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 карбюратораДля 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 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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
§ 4. Устройство и работа карбюратора к-06
Однодиффузорный с горизонтальной смесительной камерой беспо- плавковый карбюратор К-06 (рис. 117) устанавливают на пусковые дви- гатели ПД-10У, ПД-8 и П-350. У него в отличие от других моделей кар- бюраторов поступление в достаточном количестве топлива к жиклерам обеспечивается не поплавком, а диафрагмой 10.
Главное
дозирующее устройство карбюратора
состоит из жиклера-
распылителя 6, топливного
клапана 7 и седла 8 клапана.
В
систему хо-
лостого хода входят
воздушный канал 19, жиклер 17, винт 18, топлив-
ный 14 и эмульсионный 15 каналы и
выходные отверстия 16.
Рис. 116. Схема ускорительного насоса с механи- ческим приводом:
1 — воздушный патрубок; 2
Топливо
в камеру над диафрагмой 10 поступает через штуцер 4, сетчатый фильтр 22 и отверстие седла 21 (клапан 20 открыт). При ра-
боте
двигателя топливо из этой полости
высасывается через жиклер-
распылитель 6, и давле’ние в полости
понижается.
Полость под диафраг-
мой
сообщается балансировочным отверстием
11 с атмосферой. За счет
разницы
давлений в полостях диафрагма прогибается
и нажимает на ко-
нец рычажка 13, преодолевая усилие пружины 5. Топливный клапан 20, укрепленный на
противоположном конце рычажка 13, отходит от седла 21, и топливо поступает в полость над
диафрагмой, заполняя ее. Давле-
ние
выравнивается, и диафрагма возвращается
в первоначальное по-
ложение. Под
действием усилия пружины 5 рычажок 13 также занимает
прежнее
положение и клапан 20 перекрывает доступ топлива
в полость
над диафрагмой.
Рис. 117. Карбюратор К-06:
а — принципиальная схема; б — общий вид: 1 — воздушная заслонка; 2 — диффу- зор; 3 — дроссельная заслонка: 4— шту- цер; 5 — пружина; 6 — жлклер-распылн- тель: 7— топливный клапан; 8— седло клапана: 9 — крышка; 10 — диафрагма; 11 — балансировочное отверстие; 12 — уто- литель; 13 — рычажок; 14 — топливный ка- нал системы холостого хода; 15 — эмуль- сионный канал системы холостого хода; 16 — выходные отверстия системы холо- стого хода:
— регулировочный винт холостого хода;
— воздушный канал системы холосто- го хода; 20 — топливный клапаи; 21 —сел- ло топливного клапана; 22 — фильтр; 23— рычажок ручного управления дроссельной заслонкой; 24 — рычажок управления воз- душной заслонкой: 25 — гайка-барашек; 26 — крышкз патрубка воздушной заслон- ки: 27, 28 — прокладки; 29 — регулировоч- ный винт.
При пуске холодного двигателя дроссельную заслонку 3 открывают полностью, воздушную же заслонку 1 только приоткрывают. Благодаря тому что воздушная заслонка препятствует доступу воздуха в смеситель- ную
камеру, в ней даже при небольшой частоте вращения коленчатого вала создается значительное разрежение, под действием которого из жиклера-распылителя 6 высасывается топливо, а из отверстий 16 — эмульсия. При этом образуется богатая смесь.Карбюратор снабжен утолителем 12, облегчающим пуск двигателя. Нажав на утолитель, принудительно прогибают диафрагму и заполняют топливом полость над ней.
Пуск прогретого двигателя аналогичен пуску холодного, с тем лишь отличием, что воздушную заслонку не закрывают.
При
работе двигателя на холостом ходу качество смеси регулируют
винтом 18, ввертывая
который, смесь обогащают, вывертывая —
обед-
няют.
Минимальную устойчивую
частоту вращения коленчатого вала
двигателя
на холостом ходу устанавливают винтом 29.
При работе двигателя с нагрузкой дроссельная заслонка 5 открыта поэтому разрежение в диффузоре 2 весьма велико. Оно вызывает исте- чение топлива из жиклера-распылителя 6. В это время у выходных от- верстий 16 системы холостого хода разрежение настолько мало, что топ- ливо через жиклер 17 не поступает.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя раз- режение в диффузоре усиливается, но количество топлива, поступающе-
го
из жиклера-распылителя 6, уменьшается.
Это происходит вследствие
того, что
через каналы 19, 14 и жиклер 17 в полость
над диафрагмой
подсасывается воздух,
благодаря чему снижается разрежение у
жикле-
ра-распылителя 6. Таким образом,
с возрастанием частоты вращения
ко-
ленчатого вала двигателя смесь
не обогащается.
Карбюраторы с впрыском под давлением и автоматический контроль смеси
Карбюраторы с впрыском под давлением
Карбюраторы с впрыском под давлением заметно отличаются от карбюраторов поплавкового типа, поскольку они не имеют вентилируемой поплавковой камеры или всасывающего датчика от нагнетательного сопла, расположенного в трубке Вентури. Вместо этого они обеспечивают топливную систему под давлением, которая закрыта от топливного насоса двигателя до нагнетательного сопла. Трубка Вентури служит только для создания перепада давления для регулирования количества топлива, поступающего в дозирующую форсунку, пропорционально потоку воздуха, поступающему в двигатель.
Типовой инжекторный карбюратор
Инжекторный карбюратор представляет собой гидромеханическое устройство, использующее замкнутую систему подачи топлива от топливного насоса к нагнетательному соплу. Он дозирует топливо через неподвижные форсунки в соответствии с массовым расходом воздуха через корпус дроссельной заслонки и выпускает его под избыточным давлением.
| Рисунок 1. Карбюратор нагнетательного типа |
На рисунке 1 показаны только основные детали карбюратора нагнетательного типа. Обратите внимание на два небольших прохода, один из которых ведет от воздухозаборника карбюратора к левой стороне гибкой диафрагмы, а другой — от горловины Вентури к правой стороне диафрагмы.
Когда воздух проходит через карбюратор в двигатель, давление справа от диафрагмы снижается из-за падения давления в горловине Вентури. В результате диафрагма смещается вправо, открывая топливный клапан. Затем давление от насоса с приводом от двигателя нагнетает топливо через открытый клапан к нагнетательному соплу, где оно распыляется в воздушный поток. Расстояние, на которое открывается топливный клапан, определяется разностью двух давлений, действующих на диафрагму.
Эта разница в давлении пропорциональна потоку воздуха через карбюратор. Таким образом, объем воздушного потока определяет скорость сброса топлива.
Карбюратор с впрыском под давлением представляет собой сборку следующих узлов:
- Корпус дроссельной заслонки
- Автоматический контроль смеси
- Блок регулятора
- Блок управления подачей топлива (некоторые оснащены адаптером)
Корпус дроссельной заслонки 709060 Корпус дроссельной заслонки содержит дроссельные клапаны, главную трубку Вентури, наддувную трубку Вентури и ударные трубы. Весь воздух, поступающий в цилиндры, должен проходить через корпус дроссельной заслонки; следовательно, это воздушное контрольно-измерительное устройство. Расход воздуха измеряется по объему и весу, чтобы можно было добавить необходимое количество топлива для удовлетворения требований двигателя при любых условиях.
Когда воздух проходит через трубку Вентури, его скорость увеличивается, а давление уменьшается (принцип Бернулли).
Это низкое давление сбрасывается на сторону низкого давления воздушной диафрагмы [Рисунок 2, камера B] в узле регулятора. Ударные трубки измеряют давление воздуха на входе в карбюратор и направляют его на автоматический регулятор смеси, который измеряет плотность воздуха. От автоматического управления смесью воздух направляется на сторону высокого давления воздушной диафрагмы (камера А). Перепад давления в двух камерах, действующий на воздушную диафрагму, известен как сила дозирования воздуха, которая открывает топливный тарельчатый клапан.
| Рис. 2. Блок регулятора |
Корпус дроссельной заслонки управляет потоком воздуха с помощью дроссельных заслонок. Дроссельные клапаны могут быть прямоугольными или дискообразными, в зависимости от конструкции карбюратора. Клапаны смонтированы на валу, который через рычажный механизм соединен с клапаном холостого хода и с дроссельной заслонкой в кабине.
Ограничитель дроссельной заслонки ограничивает ход дроссельной заслонки и имеет регулировку, которая устанавливает скорость холостого хода двигателя.
Блок регулятора
Регулятор представляет собой управляемый диафрагмой блок, разделенный на пять камер и содержащий две регулирующие диафрагмы и узел тарельчатого клапана. [Рисунок 2] В камере А регулируется давление воздуха на входе от воздухозаборника. В камере B давление Вентури наддува. В камере C находится измеренное давление топлива, регулируемое нагнетательным соплом или клапаном подачи топлива. В камере D находится неизмеряемое давление топлива, регулируемое открытием тарельчатого клапана. В камере E находится давление топливного насоса, регулируемое предохранительным клапаном топливного насоса. Узел тарельчатого клапана соединен штоком с двумя главными регулирующими диафрагмами. Блок регулятора предназначен для регулирования давления топлива на стороне впуска дозирующих жиклеров в блоке управления подачей топлива.
Это давление регулируется автоматически в зависимости от массового расхода воздуха на двигатель.
Топливный фильтр карбюратора, расположенный на входе в камеру E, представляет собой мелкоячеистое сито, через которое должно проходить все топливо, попадающее в камеру D. Фильтр необходимо снимать и чистить через определенные промежутки времени.
Ссылаясь на рис. 2, предположим, что при заданном расходе воздуха в фунтах/ч через корпус дроссельной заслонки и трубку Вентури в камере B устанавливается отрицательное давление 1/4 фунта на кв. дюйм. Это приводит к перемещению узла диафрагмы и тарельчатого клапана в направление открытия тарельчатого клапана, позволяющее большему количеству топлива попасть в камеру D. Давление в камере C поддерживается постоянным на уровне 5 фунтов на квадратный дюйм (10 фунтов на квадратный дюйм на некоторых установках) с помощью нагнетательного сопла или клапана подачи топлива на крыльчатку. Таким образом, узел диафрагмы и тарельчатый клапан перемещаются в направлении открытия до тех пор, пока давление в камере D не станет равным 5 1/4 фунтов на квадратный дюйм.
При этих давлениях существует сбалансированное состояние узла диафрагмы с перепадом давления 1/4 фунта на квадратный дюйм на форсунках в блоке управления подачей топлива (автоматическое обогащение или автоматическое обеднение).
Если давление в форсунке (давление в камере C) повышается до 5 1/2 фунтов на кв. Перепад 1/4 фунта на кв. дюйм между камерами C и D восстанавливается, а перепад давления на дозирующих форсунках остается прежним.
Если давление топлива на входе увеличивается или уменьшается, поток топлива в камеру D имеет тенденцию к увеличению или уменьшению с изменением давления, вызывая аналогичное изменение давления в камере D. Это нарушает ранее установленное состояние равновесия, и тарельчатый клапан и узел диафрагмы реагируют на это движением, увеличивая или уменьшая поток, чтобы восстановить давление на уровне перепада 1/4 фунта на квадратный дюйм.
Поток топлива изменяется, когда пластины управления смесью перемещаются из режима автоматического обеднения в режим автоматического обогащения, тем самым выбирая другой набор форсунок или отключая одну или две из системы.
Когда положение смеси изменяется, узел диафрагмы и тарельчатого клапана перемещается для поддержания установленного перепада давления в 1/4 фунта на кв. дюйм между камерами C и D, поддерживая установленный перепад давления между форсунками. При малой мощности (малые воздушные потоки) разности давлений, создаваемых наддувом Вентури, недостаточно для последовательного регулирования подачи топлива. Поэтому в регулятор встроена пружина холостого хода, показанная на рис. 2. Когда тарельчатый клапан перемещается в закрытое положение, он контактирует с пружиной холостого хода. Пружина удерживает тарельчатый клапан достаточно далеко от седла, чтобы обеспечить подачу большего количества топлива, чем необходимо для работы на холостом ходу. Эта потенциально переобогащенная смесь регулируется клапаном холостого хода. На холостом ходу клапан холостого хода ограничивает подачу топлива до необходимого количества. На более высоких скоростях он выводится из топливного канала и не имеет дозирующего действия.
В этих карбюраторах предусмотрены системы вентиляции для удаления паров топлива, создаваемых топливным насосом, тепла в моторном отсеке и перепада давления на тарельчатом клапане. Пароотводчик расположен во впускном отверстии для топлива (камера E) или, на некоторых моделях карбюраторов, в обеих камерах D и E.
Пароотводчик работает следующим образом. Когда воздух поступает в камеру, в которой установлен пароотвод, воздух поднимается к верхней части камеры, вытесняя топливо и понижая его уровень. Когда уровень топлива достигает заданного значения, поплавок (который плавает в топливе) отрывает клапан отвода паров от его седла, позволяя парам из камеры выйти через седло отвода паров, его соединительную линию и обратно в топливный бак. топливный бак.
Если клапан выпуска паров заедает в закрытом положении или вентиляционная линия от клапана выпуска паров топлива к топливному баку засоряется, действие по удалению паров прекращается.
Это вызывает накопление пара внутри карбюратора до такой степени, что пар проходит через дозирующие жиклеры вместе с топливом. При заданном размере дозирующего жиклера карбюратора дозирование паров снижает количество дозируемого топлива. Это приводит к обеднению топливно-воздушной смеси, обычно с перерывами.
Если клапан отвода паров заедает в открытом положении или поплавок отвода паров наполняется топливом и опускается, через вентиляционную линию происходит непрерывный поток топлива и паров. Важно обнаружить это состояние, так как поток топлива из карбюратора в топливный бак может привести к переполнению бака и, как следствие, к повышенному расходу топлива.
Чтобы проверить систему вентиляции, отсоедините линию выпуска паров в том месте, где она крепится к карбюратору, и включите подкачивающий топливный насос, наблюдая за патрубком выпуска паров на карбюраторе. Переведите регулятор смеси карбюратора в положение автообогащения; затем верните его на отсечку холостого хода.
При включении подкачивающего топливного насоса должен быть первоначальный выброс топлива и воздуха, за которым следует отключение с не более чем постоянным капанием из вентиляционного соединения. Установки с фиксированным стравливанием из камеры D, соединенной с отводом паров на входе топлива короткой внешней линией, должны показывать первоначальный выброс топлива и воздуха, за которым следует продолжающаяся небольшая струя топлива. Если потока нет, клапан заедает в закрытом состоянии; если есть устойчивый поток, он залипает.
Блок управления подачей топлива
Блок управления подачей топлива крепится к узлу регулятора и содержит все дозирующие форсунки и клапаны. [Рисунок 3] Клапаны обогащения холостого хода и мощности вместе с пластинами управления смесью выбирают комбинации струй для различных настроек (т. е. автоматическое обогащение, автоматическое обеднение и отсечка на холостом ходу).
Рисунок 3. Блок управления подачей топлива |
Блок управления подачей топлива предназначен для измерения и регулирования подачи топлива к нагнетательному соплу. Базовый блок состоит из трех форсунок и четырех клапанов, расположенных последовательно, параллельно и последовательно-параллельно. [Рисунок 3] Эти форсунки и клапаны получают топливо под давлением из блока регулятора, а затем дозируют топливо по мере его поступления к нагнетательному соплу. Клапан ручного управления смесью регулирует подачу топлива. Используя форсунки подходящего размера и регулируя перепад давления в форсунках, нужное количество топлива подается к нагнетательному соплу, обеспечивая желаемое соотношение топливо/воздух при различных настройках мощности. Следует помнить, что давление на входе в форсунки регулируется блоком регулятора, а давление на выходе – напорным соплом.
Форсунки в основном блоке управления подачей топлива: форсунка автоматического обеднения, форсунка автоматического обогащения и форсунка обогащения.
Базовый расход топлива — это топливо, необходимое для работы двигателя на обедненной смеси, и измеряется автоматически обедненным жиклером. Жиклер автоматического обогащения добавляет достаточное количество топлива к основному потоку, чтобы получить немного более богатую смесь, чем смесь наилучшей мощности, когда ручное управление смесью находится в положении автоматического обогащения.
Четыре клапана в основном блоке управления подачей топлива:
- Клапан холостого хода
- Клапан обогащения
- Клапан заполнения регулятора
- Ручной регулятор смеси
Эти клапаны выполняют следующие функции:
- Игольчатый клапан холостого хода измеряет топливо только в диапазоне холостого хода. Это круглый контурный игольчатый клапан или цилиндрический клапан, включенный последовательно со всеми остальными дозирующими устройствами основного блока управления топливом. Игольчатый клапан холостого хода соединен рычажным механизмом с валом дроссельной заслонки, так что он ограничивает подачу топлива при низких настройках мощности (диапазон холостого хода).
- Ручной регулятор смеси представляет собой поворотный дисковый клапан, состоящий из круглого неподвижного диска с портами, ведущими от жиклера автоматического обеднения, жиклера автоматического обогащения, и двух вентиляционных отверстий меньшего размера. Другая вращающаяся часть, напоминающая лист клевера, удерживается на неподвижном диске за счет натяжения пружины и вращается над отверстиями в этом диске с помощью рычага ручного управления смесью. Все порты и вентиляционные отверстия закрыты в положении отсечки на холостом ходу. В режиме автоматического обеднения порты жиклера автоматического обеднения и два вентиляционных отверстия открыты. Порт автообогащающей струи в этом положении остается закрытым. В автоматическом режиме все порты открыты. Положения клапанной пластины показаны на рис. 4. Три положения рычага ручного управления смесью позволяют выбрать обедненную смесь или богатую смесь или полностью остановить подачу топлива. Положение выключения холостого хода используется для запуска или остановки двигателя. Во время запуска топливо подается праймером.
Во время запуска топливо подается праймером. Рисунок 4. Пластинка управления ручной смеси. блок регулятора с дозированным давлением топлива. При отключении на холостом ходу плоская часть кулачка совпадает со штоком клапана, и пружина закрывает клапан. Это позволяет перекрыть подачу топлива в камеру C и, таким образом, обеспечить надежное отключение холостого хода. В этот момент форсунка обогащения топлива берет на себя дозирование и дозирует топливо во всем диапазоне мощностей. Карбюратор регулирует подачу топлива, изменяя два основных фактора. Блок управления подачей топлива, действуя как редукционный клапан, определяет дозирующее давление в ответ на дозирующие силы. Блок регулятора, по сути, изменяет размер отверстия, через которое дозирующее давление нагнетает топливо. Основной закон гидравлики состоит в том, что количество жидкости, проходящей через отверстие, зависит от размера отверстия и перепада давления на нем. Внутренние автоматические устройства и контроль смеси действуют вместе, чтобы определить эффективный размер дозирующего канала, через который проходит топливо. Автоматический контроль смеси (AMC)Блок автоматического контроля смеси состоит из узла сильфона, калиброванной иглы и седла. [Рисунок 5] Целью автоматического управления смесью является компенсация изменений плотности воздуха из-за изменений температуры и высоты над уровнем моря.
|
Внутренние устройства, фиксированные форсунки и клапан обогащения с регулируемой мощностью не подлежат прямому внешнему управлению.
Скорость, с которой воздух просачивается через этот выпуск, примерно такая же на большой высоте, как и на уровне моря. Поскольку коническая игла ограничивает поток воздуха в камеру А, давление на левой стороне воздушной диафрагмы уменьшается. В результате тарельчатый клапан перемещается к своему седлу, уменьшая расход топлива, чтобы компенсировать уменьшение плотности воздуха. Автоматический регулятор смеси можно снять и очистить, если не нарушена свинцовая пломба в месте регулировки.
Хотя карбюраторы обычно не используются в современных версиях квадроциклов, они по-прежнему популярны среди владельцев, которые не возражают против частой настройки своих автомобилей или квадроциклов. Но как работает карбюратор квадроцикла?
Однако большинство этих механических устройств работают по одному и тому же основному принципу: смешивание воздуха и топлива способствует сгоранию и, следовательно, питанию двигателя.
В результате карбюраторному двигателю потребуется жиклер холостого хода, чтобы предотвратить остановку двигателя после закрытия дроссельной заслонки.
