Дозирующие системы карбюратора

Устройство автомобилей

Главная дозирующая система карбюратора

Примитивная конструкция простейшего карбюратора не способна обеспечить достаточную управляемость работой двигателя, и уж тем более – его экономичную работу. При средних нагрузках, начиная от самых малых и до85%полной загрузки двигателя в его цилиндры нужно подавать разное количество горючей смеси примерно постоянного состава, но слегка обедненной, что необходимо для минимального расхода топлива во время работы двигателя.

Для поддержания примерно постоянного и наиболее выгодного с экономической точки зрения состава горючей смеси при разном открытии дроссельной заслонки на средних нагрузках (т. е. для компенсации состава смеси), в карбюраторе должны быть предусмотрены специальные устройства, чутко реагирующие на постоянно изменяющиеся потребности двигателя в количестве горючей смеси – компенсационные устройства. По способу действия этих устройств в основном и различаются карбюраторы разных моделей. Общее название таких устройств, обеспечивающих приготовление горючей смеси в широком диапазоне средних нагрузок – главная дозирующая система (ГДС) карбюратора.

В большинстве моделей современных карбюраторов преимущественное применение получила компенсация состава смеси пневматическим торможением, принцип которого рассмотрен ниже. Эта система проста по конструкции и достаточно надежна в работе. В карбюраторах некоторых типов дополнительная корректировка состава горючей смеси при данном способе компенсации осуществляется системой холостого хода, питаемой из главной дозирующей системы и работающей при средних положениях дроссельной заслонки.

Под главной дозирующей системой понимается та часть топливной системы карбюратора, через которую подается основное количество топлива при работе двигателя на всех режимах, кроме холостого хода.НаРис. 1приведены две графические характеристики – простейшего и идеального карбюраторов.

В простейшем карбюраторе по мере увеличения открытия дроссельной заслонки и увеличения разрежения∆Рдв диффузоре коэффициент избытка воздуха α уменьшается, т. е. горючая смесь непрерывно обогащается. Задача главной дозирующей системы – обеспечение состава смеси, соответствующего условиям идеального карбюратора (кривая2наРис. 1).

Достигается это путем корректирования характеристики простейшего карбюратора в соответствии с нагрузочным режимом, при этом используется метод пневматического торможения топлива (регулирование разрежения у жиклера). На остальных режимах работы двигателя для поддержания требуемого состава горючей смеси используются вспомогательные системы и устройства:

• Система пуска– при пуске холодного двигателя;
• Система холостого хода– при работе двигателя без нагрузки (на холостом ходу);
• Система компенсации смеси– включается, как дополнение к главной дозирующей системе при работе двигателя в режиме средних нагрузок;
• Экономайзер– дополняет главную дозирующую систему в режиме максимальных нагрузок (максимальной мощности двигателя);
• Ускорительный насос– дополняет главную дозирующую систему в кратковременных режимах экстремальных нагрузок (например, при необходимости резкого разгона автомобиля или трогании с места).



Принципиальная схема главной дозирующей системы карбюраторов (Рис. 2) отличается от рассмотренной в предыдущей статье схемы простейшего карбюратора тем, что между главным топливным жиклером5и распылителем устанавливается воздушный жиклер2, расположенный в верхней части колодца3воздушного жиклера. При неработающем двигателе уровни топлива в поплавковой камере, колодце воздушного жиклера и распылителе одинаковые. При работе двигателя на средних нагрузках топливо из колодца3быстро высасывается и через воздушный жиклер2и колодец в канал распылителя подается воздух, который, смешиваясь с топливом, образует эмульсию (смесь пузырьков воздуха с топливом), поступающую в диффузор7.

Эмульсия быстро испаряется в смесительной камере карбюратора. Воздух, находящийся в эмульсии, никакого влияния на состав смеси не оказывает, так как его количество по сравнению с воздухом, проходящим через диффузор7, ничтожно мало. Но под его действием снижается разрежение у топливного жиклера5, в результате чего уменьшается расход топлива и соответственно обедняется приготовляемая карбюратором горючая смесь по сравнению с горючей смесью, получаемой при тех же условиях в простейшем карбюраторе.

Необходимое изменение состава смеси в соответствии с режимами работы двигателя обеспечивается путем подбора сечений топливного и воздушного жиклера.

Нарисунке 3приведена принципиальная схема главной дозирующей системы с системами пуска и холостого хода, где используется эмульсионная трубка15с отверстиями.

При работе двигателя уровень топлива в воздушном колодце опускается, и как только он опустится до верхнего радиального отверстия в трубке15, в распылитель вместе с топливом из колодца начинает поступать воздух, который, перемешиваясь с топливом, образует эмульсию. При дальнейшем увеличении открытия дроссельной заслонки1увеличивается расход топливной эмульсии через распылитель, и уровень топлива в колодце и эмульсионной трубке15понижается еще больше, что приводит к открытию новых отверстий. Требуемую степень обеднения смеси получают подбором сечений жиклеров14и16и высоты уровня топлива в поплавковой камере карбюратора.

Балансировка карбюратора

Балансировка карбюратора необходима для предотвращения обогащения горючей смеси в случае засорения воздушного фильтра, в результате чего в цилиндры не сможет поступать горючая смесь нужного состава и количества. В несбалансированном карбюраторе (Рис. 3) поплавковая камера непосредственно сообщается с атмосферой посредством специального отверстия в верхней части камеры. В таком карбюраторе в случае засорения воздушного фильтра в смесительной камере увеличивается разрежение, а в поплавковой давление остается неизменным (равным атмосферному), что ведет к увеличению истечения топлива из распылителя и к повышенному его расходу.

В сбалансированном карбюраторе (Рис. 2) воздух в поплавковую и смесительную камеры поступает через специальный канал, подведенный к верхней части воздушного патрубка карбюратора (под воздушным фильтром), и его засорение не вызывает разности давлений в поплавковой и смесительной камерах. Поскольку разность давлений отсутствует, засорение фильтра не влияет на качественный состав горючей смеси, т. е. не будет иметь место чрезмерное истечение топлива из распылителя. Чаще всего для выравнивания давления в поплавковой и смесительной камерах в сбалансированном карбюраторе над воздушной заслонкой устанавливается заборная трубка или выполняется специальный канал в корпусе карбюратора, сообщающий эти камеры. Карбюраторы современных автомобилей выполняются сбалансированными.

Топливодозирующие системы карбюратора

Чтобы приготовлять для каждого режима работы двигателя смесь необходимого состава в соответствии с желаемой характеристикой, карбюратор должен иметь дозирующие системы (табл. 1).

Таблица 1. Дозирующие системы карбюратора

Главная дозирующая система. Главная дозирующая система служит для обеспечения смесеобразования при работе двигателя на средних и больших нагрузках. В соответствии с желаемой характеристикой для рационального питания двигателя по мере открытия дроссельной заслонки смесь должна обедняться, то есть в отличие от одножиклерного карбюратора расход топлива должен возрастать медленнее роста расхода воздуха.

Во всех современных карбюраторах главные дозирующие системы выполнены по принципу пневматического торможения топлива, то есть с понижением разрежения у топливного жиклера. В этом случае (рис. 7) главный жиклер 1 располагается в поплавковой камере 2, а в канал 3 перед распылителем подается воздух, дозируемый воздушным жиклером 4, установленным в наддиффузорном пространстве. При этом разрежение у главного жиклера будет зависеть от разности давлений в диффузоре и в наддиффузорном пространстве. Воздух, поступающий через воздушный жиклер, уменьшает разрежение у главного жиклера и, следовательно, подачу через него топлива.

По мере увеличения количества воздуха, поступающего в двигатель, разрежение за жиклером 1 сильнее отстает от разрежения в диффузоре карбюратора, и горючая смесь обедняется. Этим достигается постепенное, по мере увеличения нагрузок, обеднение горючей смеси.

Кроме того, воздух, вводимый в канал распылителя 5, превращает топливо в эмульсию, что обеспечивает его быстрое испарение и уменьшение образования топливной пленки во впускном коллекторе.

В старых моделях карбюраторов применялись другие разновидности главных дозирующих систем: с двумя жиклерами главным и компенсационным, с механическим торможением топлива, с понижением разрежения в диффузоре и др.

Вспомогательные дозирующие системы. Пусковое устройство. Пуск двигателя при высоких температурах окружающего воздуха или прогретого двигателя обычно затруднений не вызывает. Пуск же при низких температурах сильно осложняется вследствие малой скорости проворачивания коленчатого вала из-за большой вязкости масла, низкой температуры сжимаемой смеси, отсутствия испарения бензина и оседания его на стенках трубопровода и цилиндра. Для облегчения запуска служит воздушная заслонка 9, устанавливаемая в воздушном патрубке карбюратора (рис. 8). При запуске двигателя с закрытой воздушной заслонкой даже при низкой пусковой скорости вращения вала двигателя в смесительной камере карбюратора создается глубокое разрежение и топливо начинает фонтанировать из всех жиклеров карбюратора, что способствует сильному обогащению смеси. Однако после запуска двигателя закрытое положение воздушной заслонки может вызвать переобогащение смеси. Во избежание этого на воздушной заслонке обычно устанавливается предохранительный клапан или применяются автоматические устройства для ее открытия.

Система холостого хода. Автомобильные двигатели в условиях эксплуатации часто работают на холостом ходу, при этом внешняя нагрузка р_еи N_eравны нулю, а удельный расход топлива g_eравен бесконечности. Для питания двигателя на режиме холостого хода используют разрежение не в диффузоре, где оно почти равно нулю, а в задроссельном пространстве, где оно достигает максимума, создавая дополнительную систему холостого хода (рис. 8).

Топливо из поплавковой камеры через главный топливный жиклер 1 и жиклер холостого хода 2 проходит в эмульсионный канал 4, в который через воздушный жиклер холостого хода 3 поступает воздух.

При сильно прикрытой дроссельной заслонке эмульсия в задроссельное пространство выходит через нижнее отверстие 7, сечение которого регулируется винтом 8, а через отверстие 5 из смесительной камеры в канал холостого хода поступает воздух, понижающий в нем разрежение.

По мере открытия дроссельной заслонки под большим разрежением задроссельного пространства оказываются оба отверстия 5 и 7, и через них начинает поступать больше эмульсии, которая смешивается с воздухом, проходящим вдоль кромки дроссельной заслонки. Тем самым обеспечивается плавный переход от режима холостого хода к малым и средним нагрузкам.

При дальнейшем открытии дроссельной заслонки интенсивность подачи топлива системой холостого хода падает, но при этом в работу уже включается главная дозирующая система карбюратора.

Экономайзер. Ранее указывалось, что максимальная мощность двигателя достигается на обогащенной смеси, когда коэффициент избытка воздуха a=0,8…0,9. Но главное дозирующее устройство карбюратора рассчитано на приготовление экономичной смеси. Следовательно, необходимо обогащать смесь от состава, соответствующего максимальной экономичности (что обеспечивается главным дозирующим устройством), до состава, при котором возможно реализовать максимальную мощность.

Для осуществления указанного требования современные карбюраторы имеют устройство, позволяющее обогащать смесь. Такое устройство, обеспечивающее сочетание экономической работы двигателя при неполных нагрузках и реализацию максимальной мощности при полных нагрузках, называется экономайзером.

Экономайзеры выполняются с механическим или пневматическим приводом. Экономайзер с механическим приводом включается в действие в зависимости от положения дросселя; экономайзер с пневматическим приводом в зависимости от разрежения в карбюраторе.

Принципиальная схема экономайзера с механическим приводом показана на рис. 9. При неполном открытии дроссельной заслонки 6 топливо в канал 5 распылителя поступает из поплавковой камеры 2 только через главный жиклер 1. Количество подаваемого топлива достаточно для образования экономичной горючей смеси.

При полном открытии дроссельной заслонки планка штока 4, кинематически с ней связанная, нажимает на шток клапана экономайзера 3 и открывает его. Дополнительное количество топлива вместе с топливом, идущим через главный жиклер, поступает к жиклеру полной мощности 7, обеспечивая желаемое обогащение смеси, необходимое для получения максимальной мощности двигателя.

Ускорительный насос. Периодическая необходимость резкого изменения режима работы двигателя при разгоне машины или во время движения по пересеченной местности вызывает необходимость резкого увеличения открытия дросселя.

При резком открытии дросселя разрежение в диффузоре карбюратора возрастает, а за дросселем во впускном коллекторе падает. С увеличением разрежения в диффузоре расход воздуха вследствие его меньшей плотности возрастает быстрее, чем расход топлива. Понижению разрежения во впускном коллекторе сопутствует понижение температуры смеси, что вызывает конденсацию части топлива и способствует кратковременному обеднению смеси.

Обеднение смеси влечет за собой падение мощности, ухудшение «приемистости» двигателя и может вызвать перебои в его работе. Для того, чтобы резкое открытие дросселя не сопровождалось временным обеднением смеси и ухудшением приемистости двигателя, большинство современных карбюраторов снабжается ускорительным насосом.

Схема ускорительного насоса представлена на рис. 10. При резком открытии дроссельной заслонки планка штока 6 сжимает пружину 5, которая в свою очередь нажимает на поршень 1 ускорительного насоса. Топливо из полости под поршнем, закрывая обратный (впускной) клапан 2, поступает через нагнетательный клапан 3 и форсунку ускорительного насоса 4 в смесительную камеру карбюратора. Продолжительность впрыска и количество впрыснутого топлива определяются величиной перемещения поршня, сечением форсунки и жесткостью пружины ускорительного насоса. На установившемся режиме работы двигателя нагнетательный клапан 3 препятствует подсасыванию топлива из поплавковой в смесительную камеру.

Система питания 2108 Карбюратор

Карбюратор

Внешний вид карбюратора

1 – блок подогрева зоны дроссельной заслонки; 2 – штуцер вентиляции картера двигателя; 3 – крышка ускорительного насоса; 4 – электромагнитный запорный клапан; 5 – крышка карбюратора; 6 – шпилька крепления воздушного фильтра; 7 – рычаг управления воздушной заслонкой; 8 – крышка пускового устройства; 9 – сектор рычага привода дроссельных заслонок;

10 – колодка провода датчика-винта ЭПХХ; 11 – регулировочный винт «количества» смеси холостого хода; 12 – крышка экономайзера; 13 – корпус карбюратора; 14 – штуцер подачи топлива; 15 – штуцер отвода топлива; 16 – регулировочный винт состава смеси холостого хода (по стрелке); 17 – штуцер для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания.

Схема устройства и работы карбюратора

I – первая камера; II – вторая камера; 1 – рычаг привода ускорительного насоса; 2 – регулировочный винт; 3 – диафрагма пускового устройства; 4 – воздушный канал пускового устройства; 5 – электромагнитный запорный клапан; 6 – топливный жиклер холостого хода; 7 – главный воздушный жиклер первой камеры; 8 – воздушный жиклер холостого хода; 9 – воздушная заслонка; 10 – распылитель главной дозирующей системы первой камеры; 11 – распылители ускорительного насоса; 12 – распылитель главной дозирующей системы второй камеры; 13 – распылитель эконостата; 14 – главный воздушный жиклер второй камеры; 15 – воздушный жиклер переходной системы второй камеры; 16 – канал балансировки поплавковой камеры; 17 – поплавковая камера; 18 – игольчатый клапан; 19 – калиброванное отверстие перепуска топлива в бак; 20 – топливный фильтр карбюратора; 21 – штуцер подачи топлива; 22 – диафрагма экономайзера мощностных режимов; 23 – топливный жиклер экономайзера мощностных режимов; 24 – шариковый клапан экономайзера мощностных режимов; 25 – поплавок; 26 – топливный жиклер эконостата с трубкой; 27 – топливный жиклер переходной системы второй камеры с трубкой; 28 – эмульсионная трубка второй камеры; 29 – главный топливный жиклер второй камеры; 30 – выходные отверстия переходной системы второй камеры; 31, 33 – дроссельные заслонки; 32 – щель переходной системы первой камеры; 34 – выходное отверстие системы холостого хода; 35 – блок подогрева зоны дроссельной заслонки; 36 – регулировочный винт состава (винт «качества») смеси холостого хода; 37 – штуцер вентиляции картера двигателя; 38 – штуцер для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания; 39 – главный топливный жиклер первой камеры; 40 – эмульсионная трубка первой камеры; 41 – шариковый клапан ускорительного насоса; 42 – диафрагма ускорительного насоса.

Для приготовления топливно-воздушной смеси необходимого состава (в зависимости от режима двигателя) служит карбюратор. На двигателях -2108, -21081 и -21083 устанавливаются карбюраторы типа «Солекс» — эмульсионного типа, двухкамерные, с последовательным открытием дроссельных заслонок. Привод дроссельных заслонок — механический, тросовый. Карбюраторы имеют сбалансированную поплавковую камеру, систему отвода картерных газов, подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры, пусковое устройство с ручным управлением, электромагнитный запорный клапан холостого хода. Двигатель -21081 комплектуется карбюратором 21081-1107010, двигатель -2108 — карбюратором 2108-1107010, двигатель -21083 — карбюратором 21083-1107010. Эти карбюраторы конструктивно сходны и различаются только проходными сечениями жиклеров.

Топливо подается в карбюратор через сетчатый фильтр и игольчатый клапан. Последний поддерживает в поплавковой камере заданный уровень топлива.

Поплавковая камера — двухсекционная (такая конструкция уменьшает влияние колебаний уровня топлива на работу двигателя 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 топливно-воздушная эмульсия попадает в малые и большие диффузоры карбюратора.

Система холостого хода отбирает топливо из эмульсионного колодца, после главного топливного жиклера первой камеры. Топливо проходит через жиклер холостого хода (конструктивно объединенный с электромагнитным запорным 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, перекрываемое винтом «качества». Винтом «количества» (числа оборотов) регулируется величина открытия дроссельной заслонки первой камеры на холостом ходу.

При частичном открытии дроссельной заслонки первой камеры (до включения в работу главной дозирующей системы) топливовоздушная смесь поступает в камеру через вертикальную щель, находящуюся на уровне дроссельной заслонки в закрытом положении; при частичном открытии дроссельной заслонки второй камеры — через отверстие, находящееся чуть выше дроссельной заслонки (второй камеры) в закрытом положении.

Экономайзер мощностных режимов включается в работу при значительном открытии дроссельных заслонок. Топливо забирается из поплавковой камеры через шариковый клапан. Пока диафрагма экономайзера удерживается разрежением во впускном коллекторе, клапан закрыт. Когда дроссельные заслонки открываются, разрежение за ними падает и клапан начинает пропускать топливо, которое поступает через жиклер экономайзера в эмульсионный колодец в обход главного жиклера, обогащая смесь.

Эконостат обеспечивает дополнительное поступление топлива непосредственно из поплавковой камеры (через жиклер эконостата и систему трубок) во вторую камеру. Эконостат включается в работу на режимах максимальной мощности, дополнительно обогащая рабочую смесь.

Ускорительный насос — диафрагменного типа, с механическим приводом от оси дроссельной заслонки первой камеры через профильный кулачок. При открытии дроссельной заслонки кулачок воздействует на рычаг, который, в свою очередь, воздействует на диафрагму. Порция топлива через распылители впрыскивается в камеры карбюратора, обогащая горючую смесь на режимах разгона. Насос снабжен двумя шариковыми клапанами: обратный клапан расположен в канале, связывающем поплавковую камеру с полостью ускорительного насоса; он открывается при ее заполнении топливом (педаль «газа» отпущена, и возвратная пружина отводит диафрагму назад), закрывается — при нагнетании топлива. Другой клапан расположен в распылителе; он открывается под давлением нагнетаемого топлива и закрывается под действием собственного веса, как только подача топлива прекращается. Это предотвращает вытекание топлива из каналов и подсос воздуха. Производительность насоса не регулируется и зависит только от профиля кулачка.

Пусковое устройство служит для обогащения топливовоздушной смеси при запуске холодного двигателя. Оно управляется с места водителя рукояткой «подсоса», через тягу. При вытягивании рукоятки до упора трехплечий рычаг управления воздушной заслонкой, поворачиваясь на оси, профильным пазом воздействует на рычаг воздушной заслонки, закрывая ее. При этом наружным профилем (в нижней части) он воздействует на рычаг управления дроссельной заслонкой первой камеры, приоткрывая ее на пусковой зазор С (его величина регулируется винтом на рычаге). После начала работы двигателя разрежение во впускном коллекторе возрастает; оно передается в полость пускового устройства. Под действием разрежения диафрагма пускового устройства, преодолевая сопротивление возвратной пружины, через шток приоткрывает воздушную заслонку на пусковой зазор В (его величина регулируется винтом на крышке пускового устройства). При утапливании рукоятки управления воздушной заслонкой зазоры С и В уменьшаются, их величина при частично утопленной рукоятке зависит от профилей трехплечего рычага (его выреза и наружного профиля) и регулировке не подлежит. Если вытянута рукоятка управления воздушной заслонкой, то при нажатии педали «газа» будет открываться только дроссельная заслонка первой камеры, дроссельная заслонка второй камеры при этом блокируется рычагом управления воздушной заслонкой. Это предотвращает рывки и провалы при движении с непрогретым двигателем («на подсосе»).

Экономайзер принудительного холостого хода состоит из датчика-винта, 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 нажатии педали «газа», а также при числе оборотов 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 работу двигателя с выключенным зажиганием (дизелинг).

Приготовленная в карбюраторе смесь попадает в цилиндры двигателя через впускной коллектор. Он отлит из алюминиевого сплава и крепится к двигателю на шпильках через термостойкие прокладки. Впускной коллектор двигателя -21083 отличается от коллектора двигателей -2108 и -21081 увеличенным диаметром каналов. Соответственно отличаются и их прокладки.

Тарировочные данные карбюраторов

* Подбирается на заводе при настройке карбюратора.

Главная дозирующая система и вспомогательные устройства карбюратора.

Карбюратор современного автомобильного двигателя должен обеспечивать:

• • в зависимости от режима работы двигателя, такое сочетание количественного и качественного регулирования массы и состава поступающей в цилиндры топливовоздушной смеси, при котором создаются оптимальные условия эксплуатации двигателя (наибольшая мощность или наилучшая экономичность и наименьшая токсичность отработавших газов при устойчивой работе двигателя на всех режимах);
• • максимально возможное равномерное распределение топлива в воздушном потоке на всех режимах работы двигателя. Этим достигается возможность получения однородного состава смеси по цилиндрам, при котором одинаковы условия для ее воспламенения и сгорания во всех цилиндрах. При равномерном распределении смеси по цилиндрам могут быть использованы смеси более бедного состава, что способствует улучшению экономичности двигателя и понижению токсичности отработавших газов;
• • надежный пуск двигателя в разных температурных условиях и его устойчивую работу при малой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Простейший карбюратор не может удовлетворить перечисленным выше требованиям. Чтобы изменить характеристику простейшего карбюратора и приблизить ее к идеальной, требуется применить следующие системы:

• • главную дозирующую;
• • компенсации, корректирующую подачу топлива главной дозирующей системой;
• • холостого хода, обогащающую смесь на режимах малых нагрузок и холостого хода;
• • обогащения смеси при переходе к максимальным нагрузкам (экономайзер).

Кроме того, необходимы дополнительные устройства, обеспечивающие: надежный пуск двигателя, хорошую приемистость двигателя, а также снижение токсичности отработавших газов.

Главная дозирующая системаработает на всех режимах двигателя, кроме малой частоты вращения на режиме холостого хода, и обеспечивает подачу большей части топлива, участвующей в смесеобразовании.

Система компенсациипредотвращает обогащение горючей смеси с увеличением открытия дроссельной заслонки. В карбюраторах применяют следующие способы компенсации смеси: регулирование разрежения в диффузоре; установка двух жиклеров главного и компенсационного; пневматическое торможение истечения топлива(эмульсированиетоплива в главной дозирующей системе). Последний способ компенсации смеси получил наибольшее распространение. При любом способе компенсации главная дозирующая система обеспечивает приготовление карбюратором при работе двигателя на средних нагрузках экономичной горючей смеси (а = 1,05—1,10).

Топливо из поплавковой камеры (рис. 7.3) поступает через главный жиклер 7 в колодец 4, затем в распылитель1.В колодце установлена эмульсионная трубка 5 с отверстиями, которая сообщается с движущимся воздушным потоком через жиклер3.При движении воздуха через диффузор карбюратора происходит истечение топлива из колодца, уровень топлива понижается и открываются отверстия эмульсионной трубки. Через жиклер3и открывшиеся отверстия в эмульсионной трубке в колодец поступает воздух, образуя около трубкиэмульсию.Движение воздуха через жиклер3уменьшает перепад давлений, в результате которого топливо вытекает через распылитель, что приводит к снижению расхода топлива и обеднению смеси. Необходимый состав смеси достигается подбором главного топливного 7 и воздушного3жиклеров. Эмульсирование топлива улучшает его рас- пыливание и испарение.

Рис. 7.3.Схема системы компенсации пневматическим торможением истечения топлива:

• 1 — распылитель;2— воздушная заслонка;3— воздушный жиклер;
• 4 — топливный колодец; 5 — трубка, 6 — поплавковая камера; 7 — главный жиклер;8— дроссельная заслонка; 9 — диффузор

Пусковое устройство(рис. 7.4, б) предназначено для пуска непро- гретого двигателя, который затруднен тем, что слабая испаряемость топлива приводит к его конденсации и появлению топливной пленки на стенках впускной системы, поэтому в цилиндры двигателя попадает недостаточное количество пусковых фракций. Для компенсации этого недостатка смесь искусственно обогащают до а = 0,3—0,5, изменяя положение воздушной заслонки специальной тягой, которой управляют из кабины.

Рис. 7.4.Схема действия дополнительных устройств карбюратора:

а— системы холостого хода; б — пускового устройства;в— экономайзера; г — ускорительного насоса;1— распылитель;2— поплавок;3— жиклер холостого хода; 4 — главный топливный жиклер; 5 — диффузор; 6 — дроссельная заслонка; 7 — регулировочный винт;8— воздушный жиклер; 9 — воздушная заслонка;10— автоматический клапан;11, 12— соответственно нижнее и верхнее отверстия системы холостого хода;13— эмульсионный канал системы холостого хода;14— шток;15— планка;16— седло клапана;17— тяга;

18— клапан;19— соединительная тяга;20, 27— пружины;21— жиклер полной мощности;22— тяга;23— клапан ускорительного насоса;25— колодец ускорительного насоса; 26 — шток ускорительного насоса;28— обратный

клапан;29— поршень

При пуске непрогретого двигателя воздушную заслонку прикрывают, через систему тяг на карбюраторе прикрывается и дроссельная заслонка. При таком положении заслонок даже малая частота вращения коленчатого вала вызывает в смесительной камере значительное разрежение. Вследствие этого топливо начинает вытекать из распылителей главной дозирующей системы, системы холостого хода, и, смешиваясь с небольшим количеством воздуха, образует смесь состава а =

= 0,3—0,5. При первых вспышках в цилиндрах разрежение в карбюраторе резко увеличивается, что может привести к остановке двигателя вследствие забрызгивания топливом свечей зажигания. Поэтому в воздушной заслонке предусмотрены специальные клапаны10,которые открываются при пуске двигателя, обеспечивая необходимое обеднение смеси. Если дроссельная заслонка прикрыта, то при прогреве холодного двигателя, когда непрогретое масло густое, может быть обеспечена минимальная частота вращения коленчатого вала. По мере прогрева двигателя воздушную заслонку открывают, оставляя прикрытой дроссельную.

Система холостого хода(рис. 7.4,а)обеспечивает работу двигателя на малых частотах режима холостого хода, когда нужно небольшое количество смеси, поэтому дроссельную заслонку прикрывают почти полностью. Разрежение в диффузоре при малых расходах воздуха незначительно, нозаметно увеличивается разрежение за дроссельной заслонкой, так как разрежение, создаваемое в цилиндре двигателя, передается в зону распылителей холостого хода. Это приводит к тому, что через жиклер3в каналы системы холостого хода подается топливо. Одновременно для уменьшения разрежения за дроссельной заслонкой в каналы системы холостого хода через жиклер8подается эмульсирующий воздух. В смесительную камеру топливовоздушная эмульсия обычно подается через отверстия11и12.При работе двигателя на малых частотах режима холостого хода нижнее отверстие11,расположенное под дроссельной заслонкой, находится в зоне максимального разрежения. Количество эмульсии, вытекающей в смесительную камеру через это отверстие, регулируется винтом 7. Верхнее отверстие12при этом находится над дроссельной заслонкой, где разрежение значительно меньше, и истечение эмульсии через него незначительно. При смене режима работы двигателя дроссельная заслонка постепенно открывается, разрежение у отверстия11снижается, а у отверстия12— увеличивается, вследствие чего увеличивается истечение эмульсии в смесительную камеру через оба отверстия. Таким образом, устраняются вероятность снижения мощности при переходе на нагрузочные режимы и разрыв подачи топлива из системы холостого хода и главной дозирующей системы.

Экономайзер(рис. 7.4, в) подает дополнительное топливо, обогащая смесь при переходе от режима, при котором достигаются наилучшие экономические показатели двигателя, к режиму полной нагрузки. Привод экономайзера может быть пневматическим или механическим.

На рис. 7.4,вдана схема экономайзера с механическим приводом и параллельным расположением жиклеров.

Требуемое обогащение смеси (10—15%) достигается подачей в смесительную камеру дополнительного количества топлива через жиклер21,возможной только через открытый клапан18,который постоянно с помощью пружины20прижат к седлу16.При переводе двигателя на режим полной нагрузки, что соответствует открытию дроссельной заслонки свыше 80—85%, тяга22,шарнирно связанная с заслонкой через соединительную тягу19и планку15,воздействует на шток14,который открывает клапан18экономайзера, и через жиклер полной мощности21в смесительную камеру подается дополнительное количество топлива, обогащая смесь (а = 0,85—0,90).

Ускорительный насос(рис. 7.4, г) обогащает смесь при резком открытии дроссельной заслонки во время разгона автомобиля, вследствие чего улучшаются его динамические свойства. Ускорительный насос может быть установлен отдельно либо объединен с экономайзером.

В колодце25,сообщающемся с поплавковой камерой через клапан28,установлен поршень29,который через шток26,планку15связан с дроссельной заслонкой. Когда дроссельная заслонка закрыта, поршень находится вверху и через обратный клапан28в колодец25поступает топливо. Поступление топлива из колодца в смесительную камеру перекрывает клапан23.При резком открытии дроссельной заслонки движение передается поршню 29 и в колодце создается давление, которое закрывает обратный клапан28и открывает клапан23,вследствие чего топливо через жиклер24ускорительного насоса впрыскивается в смесительную камеру. Для того чтобы при впрыскивании дополнительного количества топлива обеспечивался оптимальный состав смеси, процесс впрыскивания должен быть затяжным. С этой целью в привод поршня вводят пружину27,которая управляет движением поршня. Количество впрыскиваемого топлива регулируется продолжительностьюактивно-гохода поршня.

При плавном открытии дроссельной заслонки топливо из колодца25вытесняется в поплавковую камеру через зазор между поршнем и колодцем и через обратный клапан28.

В автомобильных двигателях наибольшее распространение получилимногокамерные карбюраторы с падающим потоком,так как они позволяют создать впускную систему с меньшим сопротивлением и, следовательно, увеличить наполнение цилиндров свежим зарядом, что в свою очередь увеличивает мощность двигателя. Многокамерные карбюраторы обеспечивают более равномерное распределение смеси по цилиндрам. Карбюратор располагается на впускном трубопроводе вертикально, что обеспечивает удобную для обслуживания установку воздухоочистителя, крепящегося на впускном патрубке карбюратора. Необходимо отметить, что при такой постановке несколько увеличивается общая высота двигателя, а следовательно, объем подкапотного пространства.

Многокамерные карбюраторы, как правило, эмульсионные с пневматическим торможением истечения топлива, имеют двойной диффузор, балансированную поплавковую камеру и системы, обеспечивающие экономичную работу двигателя на всех рабочих режимах. На двигателях легковых автомобилей применяются многокамерные карбюраторы с последовательным открытием дроссельных заслонок смесительных камер.

Необходимость применения балансированной поплавковой камеры обусловлена тем, что сопротивление воздушного фильтра при эксплуатации вследствие засорения увеличивается, следовательно, может увеличиться перепад давлений между поплавковой камерой и диффузором, что приведет к ускоренному истечению топлива из распылителей, перерасходу топлива и повышению токсичности отработавших газов.

Балансированная поплавковая камера изолирована от атмосферы и специальным каналом соединена с впускным патрубком карбюратора, что исключает влияние сопротивления воздушного фильтра на работу карбюратора.

Применение двойного диффузора улучшает перемешивание и испарение топлива за счет воздуха, подводимого через кольцевую щель между диффузорами при выходе смеси в большой диффузор. Распылители главной дозирующей системы выведены в малый диффузор, где скорость воздушного потока максимальна.

Устройство и принцип работы карбюратора

Автомобильная индустрия не стоит на месте и постоянно совершенствует и модернизирует свои системы. Одной из таковых считается, проверенная временем, система питания, которая подразделяется на два вида: инжекторная и карбюраторная. Последняя значительно устарела относительно первой, однако не изжила себя полностью.

Карбюраторная система главным образом предназначена для подготовки, а затем соединения бензина или солярки с воздухом, для получения обогащенной смеси. После этого система распределяет полученный состав по камерным отсекам двигателя внутреннего сгорания.

Есть две разновидности систем карбюратора: поплавковая и игольчато-мембранная. Существует еще барботажная, но она больше не применяется. Отметим, что в автомеханике используется исключительно поплавковый тип, а вот игольчатый встречается, например, в бензопилах или мотокосах, но активнее всего этот принцип применяется авиапромышленности.

Термин «карбюратор» прекрасно символизирует основное предназначение данного механизма. Оно произошло от слова «carburation», что в переводе с французского означает «смешивать». Именно он стал первым механизмом, созданным для получения топливновоздушной смеси.

Действительно внутри карбюратора запускается процесс соединения кислорода и содержащихся в нем примесей, как правило, это азот и иные газы, плюс бензин или дизельное топливо.

Пропорции соотношения веществ, для оптимальной работы, составляют примерно пятнадцать к одному. Чтобы запустить двигатель внутреннего сгорания нужно больше горючего топлива, примерный расчет десять к одному.

Данные показатели формальны, и при разных обстоятельствах и переменных формула может меняться. Также много зависит от качества самого топлива. По этой причине механизм современного карбюратора сложен и многофункционален.

Чтобы лучше разобраться в строении карбюратора поплавковой модификации, нужно разобрать его основные детали, после чего станет проще разобраться как они между собой взаимодействуют. За всю историю развития машиностроения было разработано много конструктивных решений, они все незначительно отличались друг от друга, но функционально выполняли одинаковые задачи и принцип работы у всех одинаковый.

Из чего состоит стандартный карбюратор

Из чего состоит стандартный карбюратор: 1 — топливопровод; 2 — игольчатый клапан; 3 — отверстие в крышке поплавковой камеры; 4 — распылитель; 5 — воздушная заслонка; 6 — диффузор; 7 — дроссельная заслонка; 8 — смесительная камера; 9 — топливный жиклер; 10 — поплавок; 11 — поплавковая камера.

Современный механизм состоит из четырех основных элементов:

1. Сама камера с поплавком;
2. Жиклер;
3. Распылитель;
4. Диффузор;
5. Дроссельная заслонка.

↑

Поплавковая камера

Полость камеры разделена на два отсека. Первый отсек контролирует наличие и поступление топлива в пределах узла. С её помощью происходит бесперебойное и непрерывное снабжение мотора топливом, независимо от условий. Незамысловатый механизм предусматривает, что внутри камеры находится поплавок, который цепляется за игольчатый клапан, расположенный у начала отверстия канала. Этот процесс обеспечивает подачу бензина из топливного бака.

Поплавковая камера: 1 – поплавок; 2 — ограничитель хода поплавка; 3-регулировка уровня топлива; 4 – уровень топлива в поплавковой камере.

По мере испарения топлива и снижения его уровня, поплавок погружается ниже, а клапан расширяется, за счет чего происходит очередное впрыскивание топлива внутрь полости. Если случается обратный процесс, то поплавок наоборот поднимается, а клапан сужается.

Второй камерный отсек служит для замешивания горючего и воздуха.

Диффузор

Когда бензин и воздушный поток соединяются воедино, то попадают в диффузор. Так как отверстие его очень маленькое, при попадании в него скорость циркуляции смеси увеличивается.

Распылитель

Служит соединительным мостиком между камерными отсеками. Распылитель соприкасается с жиклером и диффузором.

Жиклер

Специальный вставочный механизм, с отверстием посередине. Оно сквозное и имеет определенный диаметр. Именно жиклер отвечает за подачу необходимого количества топлива.

Итак, представим себе процесс. Сначала запускается двигатель, после чего поршень цилиндра начинает давить вниз, создавая разряжение. Из-за этого эффекта происходит усиленное засасывание воздуха при помощи заборника с фильтром, который установлен на карбюраторе.

Дроссельная и воздушная заслонки

Воздушная заслонка помогает следить за уровнем обогащенности горючего. При закрытии прохода случается излишнее обогащение (повышенное содержание смеси), которое влечет остановку работы мотора. Дроссельная заслонка установлена позади диффузора, поэтому перекрывая канал она регулирует скорость движения топливновоздушной массы.

Когда водитель нажимает на акселератор, он таким образом воздействует на дроссель.

Так выглядит упрощенный вариант карбюраторной схемы. Но на самом деле он состоит из множества элементов и сложных механизмов, потому что эксплуатация двигателя происходит в разных условиях климата и рельефа, в зависимости от этого требуется различный состав топлива.

Именно по этой причине у современной поплавковой системы такое многоступенчатое устройство с вспомогательным оборудованием и дополнительными системами. Учитывая эти факторы карбюратор способен приготовить смесь для каждого случая.

Какие еще системные элементы дополняют конструкцию карбюратора?

1. Пусковой механизм;
2. Дозирующий механизм;
3. Система холостого хода;
4. Ускорительный насос;
5. Экономайзер;
6. Эконостат.

Всякий элемент выполняет свою роль для поддержания нормального рабочего состояния агрегата.

Пусковая система карбюратора

Данная система осуществляет впрыск обогащенного горючего в двигательные элементы (цилиндры). Это происходит в момент запуска. Тут ключевую роль играет воздушная заслонка. В консрукциях российского производства, она управляется вручную при помощи рукоятки подсоса, которая выведена внутрь салона. В иностранных моделях используется система автоматизированного запуска, которая независимо контролирует раскрытие воздушной заслонки.

Пусковое устройство карбюратора: 1 — рычаг привода воздушной заслоним; 2 — воздушная заслонка; 3 — тяга; 4 — шток-серьга; 5 -регулировочный винт; 6 — телескопическая тяга; 7 — тяга регулирования положения дроссельной заслонки; 8 — дроссельная заслонка.

Кроме того, система конструкции предусматривает предотвращение поступления переобогащенного питания внутрь цилиндров сразу после запуска. Специально привод сконструирован таким образом, что может выполнять открытие створки чтобы произошло обеднение смеси. Также она связана тягой с дросселем. Это дает возможность при запуске и во время прогрева регулировать уровень раскрытия створок.

Дозирующая система карбюратора

Первостепенная задача этого механизма – обеспечивать нужную дозировку при подаче топливной смеси, независимо от режима работы двигателя в целом. Есть только один режим, при котором дозирующая система отключается. Речь о холостом ходу. При подаче нужной величины топлива, хоть и обедненной в оба цилиндра.

Дозирующая система карбюратора: 1 — воздушный жиклер; 2 — распылитель; 3 — диффузор; 4 — топливный жиклер; 5 — дроссельная заслонка.

Для исключения возможности поступления обогащенной смеси на переходных этапах происходит восполнение недостающей величины воздуха при помощи вливания из распылителя не чистого горючего, а специальной эмульсии, в которой уже содержится необходимое количество кислорода. В большинстве карбюраторных систем, горючее перед тем как попасть в распылитель, проходит через сеть специальных эмульсионных колодцев, которые подмешивают воздух.

Холостой ход

Эта система призвана сделать работу по силовой установке на минимальных оборотах, в момент, когда дроссельная заслонка находится в закрытом состоянии.

Это система канальцев, сквозь которые проходит поток воздуха и вместе с топливом заливается под дроссельную заслонку. В этом случае, смесительная камера не используется, поскольку режим холостого хода производит достаточное количество смеси и наполняет впускной коллектор минуя её. Также эта система имеет дополнительный элемент в виде переходного канала, который должен поддерживать бесперебойную работу во время переключения режимов от холостого хода на средние передачи.

Данная система выполняет функцию по снабжению мотора горючим в тот момент, пока дозирующая система не активна. Именно по этой причине возможна силовая работа установки при пониженных оборотах. При помощи винтов регулировки происходит коррекция пропорциональных составляющих топлива и кислорода на холостых оборотах. В новых моделях автомобилей, чьи производители озабочены экологическим состоянием региона, и следят за уровнем загрязненности выхлопных газов снабжают систему опломбированным винтом регулировки. Не является правдивым утверждение, что подобное изменение смесительного состава вызывает изменение выхлопов при всех возможных вариациях.

Ускорительный насос

Ускорительный насос реализует возможность впрыска нужного количества и состава смеси во время резкого ускорения, когда основная система дозирования не справляется, так как должна обеспечивать функциональную подачу только при медленном раскрытии дроссельной заслонки. Целью насоса является быстрое и своевременное обогащение состава, а это способствует предотвращению «провала» во время ускорения.

Специально для этого сделан канал, со множеством шариковых клапанов, которые снабжены цельной мембраной. Соединительная подводка к клапану идет напрямую от дросселя. Когда происходит спонтанное воздействие на акселератор, шарики расширяются и позволяют клапанному отверстию раскрыться, а мембрана осуществляет выдавливание нужного количества эмульсионной смеси в распылитель, который расположен впереди диффузора.

Экономайзер и эконостат

Экономайзер регулирует производительность мотора, когда это становится жизненнонеобходимым для поддержания работы. Это достигается при помощи подачи обогащенной смеси и дополнительной подаче порции эмульсии напрямую в основание распылителя, но в обход главной дозирующей системы.

Эконостат даёт ДВС возможность по итогу достигать максимальной мощности при работе на повышенных оборотах. Именно для этих целей предназначен данный элемент, обеспечивающий впрыскивание горючего напрямую из поплавковой шахты и мгновенное его распределение перед диффузором.

Это основные и главные детали в системе поплавковых карбюраторов. Кроме вышеперечисленного надо отметить, что в конструкции используется также камера сбалансированного типа. Это нужно для поддержания бензина на нужной отметке, а в камере отсутствует разряжение, для чего она соединена с атмосферой. В случае со сбалансированной камерой происходит стыковка с горловиной карбюратора, за счет чего невозможно попадание инородных веществ при заборе воздуха.

Несмотря на хитрую схему конструкции регулировок карбюратора немного, и все они относятся только к системе холостого хода. Чтобы оптимизировать и стабилизировать её работу в этом режиме, предусмотрены специальные винты: воздушный для количества и топливный для качества (игольчаты). Сквозь имеющееся отверстие поступает горючее.

Игольчатый винт находится внутри канала и передает эмульсию в задроссельный отсек. Чтобы скорректировать количество эмульсии, меняют сечение самого канала при помощи вкручивания или выкручивания, в зависимости от конкретной ситуации.

Слабая сторона карбюратора в том, что его конструкция предусматривает множество жиклеров и каналов, у которых небольшие насечки. По этой причине при использовании механизма по назначению в него попадают различные загрязнения. Они засасываются внутрь вместе с топливом, но не сгорают вместе с ней, а образуют осадок на стенках каналов и жиклеров, тем самым закупоривая их.

Поэтому нужно систематически производить чистку узла. Данная процедура может проводится профессионалами, но можно сделать её самостоятельно, но для этого понадобиться полная разборка узла. После чего необходимо качественное его промыть, просушить либо продуть каналы.

В последние годы индустрия бытовой химии шагнула вперед и появилось множество чистящих составов. Это химические составы, способные при взаимодействии с материей вызывают расщепление различных отложений и смол в каналах. В результате химической реакции вещество попадает в цилиндр, где смешивается с топливом и сгорает. Надо предупредить, что подобный способ очистки подходит исключительно в случае несерьезных засоров. В противном ситуации удалять их придется собственноручно.