Главная дозирующая система карбюратора

Г л а в н о й дозирующей системой карбюратора принято называть систему, участвующую в приготовлении и подаче топливно-воздушной смеси на всех режимах, исключая холостой ход.

С ростом нагрузки горючую смесь необходимо обеднять. Для получения горючей смеси необходимого состава при работе двигателя на средних нагрузках этот состав необходимо корректировать.

В карбюраторах нашел применение способ компенсации состава горючей смеси уменьшением разрежения у топливного жиклера, рассмотренный ниже. На рисунке 2.1.4 изображена схема главной дозирующей системы карбюратора с уменьшением разрежения у жиклера (с пневматическим торможением топлива), где H и ∆h – характерные перепады уровней. Топливо из поплавковой камеры через главный топливный жиклер 1 попадает в камеру 2, а из нее через распылитель 5 в диффузор. С камерой 2 соединен воздушный колодец 3, который через воздушный жиклер 4 сообщается с атмосферой. При не работающем двигателе в воздушном колодце устанавливается уровень топлива, одинаковый с уровнем в поплавковой камере. На работающем двигателе разрежение в диффузоре через распылитель 5 передается к главному жиклеру 1 и уровень топлива в воздушном колодце понижается. Вследствие поступления воздуха в воздушный колодец 3 через воздушный жиклер 4 разрежение у топливного жиклера уменьшается. Попадающий в воздушный колодец воздух подмешивается к топливу и образует с ним эмульсию. За счет этого происходит обеднение горючей смеси. Простота конструкции и компактность, хорошее распыливание топлива и высокие стабильность и надежность работы обеспечили широкое распространение данного способа компенсации смеси.

Вспомогательные устройства карбюраторов

Главная дозирующая система карбюратора приготавливает смесь необходимого состава только на средних нагрузках при установившемся режиме работы двигателя. Карбюратор, имеющий только одну такую дозирующую систему, отрегулированную на экономичную работу двигателя, не обеспечивает получения максимальной мощности при полном открытии дроссельной заслонки, надежной работы двигателя на холостом ходу при минимальной частоте вращения n, а также его хорошей приемистости и на-

дёжного пуска при различных температурах окружающей среды.

Для устранения указанных недостатков карбюратор снабжают специальными вспомогательными устройствами: экономайзером, эконостатом, ускорительным насосом, системами холостого хода и пуска. Кроме того, карбюраторы, устанавливаемые на грузовые автомобили, часто имеют ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя. Карбюраторы двигателей автомобилей, работающих в высокогорных условиях, могут быть оборудованы высотными корректорами, предотвращающими чрезмерное обогащение горючей смеси при подъеме над уровнем моря.

Экономайзер карбюратора представляет собой устройство, обогащающее горючую смесь до состава, необходимого для получения максимальной мощности при полном или близком к нему открытии дроссельной заслонки

Действие экономайзера основано на изменении сопротивления топливной системы при помощи особого клапана, открывающегося при положении дроссельной заслонки, близком к полному открытию. Во всех случаях дополнительное количество топлива подается в смесительную камеру или через главную дозирующую систему, либо через отдельный распылитель. Подача дополнительного количества топлива производится через жиклер экономайзера, устанавливаемый параллельно или последовательно с главным жиклером. При параллельной установке жиклера экономайзера и главного жиклера топливо подводится в распылитель при открытом клапане экономайзера сразу через два жиклера: главный и жиклер экономайзера. В этом случае сечение главного жиклера подбирают так, чтобы на средних нагрузках, когда клапан закрыт, получалась смесь экономичного состава. Через жиклер экономайзера подается дополнительное количество топлива, необходимое для обогащения смеси. Суммарная подача топлива при полном открытии дроссельной заслонки должна быть такой, чтобы состав смеси обеспечивал получение максимальной мощности.

При последовательной установке жиклера экономайзера и главного жиклера топливо из поплавковой камеры проходит последовательно через жиклер главной дозирующей системы и жиклер полной мощности (с бо́ль-шим, чем первый, проходным сечением). Когда дроссельная заслонка открывается полностью, клапан экономайзера тоже открывается, и часть топлива, минуя жиклер главной дозирующей системы, через жиклер полной мощности поступает в распылитель. Сопротивление потоку топлива уменьшается, расход топлива увеличивается и смесь обогащается.

Привод клапана экономайзера может быть пневматическим или механическим. Наиболее распространен последний.

Момент включения экономайзера с пневматическим приводом определяется разрежением за дроссельной заслонкой. Открытие клапана осуществляется поршневым или диафрагменным устройством. Отличительная особенность рассматриваемого экономайзера − он включается в работу не при одном и том же положении дроссельной заслонки, а при различных, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Эконостат представляет собой отдельную систему, включающую топливный жиклер и распылитель, а иногда, кроме того, воздушный и эмульсионный жиклеры.

Ускорительный насос. При необходимости быстрого увеличения мощности для увеличения количества поступающей в цилиндры смеси ,резко открывают дроссельную заслонку. При этом происходит заметное обеднение смеси, приемистость двигателя ухудшается. В отдельных случаях обеднение смеси может быть настолько значительным, что двигатель может перестать работать.

Резкое открытие дроссельной заслонки сопровождается увеличением разрежения в диффузоре карбюратора и приводит к повышению расходов топлива и воздуха. Расход воздуха растет быстрее расхода топлива, в результате чего горючая смесь обедняется. Для предотвращения обеднения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки в карбюраторах применяется специальное устройство – ускорительный насос, подающий дополнительное количество топлива на указанных режимах. Ускорительные насосы могут иметь механический или пневматический приводы. Нередко их привод объединяют с экономайзером. Опыты показывают, что впрыск топлива насосом-ускорителем должен продолжаться в течение 1÷2с. Для получения такой затяжной подачи топлива в приводе к поршню ускорительного насоса установлена пружина.

Система холостого хода. Дроссельная заслонка при работе двигателя на холостом ходу (ХХ) с минимальной частотой вращения n_min почти полностью закрыта, и разрежение в диффузоре уменьшается до нескольких миллиметров водяного столба. Подача топлива через распылитель главной дозирующей системы прекращается.

Для получения смеси, обеспечивающей устойчивую работу двигателя на ХХ при n_min, используется разрежение за дроссельной заслонкой.

Топливо в систему холостого хода обычно поступает через топливный жиклер главной дозирующей системы. После прохождения топлива через топливный жиклер холостого хода к нему, пройдя через воздушный жиклер холостого хода, подмешивается воздух, образуя эмульсию (смесь топлива с воздухом).

При работе двигателя на режиме ХХ при n_min к эмульсии дополнительно подмешивается воздух через отверстие, расположенное выше кромки дроссельной заслонки, после чего эмульсия поступает в задроссельное пространство через регулируемое винтом качества смеси проходное сечение, выходящее в задроссельное пространство отверстия. Назначение верхнего отверстия (отверстия переходной системы) – не допустить переобеднения смеси в первые моменты открывания дроссельной заслонки при переходе от n_min ХХ к большей частоте вращения, способствуя плавному началу движения транспортного средства.

По мере открывания дроссельной заслонки оба отверстия оказываются в зоне больших разрежений. Подача воздуха через верхнее отверстие прекращается. Эмульсия поступает через оба отверстия, что обеспечивает состав смеси в количестве, необходимом для плавного перехода с режима n_min ХХ к работе при большей частоте вращения как без нагрузки, так и с нагрузкой. Регулировочным винтом качества смеси и упорным винтом, ограничивающим закрытие дроссельной заслонки при работе двигателя на ХХ при n_min, регулируют устойчивую минимальную частоту вращения холостого хода.

Пусковое устройство. При пуске холодного двигателя скорость воздуха в диффузоре карбюратора незначительна и вытекающее из распылителя топливо плохо распыливается и испаряется. По этой причине и отсутствия подогрева топлива от стенок, значительное количество его оседает на стенках впускного коллектора в виде плёнки. Истинный коэффициент , соответствующий доле легких фракций бензина, успевающих испарится при таких неблагоприятных условиях, высок, и горючая смесь часто оказывается невоспламеняемой. Чтобы она воспламенялась, необходимо уменьшить усредненное значение α, тогда состав смеси – по легким фракциям – окажется оптимальным, обеспечивающим ее надежное воспламенение.

Наиболее распространённым пусковым устройством карбюраторов является воздушная заслонка, устанавливаемая во входном патрубке. Во время пуска двигателя она вручную или автоматически прикрывается, вследствие чего разрежение в диффузоре значительно возрастает, интенсивность истечения топлива через жиклёры увеличивается и горючая смесь обогащается. При полностью закрытой воздушной заслонке дроссельная заслонка автоматически через специальные тяги открывается на определённый угол. Когда двигатель запустился с прикрытой воздушной заслонкой, ее проходное сечение автоматически увеличивается с помощью дополнительных устройств – с целью предотвращения переобогащения горючей смеси.

Уровень топлива в поплавковой камере, во избежание самопроизвольного истечения топлива при неработающем двигателе, особенно при остановке транспортного средства на уклоне, рекомендуется устанавливать ниже кромки выходного отверстия распылителя в пределах 5 – 8 мм.

Давление в поплавковой камере поддерживается с помощью отверстия, которое открывается во входной канал карбюратора. Это делается для того, чтобы избежать возможность излишнего подсоса топлива и обогащения смеси при частичном засорении воздушного фильтра, так как в полости поплавковой камеры устанавливается давление, равное давлению во входном патрубке карбюратора. Поплавковая камера при этом называется уравновешенной или балансированной, в отличие от несбалансированной, когда отверстие открывается в атмосферу. Расход топлива из поплавковой камеры дозируется калиброванным отверстием в специальной пробке-жиклере. Для поддержания в поплавковой камере постоянного уровня топлива служит поплавок с запорной иглой.

Регулирование количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, осуществляется дроссельной заслонкой. Чтобы добиться хорошего перемешивания топлива с воздухом, струйку топлива, вытекающего из распылителя, необходимо раздробить на мелкие капли. Распад струи на капли начинается при относительной скорости воздуха относительно струи 5 м/с, а полный распад при скорости 25÷30 м/с. С целью повышения скорости воздуха у распылителя применяют диффузоры двойные и даже тройные.

Основу любых карбюраторов составляют главный воздушный канал и поплавковая камера. Оба эти элементы, как правило, объединяются с дозирующими и другими устройствами.

Главный воздушный канал состоит из двух частей: входного патрубка

“а” и смесительной камеры “б”. Автомобильные карбюраторы часто выполняют состоящими из двух камер, объединенных в одном корпусе. В зависимости от порядка вступления в работу камер различают карбюраторы с параллельной или последовательной работой камер. Карбюраторы с параллельной работой камер устанавливают на двигателях с большим числом цилиндров ( 6 и более). Каждая камера служит для приготовления смеси для отдельной группы цилиндров и представляет собою отдельный карбюратор со всеми системами.

Карбюраторы с последовательной работой камер применяются в двигателях легковых автомобилей с целью улучшения их экономичности при сохранении высокой мощности. При малых открытиях дроссельной заслонки работает основная камера, что обеспечивает достаточно высокую скорость движения заряда в диффузоре и качественное смесеобразование. При переходе на полные нагрузки открывается дроссельная заслонка дополнительной камеры, увеличивается количество смеси без существенного роста сопротивления движению свежего заряда.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение карбюратора? Назвать его основные системы и устройства и их назначение.

2. Характеристика карбюратора. Какие составы приготовляемой смеси обеспечивают получение наибольшей мощности и наименьшего расхода топлива при полном открытии дроссельной заслонки? На основании каких характеристик устанавливаются такие составы?

С использованием раздаточных материалов и разных моделей карбюраторов легковых и грузовых автомобилей отечественного производства рассмотреть конструктивное выполнение и работу систем карбюраторов: пуска, главную дозирующую, систему холостого хода, ускорительный насос, экономайзер, эконостат, переходную систему.

Ниже приведены в качестве примеров выполнения конструкции наиболее характерных и распространенных карбюраторов.

Карбюратор ВАЗ 2105. Карбюратор двигателя 2105 устанавливается на моделях одноименных автомобилей. Он включает в себя (рис. 2.1.5) корпус 42, крышку 15, корпус дроссельных заслонов 37.В них находятся :поплавковая камера 27 с поплавком 26 и игольчатым клапаном 24; первичная I и вторичная II смесительные камеры с дроссельными заслонками 34 и 35;малыми 16 и большими диффузорами главными дозирующими системами. Первичная камера имеет также пусковое устройство 22, систему холостого хода, экономайзер принудительного холостого хода с электронным управлением, ускорительный насос 2 с механическим приводом и золотниковое устройство вентиляции картерного пространства. Главные дозирующие системы обеих камер имеют воздушные жиклеры 7 и 18 , топливный жиклер главной дозирующей системы 29. Система холостого хода имеет два переходных отверстия в камере I, которая обеспечивает плавный переход от работы в режиме холостого хода к приему нагрузки (плавное без рывков трогание с места). Для плавного включения в работу вторичной камеры служит переходная система 35 во вторичной камере.

Ускорительный насос диафрагменного типа 2 обеспечивает дополни-тельную подачу топлива через распылитель 14 при резком открытии дроссельной заслонки. Топливо, вытесняемое диафрагмой 2, проходит через топливный жиклер 41, поднимает нагнетательный клапан топливного насоса 13, выполненный в виде шарика, и через распылитель 14 впрыскивается в первичную камеру. Для обогащения топливовоздушной смеси на мощностных режимах двигателя служит эконостат. Он включает топливный жиклер 6, воздушный жиклер 4, эмульсионный жиклер 8, распылитель 9, выведенный в малый диффузор вторичной камеры.

Карбюратор оборудован экономайзером принудительного холостого хода (ЭПХХ) с электронным управлением по частоте вращения коленчатого вала. Экономайзер отключает подачу горючей смеси через систему холостого хода на режиме принудительного холостого хода двигателя, когда отпущена педаль управления дроссельными заслонками, а сцепление не выключено.На режиме принудительного холостого хода в цилиндрах двигателя увеличивается количество остаточных газов, уменьшается наполнение цилиндра свежей смесью, рабочая смесь плохо воспламеняется, увеличивается выброс в атмосферу не полностью сгоревшего топлива, а в отработавших газах увеличивается содержания токсичных веществ.

ЭПХХ состоит из корпуса, в котором находится диафрагма с иглой 33 и регулировочный винт 32. Рабочая полость экономайзера через шланг 31 соединена с пневматическим клапаном, имеющим электронный блок управления. На режиме принудительного холостого хода дроссельные заслонки 34 и 35 закрыты, а частота вращения коленчатого вала превышает частоту вращения на холостом ходу. Пневматический клапан закрывается, разрежение в шланге 31 и в рабочей полости экономайзера уменьшается и

под действием разряжения игла 33 перемещается и перекрывает выход смеси в задроссельное пространство. В результате этого уменьшается расход топлива и токсичность ОГ.

Карбюратор 2108. Карбюратор двигателя 2108 (рис. 2.1.6) состоит из корпуса 43 и крышки 44. В них размещены поплавковая камера 16 с поплавком 24 и игольчатым клапаном 17, первичная I и вторичная II смесительные камеры, а также все системы и устройства карбюратора, обеспечивающие приготовление горючей смеси при различных режимах работы двигателя. Карбюратор оборудован блоком подогрева 3, через который циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя, системой отсоса картерных газов, включающей патрубок 36 и калиброванное отверстие, системой обратного слива части топлива из карбюратора в топливный бак, включающей патрубок 18 и калиброванное отверстие. Он имеет блокировку вторичной камеры, которая не допускает открывание дроссельной заслонки вторичной камеры на любом режиме работы двигателя, когда воздушная заслонка открыта не полностью. Это исключает вступление в работу вторичной камеры при не полностью прогретом двигателе. Топливо поступает в карбюратор через патрубок 20 и фильтр 19. Патрубок 37 позволяет производить отбор разряжения из впускного патрубка для работы вакуумного регулятора угла опережения зажигания. Главные дозирующие системы (ГДС) первичной и вторичной камер включают в себя главные топливные жиклеры 38 и 28, эмульсионные колодцы с эмульсионными трубками 39 и 27,главные воздушные жиклеры 6 и 14, распылители 9 и 12.При открывании дроссельной заслонки 32 первичной камеры топливо из поплавковой камеры 16 через главный топливный жиклер (ГТЖ) 38 поступает в эмульсионный колодец. В нем топливо смешивается с воздухом, выходящим из отверстий эмульсионной трубки 39 ,в которые воздух поступает через главный воздушный жиклер (ГВЖ) 6.Эмульсия через распылитель 9 поступает в малый и большой диффузоры

первичной камеры и перемешивается с воздухом, проходящим через диффузоры, где и образуется горючая смесь. ГДС вторичной камеры работает аналогично ГДС первичной камеры. Дроссельная заслонка 30 вторичной камеры связана механически с дроссельной заслонкой 32 первичной камеры таким образом, что начинает открываться, когда дроссельная заслонка первичной камеры будет открыта на 2/3 своей величины. На средних нагрузках работает главным образом первичная камера. Пусковое устройство состоит из воздушной заслонки 8 и связанного с ней пневматического элемента 1. Воздушная заслонка через шток 2 соединена с диафрагмой пневматического элемента и находится под воздействием возвратной пружины. При пуске холодного двигателя дроссельная заслонка 32 первичной камеры приоткрывается. При этом возвратная пружина, воздействуя на рычаг

оси воздушной заслонки, удерживает ее в открытом положении. Количество воздуха, поступающего в первичную камеру, уменьшается, разряжение в диффузорах возрастает, и топливо, вытекая из распылителя 9, обеспечивает образование горючей смеси. Каналу 3 в пневматический элемент 1. Его диафрагма прогибается и через шток 2 приоткрывает воздушную заслонку, обеспечивая доступ необходимого количества воздуха, а возвратная пружина воздушной заслонки растягивается. Следовательно, при пуске холодного двигателя и его прогреве воздушная заслонка автоматически устанавливается в положение, исключающее чрезмерное обогащение или обеднение горючей смеси. По мере прогрева двигателя воздушная заслонка открывается полностью через тросовый привод рукояткой управления пускового устройства, находящегося под панелью приборов.

Система холостого хода включает в себя: топливный канал, берущий начало из эмульсионного колодца первичной камеры; топливный жиклер 5, воздушный жиклер 7, эмульсионный канал; винт качества (состава) смеси 35, винт количества смеси; выходное отверстие 33. На режиме холостого хода дроссельная заслонка 32 приоткрыта. При это переходная щель 31 системы холостого хода находится над верхней кромкой дроссельной заслонки. Воздушная заслонка открыта полностью. Под действием разрежения топливо из эмульсионного кольца через канал поступает к топливному жиклеру 5, холостого хода, где перемешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 7 холостого хода. Полученная эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через переходную щель 31, и выходит под дроссельную заслонку 32 через отверстие 33. Щель 31, расположенная над дроссельной заслонкой, обеспечивает поступление эмульсии под дроссельную заслонку для плавного перехода с холостого хода на частичные нагрузки. При работе двигателя на холостом ходу качество смеси регулируется винтом 35, а количество – винтом количества смеси, при завертывании которого дроссельная заслонка 32 приоткрывается. При включении зажигания отключается электромагнитный клапан 4. Его игла под действием пружины запирает топливный жиклер 4 и исключает работу системы холостого хода при включенном зажигании. Систему холостого хода имеет первичная камера карбюратора, а вторичная камера снабжена переходной системой.

Переходная система вторичной камеры включает в себя топливный жиклер 26 с трубкой, воздушный жиклер 15 и эмульсионный канал с выходными отверстиями 29. В начале открытия дроссельной заслонки 30 перед отверстиями 29 создается большое разрежение. Вследствие этого через топливный жиклер 26 поступает топливо, а через воздушный жиклер 15 – воздух. Образующаяся при этом эмульсия по каналу подводится к выходным отверстиям 29, через них поступает под дроссельную заслонку и обогащает горючую смесь. В результате обеспечивается плавное включение в работу вторичной камеры карбюратора.

Ускорительный насос – диафрагменный, с механическим приводом. Топливо поступает в насос из поплавковой камеры через впускной шариковый клапан 40. При резком открытии дроссельной заслонки первичной камеры карбюратора специальный кулачок, установленный на оси заслонки, действует на рычаг 42 привода насоса, который давит на диафрагму 41. Диафрагма, преодолевая усилие возвратной пружины, прогибается и выталкивает топливо через канал, нагнетательный клапан 10 и распылитель 11 ускорительного насоса в первичную и вторичную камеры, обогащая при этом горючую смесь. Впускной клапан 40 ускорительного насоса в этот момент закрывается.

Эконостат включает в себя топливный жиклер 25 с трубкой, топливный канал и распылитель 13. Эконостатом оборудована вторичная камера карбюратора. Он вступает в работу при полностью открытых дроссельных заслонках и максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. При этом топливо из поплавковой камеры поступает через топливный жиклер 25 и топливный канал в распылитель 14 эконостата и из него во вторичную камеру карбюратора, обогащая горючую смесь.

Экономайзер мощностных режимов исключает изменение степени обогащения горючей смеси из-за пульсации разрежения под дроссельными заслонками карбюратора. Процесс всасывания горючей смеси в цилиндры двигателя является прерывистым и его пульсация (пульсация разрежения) возрастает при уменьшении частоты вращения коленчатого вала. При этом пульсация разрежения передается и на главную дозирующую систему, снижая ее эффективность автоматического регулирования состава горючей смеси. Экономайзер 21 мощностных режимов – диафрагменного типа. Он соединен с главной дозирующей системой первичной камеры топливным каналом, в котором установлен топливный жиклер 22 экономайзера, и через шариковый клапан 23 – с топливной камерой 16. Экономайзер также связан воздушным каналом с дроссельным пространством. При незначительном открытии дроссельной заслонки 32 шариковый клапан 23 закрыт, так как диафрагма экономайзера 21 удерживается разрежением под дроссельной заслонкой. При значительном открытии дроссельной заслонки разрежение уменьшается, диафрагма экономайзера с иглой прогибается под действием пружины и открывает клапан 23. Топливо из поплавковой камеры проходит через открытый клапан, топливный жиклер 22 и топливный канал в эмульсионный колодец с трубкой 39. Оно добавляется к топливу, выходящему из главного топливного жиклера 38 первичной камеры, и поступает через распылитель 9 в первичную камеру карбюратора, выравнивая состав горючей смеси.

Экономайзер принудительного холостого хода состоит из концевого выключателя, установленного на регулировочном винте количества смеси холостого хода, электромагнитного запорного клапана 4 и электронного блока управления. На режиме принудительного холостого хода (торможение двигателем, движение под уклон, при переключении передач) дроссельные заслонки первичной и вторичной камер карбюратора закрыты, пе-

даль управления дроссельными заслонками отпущена. В этом случае концевой выключатель карбюратора замкнут, электромагнитный клапан 4 выключается, его игла запирает топливный жиклер 5 холостого хода, и подача топлива в систему холостого хода прекращается.

Карбюратор установлен на впускном трубопроводе двигателя и крепится на четырех шпильках гайками. Между карбюратором и трубопроводом устанавливается теплоизоляционная прокладка и теплозащита.

Карбюратор К 133. Устанавливается на двигатели ЗМЗ-53 и ЗМЗ-66.Верхняя часть служит присоединительным фланцем 1 для крепления воздухоочистителя. Карбюратор выполнен с двумя дроссельными заслонками и с параллельной работой камер. Эмульсионные трубки установлены в вертикальных колодцах и зафиксированы сверху воздушными жиклерами (рисунок 2.1.7).

С использованием раздаточных материалов и разных моделей карбюраторов легковых и грузовых автомобилей отечественного производства рассмотреть конструктивное выполнение и работу систем карбюраторов: пуска, главную дозирующую систему холостого хода, ускорительный насос, экономайзер, эконостат, переходную систему.