при этом не развивает полной мощности. Переобогащенная смесь, содержащая менее 5 кг воздуха на 1 кг топлива, не воспламеняется — работа двигателя на ней невозможна. ПУСК ДВИГАТЕЛЯ При пуске холодного двигателя часть распыляемого топлива оседает на стенках впускного трубопровода, а часть испарившегося топлива, попав в цилиндры, конденсируется на стенках. К тому же при низкой температуре воздуха смесеобразование ухудшается, т. к. замедляется испарение бензина. Поэтому для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы карбюратор приготовил переобогащенную топливовоздушную смесь. РАБОТА НА ХОЛОСТОМ ХОДУ На холостом ходу частота вращения коленчатого вала двигателя невелика, а дроссельные заслонки карбюратора почти полностью закрыты. Из-за этого вентиляция цилиндров не столь эффективна, по сравнению с работой на средней и высокой частотах вращения коленчатого вала и мало количество горючей смеси, поступающей в двигатель. В рабочей смеси содержится большое количество отработавших (остаточных) газов. Поэтому для устойчивой работы двигателя на холостом ходу необходима обогащенная смесь. РЕЖИМ ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗОК На режиме частичных нагрузок от двигателя не требуется полная мощность. Дроссельные заслонки открыты не полностью, но вентиляция цилиндров хорошая. Поэтому на этом режиме достаточно обедненной горючей смеси. Соотношение развиваемой двигателем мощности к количеству потребляемого топлива позволяет считать режим частичных нагрузок самым экономичным. РЕЖИМ ПОЛНОЙ НАГРУЗКИ На режиме полной нагрузки от двигателя требуется максимальная или близкая к максимальной мощность. Двигатель при этом работает на высоких оборотах, а дроссельные заслонки полностью (или почти полностью) открыты. Для этого режима требуется обогащенная смесь, обладающая повышенной скоростью сгорания. РЕЖИМ РЕЗКОГО УВЕЛИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ При работе двигателя в режиме резкого увеличения нагрузки, например при разгоне автомобиля, необходима обогащенная смесь. Но поскольку процесс смесеобразования обладает некоторой инертностью, чтобы предотвратить возникновение «провала» при наборе скорости, требуется дополнительное кратковременное обогащение горючей смеси. Для этого дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в смесительную камеру карбюратора.

ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ КАРБЮРАТОРА

Современные карбюраторы оснащены десятком различных систем и устройств, которые имеют разветвленную сеть каналов, многочисленные калиброванные отверстия, сложные рычажные передачи и пневматические камеры. Сразу разобраться в этом хитросплетении непросто. Поэтому полезно рассмотреть все основные системы по отдельности на примере упрощенных схем. И начать следует с принципа работы и устройства простейшего карбюратора.

Конструкция простейшего карбюратора

Для работы бензинового двигателя необходимо во всасываемый воздух добавлять топливо, которое затем сгорает в цилиндре при рабочем ходе поршня. Чтобы топливо надежно воспламенялось и полностью сгорало, необходимо тщательно перемешивать его с воздухом и при этом выдерживать оптимальный со-став горючей смеси на всех режимах работы двигателя. Эти функции выполняет карбюратор, соединенный впускным трубо-проводом с цилиндрами двигателя. Простейший карбюратор состоит из двух камер: поплавковой и смесительной. Процесс приготовления горючей смеси продолжается на всем пути движения топлива и воздуха по впускному тракту, вплоть до цилиндров, но начинается с распы-ления топлива в смесительной ка-мере карбюратора. Для этого в смесительной камере установлен распылитель в виде трубки. Срез трубки выведен в центр диффузора камеры. Диффузор — это участок сужения смесительной камеры. Скорость воздушного потока в диффузоре возрастает, и у распылителя возникает разрежение. Под действием этого разрежения топливо вытекает из распылителя и интенсивно перемешивается с воздухом. В распылитель топливо поступает из поплавковой камеры, с которой он связан каналом. В канале установлен жиклер — пробка со сквозным отверстием определенных размеров и формы. Жиклер ограничивает поступление топлива в рас-пылитель. Одно из условий нормальной работы карбюратора — правильная установка уровня топлива в поплавковой камере. Поддерживается уровень топлива в камере при помощи поплавкового механизма с игольчатым клапаном. Топливо подается в поплавковую камеру по топливо-проводу. По мере заполнения камеры поплавок поднимается, а игла запирает отверстие клапана, при этом вытесняемый топливом воздух выводится наружу через специальное отверстие. Поплавковая камера и распылитель представляют собой сообщающиеся сосуды. Уровень топлива в поплавковой камере устанавливается так, чтобы он находился чуть ниже среза распылителя. При повышенном уровне топливо будет выходить из распылителя, переобогащая смесь, при пониженном — поступление топлива в распылитель недостаточно, в результате чего образуется сильно обедненная горючая смесь. Для того чтобы изменять состав смеси, в смесительной камере над диффузором установлена воздушная заслонка. По мере закрывания воздушной заслонки смесь будет обогащаться. Чрезмерное прикрывание заслонки приведет к переобогащению смеси и остановке двигателя. Для регулировки количества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры, в нижней части смесительной камеры установлена дроссельная заслонка. Когда воздушная и дроссельная заслонки полностью открыты, сопротивление потоку воздуха минимально. Простейший карбюратор готовит горючую смесь оптимального состава только в определенном диапазоне частот вращения коленчатого вала. Диапазон зависит от пропускной способности жиклера, сечения диффузора, уровня топлива и положения дроссельной заслонки. Автомобильный двигатель должен работать в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала и при постоянно изменяющейся нагрузке. Для приготовления смеси оптимального состава на всех возможных режимах работы автомобильные карбюраторы оборудованы дополнительными системами.

Главная дозирующая система

Главная дозирующая система карбюратора предназначена для подачи основного количества топлива на всех режимах работы двигателя, кроме режима холостого хода. При этом на средних нагрузках она должна обеспечивать приготовление требуемого количества обедненной смеси приблизительно постоянного состава. В простейшем карбюраторе по мере открытия дроссельной заслонки увеличение расхода воздуха, проходящего через диффузор, про-водит медленнее, чем увеличение расхода топлива, вытекающего из распылителя. Горючая смесь становится богатой. Чтобы исключить переобогащение смеси, необходимо компенсировать ее состав воздухом в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки. В карбюраторе такое возмещение осуществляет главная дозирующая система. В карбюраторах «Солекс» компенсация осуществляется пневматическим торможением: топливо в распылитель поступает не непосредственно из поплавковой камеры, а через эмульсионный колодец — вертикальный канал, в котором установлена эмульсионная трубка. Стенки трубки имеют отверстия для выхода воздуха, поступающего в нее сверху через воздушный жиклер. Поступление топлива в эмульсионный колодец определяется топливным жиклером. В эмульсионном колодце топливо смешивается с воздухом, выходящим из отверстий эмульсионной трубки. В результате в распылитель попадает топливная эмульсия, а не чистое топливо. По мере открытия дроссельной заслонки в диффузоре увеличивается разрежение и возрастает истечение эмульсии из распылителя. Одновременно растет поступление воздуха в эмульсионный колодец через воздушный жиклер, из за чего уменьшается поступление топлива из поплавковой камеры через топливный жиклер. Количество топлива, проходящего через жиклер, соответствует поступающему в диффузор количеству воздуха, что и обеспечивает компенсацию состава смеси. Требуемый состав горючей смеси задается подбором проходных сечений топливного и воздушного жиклеров, а также типом эмульсионной трубки.

СБАЛАНСИРОВАННАЯ ПОПЛАВКОВАЯ КАМЕРА

В простейшем карбюраторе поплавковая камера связана с атмосферой через отверстие в крышке. В процессе эксплуатации по мере загрязнения воздушного фильтра в диффузоре такого карбюратора будет возрастать разрежение и, следовательно, смесь начнет обогащаться. Чтобы исключить влияние загрязнения воздушного фильтра на состав горючей смеси, внутренняя полость поплавковой камеры соединена ка-налом с горловиной карбюратора.

Система холостого хода и переходная система

Для. работы двигателя на холостом ходу с минимальной частотой вращения коленчатого вала требуется малое количество горючей смеси. Следовательно, дроссельная заслонка должна быть почти полностью закрыта. При этом разрежение в диффузоре недостаточно для вступления в работу главной дозирующей системы. Поэтому карбюратор дополнительно оборудован системой холостого хода, которая готовит топливовоздушную смесь в количестве, обеспечивающем устойчивую работу двигателя при закрытой дроссельной заслонке. Каналы системы холостого хода связывают задроссельное пространство (полость впускного трубопровода) с эмульсионным ней частью смесительной камеры. При работе двигателя на холостом ходу под дроссельной заслонкой об-разуется высокое разрежение. Под действием разрежения топливо из эмульсионного колодца проходит в топливный канал холостого хода, где смешивается с воздухом, поступающим по воздушному каналу из верхней части смесительной камеры. Соотношение топлива и воздуха в эмульсии определяется пропускной способностью топливного и воздушного жиклеров, которые установлены в каналах холостого хода. Далееэмульсия поступает в задроссельное пространство, где смешивается с воздухом, проходящим через зазор между стенкой камеры и заслонкой. Зазор регулируется упорным винтом «количества»(SOLEX). Количество топливной эмульсии, проходящее по каналу в задросельное пространство, регулируется винтом с конусообразным наконечником (винтом «качества»). При заворачивании винта проходное сечение канала уменьшается. И наоборот. При плавном открытии дроссельной заслонки расход воздуха через смесительную камеру увеличивается, а количество поступающей эмульсии остается на прежнем уровне. Разрежение в диффузоре при этом еще недостаточно для вступления в работу главной дозирующей системы. В результате смесь обедняется и в работе двигателя наблюдается «провал». Для обеспечения плавного перехода от холостого хода к режиму средней нагрузки служит переходная система, которая объединена с системой холостого хода. Канал переходной системы соединяет эмульсионный канал системы холостого хода снаддроссельным пространством смесительной камеры. Выходное отверстие канала расположено таким образом, что, после приоткрытия дроссельной заслонки, оно оказывается в зоне разрежения; через него поступает дополнительное количество эмульсии в смесительную камеру, сглаживая переход от одного режима работы двигателя к другому. На холостом ходу, когда дроссельная заслонка закрыта, часть воздуха через канал переходной системы подмешивается к топливной эмульсии. Изменение состава смеси компенсируется подбором жиклеров. При заворачивании винта «количества» дроссельная заслонка приоткрывается. В результате расход воздуха через канал переход ной системы уменьшается, а через зазор между стенками смесительной камеры и заслонкой увеличивается. Количество горючей смеси, поступающей в двигатель, увеличивается, и частота вращения коленчатого вала возрастает. При отворачивании винта заслонка закрывается и частота вращения коленчатого вала снижается.

Ускорительный насос

Главная дозирующая система обеспечивает бесперебойную работу двигателя только при очень плавном открытии дроссельной заслонки. При резком открытии заслонки (например, для интенсивного разгона автомобиля) в первый момент процесс смесеобразования нарушается. Чтобы исключить «провал» в работе двигателя на этом режиме, карбюратор оснащен специальным устройством — ускорительным насосом. Он предназначен для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки. На карбюраторах широко применяется ускорительный насос диафрагменного типа с приводом от оси дроссельной заслонки. При открытии заслонки кулачок, механически связанный с ее осью, поворачивается и нажимает толкатель диафрагмы. Когда дроссельная заслонка закрывается, кулачок перестает воздействовать на толкатель. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение, создавая разрежение в полости насоса. Шарик нагнетательного клапана при этом закрывает отверстие в колодце под распылителем, шарик всасывающего клапана пропускает топливо в насос. Бензин из поплавковой камеры проходит через всасывающий клапан, заполняя полость насоса. При резком нажатии педали «газа», кулачок давит на телескопический толкатель, сжимая его пружину. При этом шарик нагнетательного клапана под давлением топлива приподнимается, открывая путь топливу из полости насоса в распылитель. Резкого перемещения диафрагмы не происходит, т.к. топливо не может быстро пройти через малое выходное отверстие распылителя. Поскольку пружина толкателя жестче возвратной пружины диафрагмы, первая, преодолевая сопротивление последней, перемещает диафрагму, вытесняя порцию топлива через нагнетательный клапан и распылитель в смесительную камеру карбюратора. Процесс впрыскивания получается растянутым по времени до нескольких секунд. Этим обеспечивается устойчивая работа двигателя при ускорении автомобиля, и, кроме того, диафрагма предохраняется от разрыва под действием давления топлива.

Система пуска

При пуске двигателя частота вращения коленчатого вала невелика, разрежение во впускной системе мало, и бензин плохо испаряется. К тому же, как уже было отмечено ранее, на холодном двигателе, особенно при низкой температуре окружающего воздуха, большая часть образовавшихся паров топлива конденсируется во впускном тракте. Поэтому для стабильного пуска двигателя необходимо приготовить в карбюраторе заведомо переобогащенную топливовоздушную смесь. Для этого следует закрыть воздушную заслонку и приоткрыть дроссельную. Тогда в диффузоре создается разрежение, достаточное для вытекания необходимого количества топлива из распылителя даже при медленном вращении коленчатого вала. Образуется рабочая смесь, пригодная для пуска двигателя. Но как только в цилиндрах появятся первые вспышки, чтобы двигатель не заглох от пере-обогащения, необходимо приоткрыть воздушную заслонку, открывая путь воздуху в диффузор. Для выполнения этих операций карбюратор дополнен специальным пусковым устройством. На карбюраторах двигателей отечественных автомобилей широко применяется пусковое устройство с ручным управлением. Оно состоит из воздушной заслонки, автоматического устройства ее приоткрывания и элементов привода. Воздушную заслонку водитель закрывает из салона автомобиля при помощи рукоятки, которая связана тягой с приводом заслонки. Привод обеспечивает заслонке возможность слегка приоткрываться, а возвратная пружина стремится удержать ее в закрытом положении. На карбюраторе установлено устройство, автоматически приоткрывающее воздушную заслонку на необходимую величину, что предотвращает переобогащение горючей смеси сразу после пуска. Устройство состоит из камеры с диафрагмой, пружины и тяги. Камера каналом связана с задроссельным пространством карбюратора. С началом устойчивой работы двигателя за дроссельной заслонкой происходит резкое увеличение разрежения, откуда по каналу оно передается в камеру. Диафрагма, преодолевая сопротивление пружины, перемещается и через тягу приоткрывает воздушную заслонку, обедняя смесь. Благодаря тому что заслонка закреплена на оси несимметрично, под действием разрежения, в смесительной камере она стремится открыться, «помогая» пусковому устройству. Воздушная заслонка связана с дроссельной заслонкой механизмом, обеспечивающим приоткрывание дроссельной заслонки при полном закрытии воздушной. Величина приоткрывания дроссельной заслонки должна обеспечить стабильную работу холодного двигателя при прогреве. По мере прогрева двигателя водитель вручную открывает воздушную заслонку и прикрывает дроссельную, снижая частоту вращения коленчатого вала до минимально устойчивой.

Экономайзер мощностных режимов

Для получения от двигателя максимальной мощности необходима обогащенная горючая смесь. Для ее приготовления карбюратор оборудован специальной системой, называемой экономайзером мощностных режимов. Система обеспечивает поступление дополнительного топлива в распылитель, минуя главный топливный жиклер. Для включения экономайзера мощностных режимов применяется пневматический или механический привод. Пневматическийпривод срабатывает при падении разрежения в смесительной камере, а не по мере открывания дроссельной заслонки. Это дает возможность в нужной степени обогащать смесь при разгоне автомобиля, обеспечивая хорошую приемистость, и сохранять обедненную смесь при равномерном движении, обеспечивая экономичность. При прикрытой дроссельной заслонке разрежение из задроссельного пространства поступает по каналу к диафрагме экономайзера. При этом диафрагма сжимает возвратную пружину, а ее толкатель не касается шарика клапана экономайзера, и клапан закрыт. При открытии дроссельной заслонки разрежение под ней (соответственно и у диафрагмы) уменьшается. Под действием пружины диафрагма смещается, и ее толкатель, утапливая шарик клапана, открывает канал экономайзера. Дополнительное топливо из поплавковой камеры поступает в распылитель главной дозирующей системы, обогащая смесь.

Эконостат

Эконостат предназначен для дополнительного обогащения горючей смеси на режимах максимальных нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Эконостат — это распылитель, установленный в самой верхней части смесительной камеры, над диффузором. Топливо в него подается непосредственно из поплавковой камеры по каналу, в котором установлен топливный жиклер, предотвращающий переобогащение горючей смеси. Иногда, для более тонкой настройки экономайзера, в верхнюю часть канала дополнительно устанавливается воздушный жиклер. Через него подводится воздух, который смешивается в канале с топливом. Поскольку выходное отверстие распылителя расположено в зоне низкого разрежения, экономайзер вступает в работу только при полном открывании дроссельной заслонки. При этом частота вращения коленчатого вала должна быть достаточно высокой, чтобы в зоне выходного отверстия распылителя возникло разрежение, достаточное для подъема топлива в канале до уровня распылителя. Поступающее через распылитель топливо смешивается с потоком топливо-воздушной смеси, дополнительно обогащая ее.

Двухкамерный карбюратор

Для улучшения смесеобразования и распределения горючей смеси по цилиндрам необходимо обеспечить низкое сопротивление движению воздуха через диффузор карбюратора при больших нагрузках и поддерживать достаточное разрежение в нем при малых нагрузках. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет конструкция двухкамерного карбюратора с последовательным включением камер. Первая камера — основная — обеспечивает работу двигателя на режимах холостого хода, а также при малых и средних нагрузках. Вторая — дополнительная — включается в работу при больших нагрузках. Привод дроссельной заслонки второй камеры может быть механическим или пневматическим. В первом случае начало открывания заслонки второй камеры происходит при определенном угле открытия дроссельной заслонки первой камеры. Во втором случае момент открывания зависит от величины разрежения в смесительных камерах.

www.vazdriver.ru

Простейший карбюратор

Категория:

Автомобили и трактора

Простейший карбюратор

Приготовление горючей смеси из паров жидкого топлива и воздуха для карбюраторных двигателей начинается вне цилиндра двигателя в особом приборе, называемом карбюратором. В зависимости от направления потока горючей смеси различают карбюраторы с восходящим, горизонтальным и падающим потоками. На автомобильных двигателях, как правило, устанавливаются карбюраторы с падающим потоком, а на мотоциклах и пусковых двигателях тракторов — с горизонтальным потоком.

По числу смесительных камер карбюраторы подразделяются на одно-, двух-и многокамерные. Применение многокамерных карбюраторов позволяет повысить мощность двигателей вследствие лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам.

По принципу включения в работу смесительных камер многокамерные карбюраторы могут быть с параллельным и последовательным включением камер.

Параллельно включенные камеры имеют одинаковое устройство и работают одновременно.

В карбюраторах с последовательным включением камер сначала включается в работу одна так называемая основная, или первичная, камера, а при увеличении нагрузки подключается вторая, дополнительная, или вторичная, камера.

Простейший карбюратор состоит из поплавковой и смесительной камер. В поплавковой камере шарнир-но закреплены поплавок, управляющий игольчатым клапаном, которые поддерживают постояннй уровень топлива в поплавковой камере и распылителе. Полость поплавковой камеры сообщается с атмосферой через отверстие, а через калиброванное отверстие жиклер сообщается с распылителем, выведенным в смесительную камеру, в которой установлен диффузор, обеспечивающий увеличение скорости воздушного потока и создающий разрежение около распылителя. Дроссельная заслонка регулирует количество поступающей горючей смеси из карбюратора в цилиндры двигателя, а воздушная заслонка регулирует количество поступающего воздуха и тем самым изменяет разрежение в смесительной камере.

Топливо из бака по трубопроводу поступает в поплавковую камеру и заполняет ее. Когда уровень в поплавковой камере достигает требуемого предела, поплавок прижимает запорную иглу к ее седлу и поступление топлива в поплавковую камеру прекращается. При понижении уровня поплавок опускается и игла вновь открывает доступ топливу в поплавковую камеру.

Из поплавковой камеры топливо через жиклер поступает в распылитель, выходное отверстие которого находится в горловине диффузора. Чтобы топливо не вытекало из распылителя при неработающем двигателе, выходное отверстие распылителя расположено на 1—2 мм выше уровня топлива в поплавковой камере.

Во время такта впуска разрежение из цилиндра передается через впускной трубопровод в смесительную камеру и вызывает в ней движение воздуха в направлении, указанном стрелками. Вследствие разницы между атмосферным давлением в поплавковой камере и разрежением в диффузоре топливо фонт танирует из распылителя, захватывается потоком воздуха, распыляется на более мелкие частицы и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр двигателя. В цилиндры всегда поступает часть не успевшего испариться топлива, которая подогревается во впускном трубопроводе и испаряется при перемешивании горючей смеси с остаточными газами.

С изменением разрежения в диффузоре будет меняться и количество истекающего топлива из распылителя, а следовательно, и состав горючей смеси. Это объясняется тем, что скорости истечения воздуха через диффузор и жидкости через распылитель не остаются пропорциональными при различных разрежениях.

Практически установлено, что в простейшем карбюраторе при открытии дроссельной заслонки количество воздуха, поступающего через диффузор, увеличивается в меньшей мере, чем количество топлива, истекающего из распылителя, вследствие чего смесь непрерывно обогащается.

Опыты показывают, что при постоянных сечениях жиклера и диффузора можно получить необходимый состав смеси только при одной строго определенной скорости движения воздушного потока, соответствующей определенному режиму работы двигателя. Поэтому для практического применения этот карбюратор непригоден и должен быть снабжен устройствами и системами, позволяющими получить требуемый состав горючей смеси при любом возможном режиме работы двигателя.

К современному карбюратору предъявляют следующие требования: тонкое распыливание топлива, хорошее перемешивание его с воздухом и точная дозировка смеси по количеству и составу в зависимости от режима работы двигателя. Для выполнения этих требований карбюраторы имеют главное дозирующее устройство и вспомогательные устройства и системы (систему холостого хода, экономайзер, эко-ностат, насос-ускоритель, пусковое и другие устройства).

—

Карбюратором называется прибор, в котором происходит смешивание бензина с воздухом в определенной пропорции и тщательное распыливание бензина в воздухе.

Простейший карбюратор состоит из следующих частей: поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном; дозирующего устройства с жиклером и распылителем; смесительной камеры с диффузором, дроссельной заслонкой и воздушной заслонкой. Смесительная камера карбюратора соединяется с впускным трубопроводом двигателя.

Поплавковая камера служит для поддержания постоянного уровня топлива в распылителе жиклера. Камера представляет собой сосуд, в который топливо поступает из бака по трубке. Полость поплавковой камеры сообщается с атмосферой через отверстие в крышке камеры.

При помощи поплавка с игольчатым клапаном топливо в камере и распылителе поддерживается на постоянном уровне, не доходящем на 1—1,5 мм до конца распылителя. Такой уровень обеспечивает легкое высасывание топлива из распылителя и устраняет вытекание топлива из него при неработающем карбюраторе.

Когда уровень топлива в камере понижается, поплавок, опускаясь, открывает игольчатый клапан, и топливо поступает в камеру. Когда топливо достигнет нормального уровня, поплавок, всплывая, закрывает иглой входное отверстие и прекращает доступ топлива.

Распылитель служит для подачи топлива в центр смесительной камеры, где оно распыливается, и представляет собой тонкую трубку, входящую в смесительную камеру и сообщающуюся через жиклер с поплавковой камерой.

Жиклер дозирует количество топлива, проходящего к распылителю, и сделан в виде пробки с калиброванным отверстием.

Смесительная камера служит для смешивания топлива с воздухом и представляет собой короткий прямой или изогнутый патрубок, одним концом соединенный с впускным трубопроводом двигателя, а другим концом — с воздухоочистителем, через который в карбюратор поступает очищенный воздух.

Диффузор обеспечивает увеличение скорости воздушного потока в центре смесительной камеры и создает разрежение около конца распылителя, что необходимо для высасывания топлива из распылителя и лучшего его распыливания. Диффузор представляет собой короткий патрубок, суженный внутри и устанавливаемый в смесительной камере около конца распылителя.

Дроссельной заслонкой изменяют проходное сечение для горючей смеси и тем самым регулируют количество горючей смеси, поступающей из карбюратора в двигатель. В соответствии с количеством поступающей в двигатель смеси изменяются мощность двигателя и число оборотов коленчатого вала.

Дроссельной заслонкой управляет водитель из кабины при помощи педали.

Воздушной заслонкой можно уменьшить проходное сечение для воздуха, поступающего в карбюратор, и тем самым увеличить разрежение в смесительной камере, а следовательно, увеличить подачу топлива. Воздушную заслонку обычно используют только при пуске двигателя и управляют ею из кабины водителя.

Работает карбюратор следующим образом.

При вращении коленчатого вала двигателя во время тактов впуска, происходящих в его цилиндрах, через смесительную камеру карбюратора проходит воздух. Внутри диффузора в его горловине скорость воздушного потока вследствие сужения прохода значительно возрастает, и около конца распылителя 5 образуется разрежение. При этом топливо из распылителя высасывается в смесительную камеру струйками, которые распиливаются на мельчайшие частицы проходящим с большой скоростью воздухом. Топливо перемешивается с воздухом, испаряется в нем, и полученная горючая смесь поступает в цилиндры двигателя по впускному трубопроводу. Поплавковая камера с помощью поплавка и игольчатого клапана непрерывно поддерживает в распылителе нормальный уровень топлива.

В зависимости от нагрузки на двигатель водитель устанавливает дроссельную заслонку карбюратора в различные положения, и в цилиндры двигателя поступает большее или меньшее количество горючей смеси, что обеспечивает необходимую мощность двигателя и скорость движения автомобиля.

Рис. 1. Схема простейшего карбюратора

Карбюраторы в зависимости от расположения патрубка смесительной камеры и направления в нем потока смеси бывают с восходящим, горизонтальным и падающим потоками.

В карбюраторах с восходящим потоком в смесительной камере горючая смесь движется снизу вверх. В карбюраторах с горизонтальным потоком смесь движется в патрубке смесительной камеры в горизонтальном направлении. В карбюраторах с падающим потоком смесь движется в смесительной камере сверху вниз — падает.

В карбюраторе с падающим потоком вследствие простой формы смесительной камеры, представляющей собой вертикальный патрубок, и непосредственного соединения ее с воздухоочистителем сопротивление воздушному потоку снижается, и топливо легче увлекается воздухом вниз, что улучшает наполнение цилиндров горючей смесью. В результате этого мощность и экономичность двигателя несколько повышаются.

Кроме того, такой карбюратор, устанавливаемый выше впускного патрубка, более доступен для осмотра и регулировки. В этом случае упрощается также размещение воздухоочистителя и соединение его с карбюратором. Поэтому карбюраторы с падающим потоком получили, наибольшее распространение.

—

Процесс приготовления горючей смеси определенного состава из мелкораспыленного топлива и воздуха, происходящий вне цилиндров двигателя,— называют карбюрацией, а прибор, в котором происходит этот процесс, — карбюратором.

Принцип работы простейшего карбюратора сходен с принципом работы пульверизатора и состоит в том, что жидкость под действием разрежения вытекает из распылителя (трубки) и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Простейший карбюратор (рис. 2, а) состоит из поплавковой камеры, диффузора, распылителя с жиклером, смесительной камеры и дроссельной заслонки. В поплавковой камере находится пустотелый поплавок, шарнирно-соединен-ный с осью и действующий на игольчатый клапан. Топливо подается в поплавковую камеру насосом по трубопроводу. Отверстие соединяет поплавковую камеру с окружающим воздухом, поэтому в камере поддерживается постоянное атмосферное давление. Поплавковая камера карбюратора соединена со смесительной камерой распылителем, в котором установлен жиклер.

Рис. 2. Карбюратор, впускная система и его характеристики: а — схема простейшего карбюратора; б — характеристики; В — простейшего; Г — идеального; 1 — трубопровод; 2 — отверстие в поплавковой камере; 3 — диффузор; 4 — распылитель; б — дроссельная заслонка; 6 — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 — поплавок; 10 — игольчатый клапан

Жиклер представляет собой пробку с небольшим калиброванным отверстием, через которое в единицу времени проходит определенная порция топлива. Выходной конец распылителя устанавливают в самом узком месте диффузора (в горловине).

Простейший карбюратор работает следующим образом. При наполнении топливом поплавковой камеры 8 поплавок 9 постепенно всплывает, при определенном уровне топлива игольчатый клапан 10 перекрывает отверстие в подводящем трубопроводе и поступление топлива в камеру прекращается. При такте впуска поршень в двигателе перемещается к н. м. т. и в цилиндре создается разрежение, передающееся в смесительную камеру карбюратора. Разрежение в этой камере зависит от положения дроссельной заслонки: с прикрытием заслонки разрежение уменьшается, а с открытием увеличивается.

Пока двигатель не работает, в поплавковой камере и в распылителе топливо находится на одном уровне, причем верхний конец распылителя располагается несколько выше уровня топлива (на 2—3 мм).

Во время работы двигателя поступающий в карбюратор воздух проходит через узкое сечение диффузора, в результате чего скорость воздуха в нем, а следовательно, и разрежение возрастают. Создается перепад давлений между поплавковой камерой и диффузором, благодаря чему топливо начинает фонтанировать из распылителя. Топливо распыливается перемешивается с воздухом, частично испаряется и в виде горючей смеси поступает в цилиндры двигателя. С изменением положения дроссельной заслонки значительно изменяется состав горючей смеси, приготовляемой простейшим карбюратором. На рис. 2, б представлены характеристики простейшего В и идеального Г карбюраторов. Они показывают изменения состава а горючей смеси карбюратора в зависимости от нагрузки (от положения дроссельной заслонки — в % открытия). По мере открытия дроссельной заслонки у простейшего карбюратора горючая смесь все больше обогащается, причем только в двух случаях (точки А и Б) состав смеси совпадает с составом горючей смеси, приготовляемой идеальным карбюратором (при полностью открытой дроссельной заслонке и при некотором промежуточном ее положении). Таким образом, основным недостатком простейшего карбюратора является невозможность приготовления горючей смеси нужного состава.

Читать далее: Основные элементы в карбюраторе

Категория: - Автомобили и трактора

stroy-technics.ru

Принцип действия и схема простейшего карбюратора

Карбюратор — это прибор для приготовления горючей смеси, устанавливаемый на впускном трубопроводе 8. Простейший карбюратор состоит из поплавковой камеры 1 с поплавком 2, жиклера 10 с распылителем 6, смесительной камеры, в которой расположены диффузор 5 и дроссельная заслонка 7.

Топливо из бака поступает в поплавковую камеру, уровень в которой поддерживается постоянным при помощи поплавка 2 и игольчатого клапана 3. Поплавковая камера отверстием 4 сообщается с атмосферой, а через жиклер 10 и распылитель 6 — со смесительной камерой карбюратора.

Жиклер 10 представляет собой пробку (реже трубку) с калиброванным отверстием, пропускающим определенное количество топлива. Распылитель 6 имеет вид тонкой трубки. При неработающем двигателе топливо в распылителе и поплавковой камере устанавливается на одном уровне, который на 1,0 — 1,5 мм ниже верхнего конца распылителя.

При такте впуска, когда поршень 9 в цилиндре двигателя движется вниз, а впускной клапан открыт, во впускном трубопроводе 8 двигателя создается разрежение. В результате этого разрежения поток воздуха через воздушный фильтр поступает в смесительную камеру карбюратора. Диффузор 5 увеличивает скорость воздушного потока, создавая разрежение около верхнего конца распылителя. Из-за разности давлений в поплавковой и смесительной камерах топливо вытекает из распылителя, распыливается воздухом и смешивается с ним, образуя горючую смесь.

Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, зависит от открытия дроссельной заслонки 7, которая через механизм привода управления карбюратором связана с педалью, расположенной в кабине водителя. Простейший одножиклерный карбюратор однако не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при изменении режима работы двигателя.

«Автомобиль категории «В»,

В.М.Кленников, Н.М.Ильин, Ю.В.Буралев

Загрузка...

www.carshistory.ru

ЛЕКЦИЯ № 3 Тема «Простейший карбюратор, работа и недостатки работы»

План занятия

1. Организационный момент – 3 мин.

2. Опрос студентов по предыдущему материалу – 10 мин.

3. Изложение нового материала – 55 мин.

4. Закрепление нового материала -12 мин.

5. Подведение итогов – 7 мин.

6. Задание на дом – 3 мин.

Итого: 90 мин.

Оборудование занятия:

– Мультимедиа, компьютер, DVD – диски;

– Слайды, плакаты;

– Учебные элементы;

Опрос (фронтальный)

Вопросы:

Ø Что называется системой питания ДВС? Назовите общий состав системы питания карбюраторного ДВС.

Ø Каково назначение бензонасоса, его устройство и работа?

Ø Назначение и типы воздушных фильтров?

Ø Назначение и типы топливных фильтров?

Ø Назначение впускных и выпускных трубопроводов (коллекторов)?

Изложение нового материала

Лекция № 3

Закрепление нового материала:

(проводится фронтальный опрос по изложенной теме)

Ø Разбираем правильность ответов.

Ø Выставляем оценки, комментарий;

Задание на дом:

Ø Заполнить тетрадь для лабораторных работ по пройденной теме.

Ø Повторить пройденный материал.

Ø Не забываем про конструкторские разработки.

(Конспект лекции № 3)

Карбюрация

Процесс приготовления горючей смеси из паров бензина и воздуха называется карбюрацией, а прибор, в котором происходит процесс приготовления горючей смеси, называется карбюратором. К карбюраторам предъявляются следующие основные требования:

- точное дозирование топлива на всех режимах работы двигателя;

- хорошее дробление бензина;

- высокое паросодержание горючей смеси.

На двигателях устанавливают карбюраторы эмульсионного типа. Их принцип действия основан на том, что из-за большой разницы в скоростях движения воздуха и топлива, проходящих через смесеобразующее устройство, струя топлива разбивается на мельчайшие частицы с образованием паровоздушной горючей смеси.

Принцип работы карбюратора аналогичен принципу работы пульверизатора. Простейший карбюратор состоит из поплавковой камеры 8 (рис. 11, а) с поплавком 9 и игольчатым клапаном 10. Поплавковая камера предназначена для поддержания определенного уровня топлива на выходе в смесительную камеру 6, где и происходит смешивание мелкораспыленного бензина с воздухом. Бензин выходит в смесительную камеру через жиклер 7 и распылитель 4. Жиклер — это калиброванное отверстие, которое может пропустить строго определенное количество бензина. В карбюраторах устанавливаются и воздушные жиклеры, предназначенные для пропуска определенного количества воздуха. Распылитель необходим для подачи бензина в смесительную камеру. Для обеспечения пульверизации бензина воздух за счет разрежения должен проходить с большой скоростью. Для ускорения движения воздуха, а, следовательно, для поступления необходимого количества бензина служит диффузор 3. Для предотвращения произвольного вытекания бензина при перекосах двигателя выход из распылителя должен быть на 2…3 мм выше уровня бензина в поплавковой камере.

Рис.11 Схема впускной системы с простейшим карбюратором (а) и характеристики карбюратора (б)

1 – трубопровод; 2- отверстие в поплавковой камере; 3 – диффузор; 4 - распылитель; 5 – дроссельная заслонка; 6 – смесительная камера;

7 – жиклер; 8 – поплавковая камера; 9 – поплавок, 10— игольчатый клапан; А – характеристика простейшего карбюратора при оптимальном

составе горючей смеси в точках 1, 2;

Б – характеристика идеального карбюратора;

α – коэффициент избытка воздуха

Топливо в поплавковую камеру подводится через трубопровод 1 и игольчатый клапан 10. При повышении уровня топлива в поплавковой камере поплавок всплывает, поднимая клапан. Когда топливо достигает определенного уровня, клапан закрывает седло и перекрывает поступление бензина внутрь поплавковой камеры. Для регулирования количества смеси, направляемой в цилиндры двигателя, служит дроссельная заслонка 5. С увеличением ее открытия увеличивается количество подаваемой в цилиндр двигателя горючей смеси, а, следовательно, увеличивается частота вращения коленчатого вала и развиваемая двигателем мощность. Карбюратор работает следующим образом. При такте впуска, когда поршень движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре создается разрежение, передающееся через впускную трубу в смесительную камеру карбюратора. Одновременно в смесительную камеру

поступают очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из поплавковой камеры через жиклер и распылитель. В диффузоре происходить их смешивание.

Под действием быстрого движения воздуха бензин разбивается на мелкие капли, которые испаряются и смешиваются в виде паров с воздухом. Разрежение в диффузоре зависит от степени открытия дроссельной заслонки. Чем больше открыта дроссельная заслонка, тем сильнее будет разрежение в диффузоре, и больше будет истекать топлива. Если, дроссельную заслонку прикрыть, то разрежение в диффузоре уменьшится и уменьшится истечение бензина из поплавковой камеры. Процесс перемешивания мелкораспыленного топлива с воздухом (образование горючей смеси) начинается в момент поступления его из распылителя в диффузор и продолжается при движении смеси по карбюратору, впускному трубопроводу и в самих цилиндрах.

Если часть топлива испариться не успевает, то оно через зазоры между поршнем и цилиндром стекает в поддон картера двигателя. Интенсивное перемешивание горючей смеси с воздухом происходит в щели между выпускным клапаном и его седлом. Заканчивается процесс смесеобразования в цилиндре двигателя при такте сжатия. Для поддержания атмосферного давления внутри поплавковой камеры в крышке карбюратора имеется вентиляционное отверстие 2.

Элементарный карбюратор имеет только один топливный жиклер, который может пропускать определенное количество бензина. Если установить жиклер с расчетом подачи топлива на максимальные обороты коленчатого вала, то при переходе на минимальные обороты в цилиндры двигателя будет подаваться очень богатая смесь, которая гореть не может. Если же установить жиклер с расчетом подачи топлива на малые обороты, то на больших оборотах двигатель работать не сможет из-за сильного обеднения смеси.

Однако в простейшем карбюраторе по мере открытия дроссельной заслонки коэффициент избытка воздуха а (рис.11, б) уменьшается и горючая смесь все

больше обогащается. При этом только лишь в двух случаях (точки 1 и 2) ее состав совпадает с требуемым составом горючей смеси (при полностью открытой и некотором промежуточном положениях дроссельной заслонки). Следовательно,

характеристика (кривая А) простейшего карбюратора существенно отличается от характеристики (кривая Б) идеального карбюратора, который обеспечивает экономичную по составу горючую смесь при всех промежуточных положениях дроссельной заслонки и мощностную при полностью открытой. Таким образом, простейший карбюратор имеет следующие недостатки:

- из-за отсутствия специального обогатительного устройства не позволяет запустить холодный двигатель;

- при прикрытой дроссельной заслонке (работа двигателя на малых оборотах) не может подавать в цилиндр необходимое количество бензина;

- не обеспечивает работу двигателя при резком открытии дроссельной заслонки;

- не обеспечивает необходимого обогащения смеси при работе двигателя на полных нагрузках.

Для обеспечения нормальной работы на различных режимах в современных карбюраторах имеются дополнительные устройства:

- пусковое устройство, предназначенное для приготовления горючей смеси богатого состава при запуске холодного двигателя;

- система холостого хода, позволяющая двигателю работать с малыми нагрузками;

- главная дозирующая система, которая должна поддерживать работу двигателя на средних режимах, приготавливая горючую смесь обедненного состава;

- экономайзер или эконостат для обогащения горючей смеси с целью получения от двигателя полной мощности;

- ускорительный насос для обеспечения принудительного впрыска топлива при резком открытии дроссельной заслонки.

Режимы работы двигателя

Под установившимся режимом работы следует понимать способность двигателя длительное время сохранять стабильные показатели при неизменной частоте вращения. Карбюраторный автомобильный двигатель имеет следующие основные режимы работы: пуск холостой ход, малая нагрузка, средняя нагрузка, максимальная нагрузка, переход с малой нагрузки на максимальную, (таблица 1).

Требуемый состав смеси для различных режимов

Режим работы двигателя	Количество топлива, % от номинала	Количество воздуха	Коэффициент избытка воздуха	Вид смеси
Максимальной мощности	90…100	норма	0,85…0,9	Обогащенная
Основной (средняя частота вращения)	50…70	норма	1,12…1,15	Обедненная
Разгон	110…120	норма	0,8…0,9	Обогащенная
Холостой ход при минимальной частоте вращения	20…30	мало	0,7…08	Богатая
Пуск	150…180	мало	0,4…0,6	Очень богатая

Необходимо отметить, что это деление условно, так как при эксплуатации двигатель работает в режиме переменных нагрузок и частот вращения коленчатого вала, т.е. на неустановившихся режимах. При пуске

непрогретого двигателя требуется очень богатая смесь α=0,3…0,5, так как при малой частоте вращения коленчатого вала

топливо плохо перемешивается с воздухом, слабо испаряется, конденсируется на стенках впускного тракта в виде топливной пленки. Это приводит к тому, что в цилиндры двигателя попадает незначительное количество пусковых фракций, обеспечивающих гарантированный пуск двигателя. Переобогащение смеси при пуске

двигателя способствует поступлению в цилиндры двигателя

достаточного количества пусковых фракций.

На режиме холостого хода при малой частоте вращения в цилиндры двигателя подается смесь с α = 0,7…0,9. Необходимость обогащения смеси вызвана значительным количеством остаточных газов, остающихся в цилиндрах двигателя вследствие ухудшения процесса газообмена при прикрытой дроссельной заслонке, поэтому лишь богатая смесь обеспечивает устойчивую работу двигателя.

Режимы малых и средних нагрузок являются наиболее характерными для автомобильного двигателя в процессе эксплуатации, поэтому желательно именно на этих режимах обеспечить необходимую топливную, экономичность. Это достигается подачей в цилиндры

двигателя смеси с α = 1,05… 1,10 (экономичная смесь).

При переходе от режима, при котором достигаются наилучшие экономические показатели двигателя, к режиму полной нагрузки требуется богатая смесь с α = 0,85…0,90, так как при таком составе достигается максимальная скорость сгорания заряда, поступившего в цилиндры двигателя.

Режим резкого перехода от малых нагрузок к максимальным характерен для разгона автомобиля. При резком открытии дроссельной заслонки возможно обеднение горючей смеси, так как топливо в силу того, что имеет большую массу, чем воздух, и вследствие гидравлического сопротивления каналов и жиклеров не успевает набрать скорость, обеспечивающую необходимое соотношение топлива и воздуха в смесительной камере карбюратора. Поэтому карбюратор снабжается специальным устройством, предотвращающим обеднение смеси.

При работе на основном режиме (средних значениях частоты вращения) смесь должна быть обедненной, а простейший карбюратор ее обогащает; при пуске смесь должна быть богатой, а карбюратор ее обедняет и т. д.

Способы компенсации состава смеси. Изменение состава смеси в соответствии с режимом работы двигателя называется компенсацией состава смеси.

Прежде всего, карбюратор должен обеспечить основной режим — создать обедненную смесь для экономичной работы двигателя. Для этой цели в карбюраторе имеются устройства, которые изменяют характеристику простейшего карбюратора, — системы компенсации состава смеси. Различают два способа компенсации смеси: 1) изменение соотношения сечений жиклера и диффузора fД/fЖ; 2) изменение соотношения перепада давления у главного жиклера и в диффузоре. Для реализации первого способа применяют два-три диффузора. При малых скоростях воздуха работает малый диффузор, а потом вступает в работу большой.

При втором способе используют компенсационные колодцы (рис. 12, а). Такой колодец с воздушным жиклером 3 размещают между главным жиклером 2 и распылителем 6. За счет воздушного жиклера перепад давления на главном жиклере уменьшается и в результате снижается скорость движения топлива через главный жиклер, а, следовательно, и расход топлива, увеличивается а и обедняется смесь.

Следует иметь в виду, что для экономичной работы двигателя пропускная способность воздушного жиклера имеет такое же важное значение, как и пропускная способность топливного жиклера.

Диффузор, главный жиклер, распылитель и система компенсации составляют главную дозирующую систему — ГДС.

Экономайзеры и эконостаты применяют в режиме максимальной мощности для получения обогащенной смеси. В них использован первый способ компенсации: при определенной величине открытия дросселя у экономайзеров механически (рис. 12, б), а у эконостатов пневматически (при значительном перепаде давления) в работу вступает дополнительный жиклер 10, через который проходит добавочное количество топлива. Смесь обогащается до а = 0,85…О,9.

Ускорительные насосы. При резком нажатии на дроссель, например при обгоне, смесь обедняется, и двигатель не может развить максимальную мощность. Обогащение смеси производится ускорительным насосом, который подает только одну порцию топлива, а потом уже вступает в действие экономайзер. Поршень 16 (рис. 12, д) одновременно с открытием дросселя движется вниз, давление топлива прижимает шарик клапана 17 к седлу, закрывая канал из поплавковой камеры, поднимает иглу клапана 18. Через форсунку 19 данная порция топлива впрыскивается в горловину диффузора. Вместо ускорительных поршневых насосов все чаще применяют диафрагменные.

Система холостого хода. На холостом ходу требуется мало смеси, но она должна быть обогащенной. Для получения такой смеси применяют систему холостого хода (рис. 12 , в), представляющую собой отдельный карбюратор с топливным 12 и воздушным 13 жиклерами. На этом режиме дроссель прикрыт, а смесь выходит через отверстие за дросселем. Количество смеси регулируют винтом 14 (винт количества).

Принудительный холостой ход — это режим работы двигателя при движении автомобиля накатом с отпущенной педалью акселератора, но, не выключая передачи в коробке передач. В данном режиме коленчатый вал двигателя вращается от колес автомобиля. Для экономии топлива нужно выключить его подачу. Такую задачу выполняет экономайзер принудительного холостого хода. Он представляет электромагнитный клапан, который при частоте Вращения более 1500…1700 об/мин и отпущенной педали акселератора перекрывает топливный канал системы холостого хода. Для работы экономайзера принудительного холостого хода обязательно нужны два датчика: частоты вращения и положения дроссельной заслонки. Сигналы с этих датчиков обрабатываются в специальном реле. Эта система позволяет уменьшить расход топлива на 10…20 % на каждые 100 км пробега.

При пуске двигателя смесь должна быть очень богатой (особенно при пуске холодного двигателя). Для получения такого состава смеси воздушную заслонку закрывают (рис.12, г), а дроссель прикрывают. В воздушной заслонке установлен клапан 15, который пропускает небольшое количество воздуха. Так как разрежение из цилиндра действует на все топливные жиклеры, то топливо в диффузор поступает через все жиклеры и системы, что обеспечивает богатую смесь.

Рис. 12 Способы формирования желаемой характеристики карбюратора:

а – компенсация состава смеси; б – действие экономайзера; в – система холостого хода;

г – действие систем при пуске двигателя; д – действие ускорительного насоса;

1 – поплавковая камера; 2 – главный жиклер; 3 – воздушный жиклер; 4 – дроссельная заслонка;

5 – диффузор; 6 – распылитель; 7 – воздушная заслонка; 8 – шток; 9 – клапан экономайзера;

10 – жиклер экономайзера; 11 – компенсационный колодец; 12 и 13 – топливный и воздушный жиклеры системы холостого хода; 14 – регулировочный винт; 15 – воздушный клапан;

16 – поршень ускорительного насоса; 17 – обратный клапан; 18 – клапан; 19 – форсунка;

В современных карбюраторах в воздушной заслонке нет клапана, но в системе пуска имеется диафрагменная камера, которая через систему тяг

при первых вспышках в цилиндрах двигателя приоткрывает воздушную заслонку.

Привод управления заслонками карбюратора

Управление дроссельными заслонками. Для управления карбюратором в кабине водителя имеется педаль управления 1 (рис. 13) с возвратной пружиной и рычагом. К рычагу при помощи пальца присоединяется трос привода дроссельных заслонок 7. Для регулировки привода имеются регулировочные гайки 6. Трос 7 соединяется с промежуточным рычагом привода 8, установленным на кронштейне 9. Дроссельные заслонки приводятся в

действие тягой привода 10. При нажатии на педаль трос 7 поворачивает промежуточный рычаг 8 и тягой 10 привода открывает дроссельные заслонки.

Рис.13 Привод управления карбюратором:

1 – педаль управления; 2 – прокладка упора педали; 3 – рукоятка отравления воздушной заслонкой; 4 – оболочка тяга; 5 – тяга привода воздушной заслонки; 6 – регулировочные гайки; 7 – трос привода дроссельных заслонок; в – промежуточный рычаг привода; 9 - кронштейн промежуточного рычага; 10 - тяга привода дроссельных заслонок

Закрываются заслонки возвратной пружиной. На грузовых автомобилях для управления дроссельными заслонками кроме ножной педали имеется и ручной привод. Он состоит из рукоятки привода, при помощи тяги соединенной с рычагом привода дроссельных заслонок. Тяга помещена в гибкую оболочку и крепится в специальном кронштейне. При вытягивании рукоятки привода дроссельные заслонки открываются (педаль подачи топлива при этом опускается).

Ручным приводом дроссельных заслонок можно установить постоянные обороты коленчатого вала. Ручной привод дроссельных заслонок необходим для двигателей, которые могут запускаться с помощью пусковой рукоятки. Дроссельные заслонки легковых автомобилей, микроавтобусов и грузовых автомобилей малой грузоподъемности, как правило, не имеют ручного привода.

Управление воздушными заслонками. Воздушные заслонки на всех двигателях имеют ручной привод (см. рис. 13). Основными деталями является рукоятка управления воздушной заслонкой 3, закрепленная на панели приборов в кабине водителя, и тяга 5, присоединенная к рукоятке и находящаяся внутри оболочки 4. Оболочка закреплена в кронштейне, а тяга присоединена к рычагу управления воздушной заслонкой.

При помощи ручного привода заслонки можно зафиксировать в любом промежуточном положении, так как трение троса об оболочку не позволяет пружинам изменить установленное положение.

Система рециркуляции отработавших газов. Часть автомобилей снабжена системой рециркуляции отработавших газов. Система состоит из клапана рециркуляции 8 (рис.14), установленного на газопроводе, термовакуумного включателя 4, ввернутого в водяную рубашку головки блока цилиндров, и двух соединительных шлангов.

Рециркуляция отработавших газов во впускной тракт осуществляется на двигателе, прогретом до температуры охлаждающей жидкости не ниже 35…40о С, на частичных нагрузках.

Система не работает на оборотах холостого хода и при полном открытии дроссельных заслонок, так как отверстие, передающее разрежение на диафрагменный механизм клапана рециркуляции, расположено над дроссельной заслонкой карбюратора.

Рис 14 Схема рециркуляции отработавших газов:

1 – шланг от термовакуумного включателя к клапану рециркуляции; 2 – шланг от термовакуумного включателя к карбюратору; 3 – карбюратор; 4 – термовакуумный включатель; 5 – головка цилиндров; 6 – выпускной коллектор; 7 – впускноая труба; 8 – клапан рециркуляции; А – на холостом двигателе; Б – на прогретом до температуры 400 С двигателе, на частичных нагрузках.

Список литературы:

1. Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А., «Автомобили», М., Академия, 2007 г.

2. Богатырев А.В. и др., «Автомобили», М., Колосс, 2004 г.

3. Вишняков Н.Н. и др., «Автомобиль. Основы конструкции», М., Машиностроение, 1986.

4. Тур Е.Я., Серебряков К.Б., Жолобов А.А., «Устройство автомобиля», М., Машиностроение, 1991 г.

kursak.net