Компенсация горючей смеси пневматическим торможением истечения топлива.

Автомобильные карбюраторы

Современные карбюраторы, применяемые на автомобильных двигателях, имеют главную дозирующую систему, дополнительные устройства, обеспечивающие приго­товление необходимой по составу горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя, и ограничители максимальной частоты вращения коленчатого вала.

Главная дозирующая система.Работу двигателя при всех режимах, кроме его работы с малой частотой вращения в режиме холостого хода, обеспечивает главная дозирующая система. Для образования горючей смеси эта система подает наибольшую порцию топлива. При рассмотрении работы простейшего карбюратора было установлено, что с увеличением открытия дроссельной заслонки количество вытекающего из распылителя топлива возрастает быстрее, чем количество воздуха, проходящего через диффузор, т.е. горючая смесь, обогащается тем больше, чем больше открывается дроссельная заслонка. Предотвращение обогащения горючей смеси с увеличением открытия дроссельной заслонки называют компенсацией ее состава. В современных карбюраторах компенсация смеси осу­ществлена следующими способами:

- пневматическим торможением истечения топлива (эмульгирование топлива в главной дозирующей системе);

- регулированием разрежения в диффузоре;

-установкойдвух жиклеров - главного и компенсационного.

При любом из перечисленных способов компенсации главная дозирующая система обеспечивает приготовление карбюратором при средних нагрузках обеднённой, т.е. экономичной горючей смеси.

Компенсация горючей смеси пневматическим торможением истечения топлива.

Компенсация смеси пневматическим торможением топлива получила наибольшее распространение благодаря простоте соответствующих устройств и надежности действия.

В карбюраторах с компенса­цией смеси данным методом главная дозирующая система включа­ет только главный жиклер 6 (рис. 15, а) с распылителем 1. Рядом с распылителем располагается колодец 3, в котором помеще­на эмульсионная трубка 4 с от­верстиями, расположенными ниже уровня топлива в поплавко­вой камере карбюратора. На верх­нем конце эмульсионной трубки устроен воздушный жиклер 2. По мере увеличения открытия дроссельной заслонки и увеличе­ния разрежения в диффузоре 8 количество топлива, поступающего через главный жиклер 6, так же как в простейшем карбюраторе, стремится увеличиться непропорционально количеству воздуха, про­ходящего через диффузор, вызывая обогащение смеси. Однако этому препятствует воздух, поступающий в распылитель 1 через воздуш­ный жиклер 2 и боковые отверстия в эмульсионной трубке 4.

Чем больше открывается дроссельная заслонка и возрастает разрежение в диффузоре 8, тем больше расход топлива из распы­лителя 1, и уровень его снижается. Вследствие этого открывается все большее количество боковых отверстий в эмульсионной труб­ке, и воздух, поступая в колодец 3 через воздушный жиклер 2, притормаживает истечение топлива из жиклера 6.

Таким образом, воздух, поступающий в распылитель, регулиру­ет разрежение перед жиклером так, что через жиклер проходит только количество топлива, необходимое для получения смеси тре­буемого состава.

Такой способ компенсации смеси обеспечивает предваритель­ное эмульгирование топлива воздухом в распылителе, что улучша­ет процесс смесеобразования в карбюраторе.

Компенсация горючей смеси данного типа применена в карбюраторах

К-126Б, К-126Г, К-88А, К-88АЕ и других.

Компенсация горючей смеси регулированием разрежения в диффузоре(рис. 15 б ив). Особенностью карбюратора с компенсацией горючей смеси регулированием разрежения в диффузоре является наличие тройного диффузора. Малый 17 (рис. 15, 6)и средний 16 диффузоры, расположенные внутри большого диффу­зора 18, несколько смещены вниз относительно него. Главная дозирующая система состоит из главного жиклера 12 с распылителем 10 и дополнительного жиклера 11 с распылителем 9. Распылитель 10 главного жиклера выведен в малый диффузор, а распылитель 9 дополнительного (компенсационного) жиклера в большой диффузор.

Воздушный поток, поступающий в смесительную камеру 14 карбюратора, проходит через большой диффузор, а часть потока - через малый, средний диффузоры. При увеличении скорости движения воздуха тонкие упругие пластины 15, укрепленные на большом диффузоре, отгибаются, и часть воздушного потока минует малый и средний диффузоры (рис.15 в)

Рис 15. Схемы компенсации смеси:

а – пневматическим торможением истечения топлива; б и в – регулированием разрежения в диффузоре соответственно при отсутствии и наличии потока топлива; 1 -распылитель; 2 –воздушный жиклер 3 – колодец; 4 – эмульсионная трубка; 5 – поплавковая камера; 6 и 12 – главные жиклеры; 7 и 13 – дроссельные заслонки; 8 – диффузор; 9 – распылитель дополнительного (компенсационного) жиклера; 10 – распылитель главного жиклера; 11 – дополнительный (компенсационный) жиклер; 15 – упругая пластина; 16, 17, 18 – диффузоры соответственно средний, малый и большой.

При увеличении открытия дроссельной заслонки 13 возрастает

количество воздуха, проходящего через карбюратор, и упругие пластины 15 отгибаются сильнее. Большое количество воздуха проходит, минуя малый и средний диффузоры, в результате чего возрастает разрежение во всех диффузорах, но у рас­пылителя главного жиклера оно нарастает медленнее, чем у распылителя допол­нительного жиклера. Это объясняется тем, что у устья распылителя дополнительного жиклера проходит весь воздушный поток, а у устья распылителя главного жиклера — только часть потока. Поэтому подача топлива главным жиклером способствует обеднению горючей смеси, а подача топлива дополнительным жиклером — обогащению смеси,. При правильном подборе диаметров обоих жиклеров и упругости подвижных пластин можно получить горючую смесь необходимого состава. Компенсация горючей смеси данного типа применена в карбюраторах К-22Г, К-22И, К-22Д и др.

Пусковое устройство карбюратора.При запуске холодного дви­гателя бензин испаряется медленно, и к моменту попадания его вкамеру сгорания из него успевают испариться только самые лег­кие фракции. Для того чтобы к моменту подачи электрической искры в камере сгорания было бы достаточно испарившихся лег­ких фракций, необходимо приготавливать смесь очень богатого состава. Для этого карбюратор должен иметь специальное пуско­вое устройство.

Пусковое устройство карбюратора (рис. 16) состоит из воздушной заслонки 2 и автоматического воздушного клапана 1. Управ­ляют воздушной заслонкой из кабины водителя при помощи кнопки, соединенной гибкой тягой с рычажной системой управления воздушной заслонкой. При запуске холодного двигателя воздушную заслонку закрывают. Дроссельная заслонка 6 при этом автоматически слегка приоткрывается, и оба выходных отверстия, ниж­нее 7 и верхнее 9, системы холостого хода оказываются ниже дрос­сельной заслонки. Разрежение, которое создается в цилиндрах дви­гатели, передается в

карбюратор. При закрытой воздушной зас­лонке разрежение будет создаваться ниже дроссельной заслонки у выходных отверстий системы холостого хода, а также в диффузоре 13 около распылителя 3 ГДС.

Топливо частично идет через главный топливный жиклер 4 и через распы- литель 3 впрыскивается в диффузор, а частично поступает в канал системы холостого хода, проходит через топливный жиклер 10 холостого хода и впрыскивается в диффузор. Из воздушного жиклера 12 к топливу подмешивается воздух. Образовавшаяся эмульсия через выходные отверстия 7

и 9 фонтанирует в задроссельное пространство смесительной камеры, где к нему подмешивается топливо, поступившее из распылителя 3. Все это

топливо распыляет­ся, испаряется и идет в цилиндр двигателя. Смесь по составу бога­тая. Количество воздуха, поступающего в смесительную камеру, дозируется автоматическим воздушным клапаном 1. В зависимос­ти от величины разрежения под воздушной заслонкой и атмос­ферного давления клапан открывается на большую или меньшую величину, пропуская больше или меньше воздуха.

Рис. 16. Схема пускового устройства:

I – клапан; 2 – воздушная заслонка; 3 – распылитель; 4, 10, 12 – жиклеры; 5 – винт упора; 6 – дроссельная заслонка; 7.9 – отверстия; 8 – игла; 11 – канал; 13 – диффузор; 14 – игла.

Система холостого ходаприготовляет состав горючей смеси, тре­бующийся для работы двигателя с малым числом оборотов. Двига­тель при этом работает без нагрузки на холостом ходу.

Рис. 17 Схема системы холостого ходе

1 – распылитель; 2 – диффузор; 4 – отверстие в поплавковой камере; 5 – воздушный жиклер холостого хода; 6 – колодец; 7 – топливный жиклер холостого хода; 8 – канал холостого хода; 9, 11 – выходные отверстия холостого хода; 10 – регулировочный винт; 12 – дроссельная заслонка

Система холостого хода карбюратора состоит из топливного жиклера холостого хода 7 (рис.17), через который топливо поступает в колодец 6, Туда через воздушный жиклер холостого хода 5 поступает воздух. В колодце они смешивают и уже в виде эмульсии поступают по эмульсионному каналу холостого хода 8 к выходным отверстиям холостого хода 9 и 11.

При работе двигателя на малых оборотах холостого хода дроссельная заслонка 12 закрыта полностью, но все же между ее кромками и корпусом дроссельной заслонки остаются небольшие щели для прохода воздуха. При таком положении дроссельной заслонки верхнее выходное отверстие доказывается выше заслонки, а нижнее 11 – ниже. Около верхнего отверстия в смесительной камере давление будет атмосферное или близкое к нему. Нижнее выходное отверстие 11 системы холостого хода находится ниже дроссельной заслонки в

зоне сильного разреже­ния, за счет которого топливо и поступает в каналы через жикле­ры. Внутри каналов во время движения эмульсии создается разре­жение. Поэтому, когда эмульсия проходит около верхнего выход­ного отверстия, в нее дополнительно подмешивается воздух. Про­ходя далее, эмульсия фонтанирует через нижнее отверстие в задроссельное пространство смесительной камеры, захватывается по­током воздуха, который проходит в щели между кромками дрос­сельной заслонки и корпусом, распыляется, испаряется и посту­пает в цилиндры двигателя. Смесь по составу будет обогащенная. При закрытой дроссельной заслонке разрежение в диффузоре 2 около распылителя 1 главной дозирующей системы будет настоль­ко мало, что топливо через эту систему поступать в смесительную камеру не будет. При небольшом открытии дроссельной заслонки верхнее выходное отверстие 9 перекрывается ее краем, и воздух через это отверстие в эмульсионные каналы поступать больше не будет, за счет чего увеличивается истечение топлива через нижнее отверстие 11. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки оба от­верстия оказываются в задроссельном пространстве, и эмульсия теперь будет выходить через оба эти отверстия.

Таким образом, по мере открытия заслонки количество топлива, подаваемого системой холостого хода, постепенно возрастает, что и способствует плавному переходу на другие режимы работы двигателя. Количество поступающего топлива, т. е. качество смеси, регулируют винтом 10 холостого хода. При завертывании винта смесь становится беднее, а при отвертывании — богаче.

Число оборотов коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки на холостом ходу регулируют прикрытием дроссельной заслонки при помощи ограничительного упорного винта 5 (см. рис. 16) на рычаге ее оси. В некоторых карбюраторах качество смеси регулируется винтом (иглой) 14, изменяющим сечение воздушного канала. При завертывании винта 14 разрежение в канале 11 возрастает, и топливо поступает в большем количестве смесь

обогащается, при отвертывании винта разрежение уменьшается и смесь обедняется.

Экономайзер, главная дозирующая система может приготовить только обедненную горючую смесь, а для получения от двигателя полной мощности необходима обогащенная смесь. Для обогаще­ния горючей смеси при полной нагрузке двигателя служат эконо­майзеры. Они могут иметь механический или пневматический при­вод (рис. 12, б).

На современных карбюраторах применяются экономайзеры c механическим приводом (рис. 18, а). Основными частями такого экономайзера являются клапан 4 с пружиной 3 и жиклер полной мощности 1, предназначенный для пропуска дополнительного количества топлива в смесительную камеру 7 карбюратора. Механический привод состоит из рычага установленного на оси дроссельнойзаслонки 8. Рычаг при помощи серьги соединяется с тягой 2, на которой при помощи плеча закреплен шток 5, расположенный над клапаном экономайзера 4.

При увеличении открытия дроссельной заслонки рычаг через серьгу тянет вниз тягу 2, а вместе с ней опускаются плечо и шток 5. Когда дроссельная заслонка откроется на 80...85% своего хода, шток 5 нажмет на стержень клапана 4 экономайзера и откроет кла­пан. После этого к топливу, которое поступает в смесительную камеру 7 через главный жиклер 6 главной дозирующей системы, начнет дополнительно поступать бензин через открытый клапан 4 и жиклер полной мощности 1. Все это топливо смешивается, распыляется, испаряется и идет в цилиндр двигателя. При задействовании экономайзера приготавливается смесь обогащенного состава.

Некоторые экономайзеры имеют пневматический привод (рис. 18, б). Он состоит из камеры экономайзера 13, в которой находится поршень 12 со штоком с пружиной 11. Пружина находится в предварительно сжатом состоянии. Надпоршневое пространство камеры экономайзера при помощи канала 14 сообщается через отверстие 9 с дроссельным пространством карбюратора. Когда дроссельная заслонка 8 закрыта или открыта менее чем на 80...85 % своего хода, разрежение из задроссельного пространства по каналу 14 передается в камеру экономайзера 13, и поршень 12 поднимается вверх, сжимая пружину 11. При открытии дроссель­ной заслонки более чем на 85 % хода разрежение под дроссельной, заслонкой 8 и в камере экономайзера 13 уменьшается, под дей­ствием пружины 11 шток опускается и открывает клапан экономайзера 10. В результате разрежения в смесительной камере 7 из поплавковой камеры через клапан экономайзера и жиклер в диф­фузор начнет дополнительно поступать бензин, где он будет сме­шиваться с бензином, поступающим из главной дозирующей сис­темы. Смесь по составу будет обогащенной.

Рис. 18. Схемы экономайзеров с механическим (а) и пневматическим (б) приводом:

1 – жиклер полной мощности; 2 – тяга; 3, 11 – пружины; 4,10 – клапаны экономайзера; 5 – шток; 6 – главный жиклер; 7 – смесительная камера; 8 – дроссельная заслонка; 9, 15 – отверстия; 12 – поршень экономайзера; 14 - канал

Ускорительный насос.Водителю не всегда удастся открывать дроссельные заслонки плавно. Иногда это приходится делать рез­ко, быстро переводя работу двигателя с малых на максимальные обороты. При работе двигателя на малых оборотах топливо пода­ется в смесительную камеру через систему холостого хода в не­большом количестве. В случае резкого открытия дроссельных заслонок разрежение около выходных отверстий системы холостого хода исчезает, переместившись в диффузоры карбюратора, и топ­ливо начинает поступать в смесительную камеруиз главной дозирующей системы. Однако с момента прекращения подачи бензина из системы холостого хода до начала подачи бензина из главной дозирующей системы топливо в цилиндры не поступает, и двигатель останавливается (глохнет).

Для предотвращения остановки двигателя необходима прину­дительная подача топлива в цилиндры двигателя. Для этих целей служит ускорительный насос. Он обеспечивает хорошую приеми­стость двигателя благодаря принудительному впрыску дополни­тельных порций топлива в смесительную камеру при резком от­крытии дроссельной заслонки. У многих карбюраторов ускори­тельный насос имеет общий привод с экономайзером.

Ускорительный насос состоит из цилиндра с поршнем 5 (рис. 19).

Рис. 19. Ускорительный насос;

1 – жиклер; 2 – рычаг; 3 – обратный клапан; 4 – тяга; 5 – поршень; 6 – пружина; 7 – поводок; 8 – клапан; 9 – смесительная камера; 10 – дроссельная заслонка

Поршень при помощи штока, на который надета пред­варительно сжатая пружина 6, соединен свободно с поводком 7. Поводок закреплен на тяге 4. Тяга при помощи серьги соединена с рычагом 2 оси дроссельной заслонки 10. Внутри цилиндра уско­рительного насоса имеется обратный шариковый клапан 3, кото­рый свободно пропускает топливо из поплавковой камеры внутрь цилиндра и не выпускает его обратно. Для выхода бензина из ци­линдра в смесительную камеру 9 имеется клапан 8 и жиклер 1.

При резком открытии дроссельной заслонки 10 рычаг 2, быст­ро поворачиваясь, через серьгу тянет вниз тягу 4. Вместе с тягой опускается поводок 7, который через пружину 6 давит на пор­шень 5, заставляя его опускаться. Опускаясь, поршень давит на бензин, который находится в цилиндре под поршнем. Шариковый клапан при этом плотно закрывается и не выпускает бензин обратно в поплавковую камеру.

Под давлением поршня бензин открывает клапан 8 и через жик­лер 1 впрыскивается в смеси­тельную камеру 9 карбюратора. Здесь он захватывается потоком воздуха, распыляется, испаряет­ся и поступает в цилиндры дви­гателя, обеспечивая обогащение горючей смеси и хорошую при­емистость двигателя.

Для того чтобы поршень, на­давливая на топливо, не оказы­вал сопротивления быстрому открытию дроссельной заслон­ки, усилие от поводка 7 на пор­шень 5 передается через пружи­ну 6, которая при этом сжима­ется. Затем, разжимаясь, пружи­на плавно опускает поршень вниз

по мере расхода топлива из цилиндра. Это обеспечивает затяжную подачу бензина в смесительную камеру карбюратора.

В настоящее время на некоторых карбюраторах вместо порш­невого насоса применяются насосы диафрагменного типа.

Балансировка поплавковой камеры.Чтобы бензин нормально поступал в поплавковую камеру карбюратора и выходил из нее в смесительные камеры, в поплавковой камере нужно поддерживать атмосферное или близкое к нему давление. У простейшего карбюратора для этой цели в крышке выполнялось вентиляционное отверстие 2 (рис. 11). Но при таком ус­тройстве на качество приготовляемой горючей смеси оказывает влияние техническое состояние воздушного фильтра. В случае его загрязнения происходит непроизвольное обогащение горючей смеси, которое не требуется по условиям работы двигателя. Для устранения, таких последствий у современных карбюраторов поплавковая камера сообщается с атмосферой не напрямую, а через канал - с воздушным патрубком под воздушным фильтром.

Крышка же закрывает поплавковую камеру герметично. При таком соединении в поплавковую камеру поступает очищенный в воздухоочистителе воздух, вследствие чего уменьшается загрязнение камеры и особенно топливных жиклеров. Кроме, того, при таком соединении регулировка карбюратора и его работа меньше зависят от типа воздухоочистителя и его состояния, так как давле­ние в смесительной и поплавковой камерах при изменении состояния воздухоочистителя изменяется на одну и ту же величину. Такие карбюраторы называются сбалансированными.

На двигателях с большим числом цилиндров в целях создания наиболее благоприятных условий для поступления горючей смеси в каждый цилиндр устанавливают карбюраторы с несколькими смесительными камерами (двумя или четырьмя). При этом одна смесительная камера обслуживает питанием одну группу цилинд­ров, а вторая — другую группу.

Список литературы:

1. Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А., «Автомобили», М., Академия, 2007 г.
2. Богатырев А.В. и др., «Автомобили», М., Колосс, 2004 г.
3. Вишняков Н.Н. и др., «Автомобиль. Основы конструкции», М., Машиностроение, 1986.
4. Пехальский А.П., Пехальский И.А., «Устройство автомобилей», М., Академия, 2005 г.
5. Тур Е.Я., Серебряков К.Б., Жолобов А.А., «Устройство автомобиля», М., Машиностроение, 1991 г.