Карбюраторы двигателей легковых автомобилей. Их устройство и принцип работы

На двигателях легковых автомобилей устанавливают карбюра­торы эмульсионного типа с падающим потоком, обеспечиваю­щим хорошее наполнение цилиндров горючей смесью. Такие кар­бюраторы могут иметь несколько смесительных камер с параллельным включением. Это позволяет повысить мощность двигателя из-за лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам.

Широко применяют двухкамерные карбюраторы с последова­тельным включением смесительных камер. В таких карбюраторах сначала включается

в работу одна, так называемая первая (основ­ная) камера, а при увеличении нагрузки подключается другая, вторая (дополнительная) камера.

Карбюратор ДААЗ-1107010. На двигателях переднеприводных легковых автомобилях ВАЗ – 2109, ВАЗ – 21099 и других установлены модификации двухкамерного карбюратора указанной модели с па­дающим потоком и последовательным открытием дроссельных за­слонок: Последовательность открытия заслонок позволяет услов­но разделить работу карбюратора на два периода: период работы на обедненной (экономичной) смеси при малых и средних на­грузках двигателя, которые обеспечиваются работой смеседози-рующей системы первой камеры и период работы на обогащен­ной смеси при полных нагрузках двигателя, в процессе совмест­ной работы смеседозирующих устройств обеих камер карбюратора.

Карбюратор (рис. 20) через теплоизолирующую прокладку ус­танавливается на впускной газопровод с помощью четырех шпи­лек с гайками. Он состоит из двух базовых деталей: корпуса 17 и крышки 24, в которой имеются входные горловины 1 смеситель­ных камер и колодцы для прохода воздуха к двум главным воз­душным жиклерам 2. В горловине первой камеры установлена воз­душная заслонка 3, а с боковой стороны крышки крепится пус­ковое устройство с регулировочным винтом 6, пружиной и мемб­раной 5 в сборе со штоком. В резьбовом канале крышки крепится электромагнитный клапан 20 и топливный жиклер 21 системы хо­лостого хода. Для подачи в карбюратор

топлива и слива его излиш­ков в крышке 24 установлены соответственно патрубки 22 и 23.

Совместно с корпусом 17 отливаются большие диффузоры, в которые вставляются малые диффузоры 19, отлитые заодно с их распылителями. Внутри корпуса размещается поплавковая камера с топливными каналами и установлен распылитель 4 ускоритель­ного насоса. Основная рабочая полость ускорительного насоса раз­мещена в приливе корпуса, к которому крепится крышка с рыча­гом 12 привода и мембраной 14. Привод ускорительного насоса осуществляется от кулачка 13, установленного на оси дроссель­ной заслонки 10 первой камеры. К приливу корпуса, образующе­му рабочую полость с жиклёром 15, крепится крышка 16 эконо­майзера мощностных режимов с мембраной 18, на которой за­креплена игла, воздействующая на шариковый клапан.

В корпусе карбюратора установлены также регулировочные вин­ты 7 и 9 соответственно количества и качества горючей смеси при работе двигателя на холостом ходу. Отверстие под регулировоч­ный винт 9 закрывается заглушкой. Для передачи разрежения от карбюратора к вакуумному регулятору распределителя зажигания в корпусе установлен патрубок 8, а для отсоса картерных газов служит патрубок 11. В первой и во второй смесительных камерах дроссельные за­слонки 10 жестко закреплены винтами на осях, связанных с по­мощью троса с педальным приводом, расположенным в салоне кузова. Воздушная заслонка также с помощью троса соединена с рукояткой управления, расположенной под панелью салона кузова.

К основным устройствам и системам карбюратора относятся: поплавковая камера, система холостого хода, переходные систе­мы, главные дозирующие системы, экономайзер полных нагру­зок (эконостат), ускорительный насос, пусковое устройство и система снижения токсичности отработавших газов.

Рис. 20 Карбюратор ДААЗ - 1107010

Система холостого хода позволяет корректировать состав го­рючей смеси

в диапазоне малых частот вращения коленчатого вала, а также при переходе двигателя на режимы работы при малых и средних нагрузках. На режиме холостого хода дроссельные за­слонки 13 первой и 11 второй камер (рис. 21) закрыты, разрежения в диффузорах недостаточно для истечения топлива, а разре­жение под дроссельной заслонкой первой камеры достигает зна­чительной величины и передается во все каналы системы.

При этом топливо поступает из поплавковой камеры 9 через главный топливный жиклер 12 первой камеры и эмульсионный колодец 5, поднимается по топливному каналу, проходит жиклер 3, смешивается с воздухом, поступающим из жиклера 4, и по эмуль­сионному каналу 1 выходит в виде эмульсии под регулировочный винт 15 качества смеси. Из щели 14 на пути эмульсии подсасы­вается воздух из смесительной камеры. Образовавшаяся таким об­разом обогащенная горючая смесь поступает во впускной газо­провод, а затем в цилиндры двигателя.

Количество смеси на холостом ходу регулируется винтом, ус­тановленным на рычаге дроссельной заслонки. При завертывании винта дроссельная заслонка приоткрывается. При выключении зажигания отключается электромагнитный клапан 2, игла кото­рого под действием пружины перекрывает топливный жиклер 3 и не допускает работу системы с выключенным зажиганием.

Рис. 21 Система холостого хода и переходные системы

Переходная система второй камеры вступает в работу в начале открытия дроссельной заслонки 11 второй камеры, когда поток воздуха раздваивается и горючая смесь переобедняется. В этом слу­чае могут происходить обратные вспышки в воздушном фильтре. Во избежание этого явления вторую камеру оснащают переход­ной системой с выходным отверстием 10, обеспечивающим плав­ный переход с одного режима работы на другой в моменты нача­ла полного открытия дроссельных заслонок обеих камер. Указан­ная переходная система работает подобно переходной системе со щелевидным отверстием 14 первой камеры, но она питается топ­ливом через жиклер 6 непосредственно из поплавковой камеры 9. При этом топливо смешивается с воздухом, поступающим через жиклер 8, и образовавшаяся эмульсия по каналу 7 направляется под дроссельную заслонку через выходное отверстие 10. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки разрежение в диффузоре второй камеры возрастает, а у отверстия 10 уменьшается, вследствие чего постепенно вступает в работу главная дозирующая система второй камеры, соединенная каналами с поплавковой камерой.

Поплавковая камера карбюратора сбалансирована, это достига­ется двумя отверстиями 5 (рис. 22), соединяющими поплавковую камеру 9 с воздушным фильтром, вследствие чего в них уравни­вается давление и устраняется влияние загрязнения воздушного фильтра на состав горючей смеси. Если поплавковая камера не сбалансирована, т.е. сообщается непосредственно с атмосферой, то при увеличении сопротивления воздушного фильтра (из-за его загрязнения) возрастает разрежение в диффузоре, и горючая смесь значительно обогащается.

Благодаря двум сообщающимся объемам поплавковой камеры, которые охватывают смесительные камеры с двух сторон, обеспечена надежная подача к ним топлива через фильтр 6 даже при сильных кренах автомобиля. Карбюратор имеет двойной поплавок 10 из эбонита, соединенный с запорным устройством 8, и патрубок 7 с жиклером, перепускающим излишки топлива обратно в топ­ливный бак.

Рис. 22 Главная дозирующая система

Главные дозирующие системы приготавливают горючую смесь необходимого состава при работе двигателя на режимах с час­тичными нагрузками и при полном открытии дроссельных заслонок 14 и 11. При этом топливо из поплавковой камеры 9 через жиклеры 13 поступает к эмульсионным колодцам, в которых на­ходятся эмульсионные трубки 12, и смешивается с воздухом, по­ступающим из воздушных жиклеров 4. Затем эта топливно-воздушная смесь поступает через каналы 3 в распылитель 2, где смешивается с воздухом, проходящим через диффузоры 1 смеситель­ных камер, образуя горючую смесь.

Дозированием количества воздуха, поступающего в эмульси­онные колодцы через жиклеры 4, можно получить характеристи­ку карбюратора, близкую к оптимальной. Это объясняется тем, что воздух, поступающий в колодцы через жиклеры 4, изменяет разрежение перед жиклерами 13. При этом интенсивность истече­ния топлива значительно снижается (затормаживается), а отвер­стия в эмульсионных трубках 12 обеспечивают хорошее эмульги­рование топлива. Подбором размеров воздушных жиклеров 4 можно обеспечить такую закономерность изменения разрежения у топлив­ных жиклеров 13, которая позволяет по мере открытия дроссельных заслонок и увеличения разрежения в диффузоре обеднять горючую смесь до необходимых значений коэффициента избытка воздуха.

Количество смеси, поступающей в двигатель, регулируется открытием дроссельных заслонок. При этом дроссельная заслон­ка 14 первой камеры соединяется механически с дроссельной за­слонкой 11 второй камеры таким образом, что, когда первая от­крыта на ²/₃ своего полного открытия, в этот момент начинает открываться заслонка 11 второй камеры. Следовательно, на режи­мах дросселирования в основном работает первая смесительная камера, обеспечивающая работу двигателя в диапазоне нагрузоч­ных режимов.

Экономайзер мощностных режимов (рис. 23) служит для обога­щения смеси на мощностных режимах (при больших и полных открытиях дроссельной заслонки), обеспечивая тем самым соот­ветствующий этим режимам состав горючей смеси. Экономайзер мощностных режимов мембранного типа соединяется каналом 10 с поплавковой камерой, в которой установлены топливные жик­леры 2 и 4. Полость над мембраной 7 соединяется с поддроссельным пространством воздушным каналом 6. Жиклер 9 экономайзе­ра устанавливается в топливном канале 10. Через шариковый кла­пан 8 соединяются внутренняя полость под мембраной и поплав­ковая камера карбюратора.

При открытии дроссельной заслонки 5 на большой угол разре­жение во впускном газопроводе уменьшается и соответственно снижается его воздействие через канал 6 на мембрану 7. Вслед­ствие этого пружина отжимает вправо связанные с ней мембрану 7 и клапан 8. При этом дополнительное количество топлива через жиклер 9 по каналу 10 поступает в главную дозирующую систему, обогащая горючую смесь.

Рис. 23 Экономайзер и эконостат мощностных режимов

Экономайзер (эконостат) полных нагрузок взаимодействует со I второй смесительной камерой и вступает в работу на нагрузочных и скоростных режимах, близких к предельным, при полностью открытых дроссельных заслонках 5 и 1, обогащая горючую смесь для получения максимальной мощности двигателя. При этом топли­во поступает через жиклер 3, проходит эмульсионную трубку 11 и по топливному каналу поступает к впрыскивающей трубке 12 эконостата, размещенной выше распылителя главной дозирующей системы.

Эконостат предотвращает переобеднение смеси главной системой при большом расходе воздуха. В этом случае у его распылителя, установленного значительно выше диффузора, создается достаточное разрежение и через него начинает поступать топливо от жиклера к поплавковой камере.

Ускорительный насос (рис. 24) служит для кратковременного обогащения горючей смеси в режиме ускорения (разгона) авто­мобиля. Особенностью его устройства является наличие распыли­телей 1 в каждой смесительной камере. Ускорительный насос — мембранного типа с приводом от кулачка 6, расположенного на оси дроссельной заслонки 7. Производительность насоса не регу­лируется, а зависит только от профиля кулачка 6. При резком открытии дроссельной заслонки 7 кулачок 6 перемещает рычаг 5 и через толкатель 4 нажимает на мембрану 3, преодолевая сопро­тивление возвратной пружины. Мембрана через колодец ускори­тельного насоса, шариковый клапан 2 и распылители 1 подает топливо в первую и вторую смесительные камеры, тем самым обогащая горючую смесь. При возвращении мембраны в исходное положение топливо из поплавковой камеры засасывается через обратный шариковый клапан 8 и поступает в рабочую полость ускорительного насоса.

Рис. 24 Ускорительный насос

Пусковое устройство (рис.25) обеспечивает приготовление богатой смеси, что способствует быстрому пуску и прогреву хо­лодного двигателя. В нем предусмотрены мембранный и рычаж­ный механизмы для закрытия воздушной заслонки 7 и прикрытия дроссельной заслонки 15. Особенность этих механизмов заключа­ется в использовании фигурных кромок на рычаге 4.

Наружная фигурная кромка 10 воздействует на промежуточ­ный рычаг 14, связанный с дроссельными заслонками через регу­лировочный винт 13, фиксируемый скобой 12. При полном за­крытии воздушной заслонки 7 дроссельная заслонка 15 первой камеры приоткрывается на 0,8... 1,5 мм (величина h). В промежу­точных положениях рычага 4 его фигурные кромки 5 и 6 взаимо­действуют со штифтом поводка 8 воздушной заслонки и допускают ее открытие на определенный угол. Ручное управление рычагом 4 осуществляется рукояткой из салона кузова посредством тяги 11. При пуске холодного двигателя рычаг 4 поворачивается против часовой стрелки (вытягиванием рукоятки на себя); при этом об­разовавшийся зазор между кромками 5 и 6 рычага и штифтом поводка 8 позволяет возвратной пружине 9 удерживать воздушную заслонку в закрытом положении.

Рис 25 Пусковое устройство карбюратора

Одновременно с этим из-за значительного разрежения под прикрытой дроссельной заслон­кой и в смесительной камере вступают в работу система холостого хода и главная дозирующая система первой камеры, приготовляя богатую горючую смесь.

С увеличением разрежения под дросселем первой камеры мем­брана 1 будет воздействовать на шток 3 и принудительно приот­крывать воздушную заслонку. Величину приоткрывания (пусково­го зазора h = 2,5... 3,2 мм) заслонки можно регулировать винтом 2. Величина приоткрывания зависит от ширины паза между кром­ками 5 и 6 рычага 4 и от положения регулировочного винта 2.

По мере прогрева двигателя рычаг 4 поворачивают по часовой стрелке; при этом с помощью профиля 10 этого рычага дроссель­ная заслонка приоткрывается на больший угол, а фигурной кром­кой 6 полностью открывается воздушная заслонка. Все элементы пускового устройства подобраны таким образом, чтобы воздуш­ная заслонка при пуске и начале прогрева двигателя открывалась и закрывалась автоматически, не допуская чрезмерного обогаще­ния или обеднения горючей смеси.

Система снижения токсичности отработавших газов обеспечивает управление включением и отключением электромагнитного клапана 3 (рис.26) карбюратора 4 при его работе в режиме эко­номайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ). Это проис­ходит, например, при движении автомобиля под уклон или при быстром его торможении, когда резко закрывается дроссельная заслонка 5 при высокой частоте вращения коленчатого вала. На указанном режиме при помощи электромагнитного клапана прекращается подача топлива в систему холостого хода, что снижает расход топлива и токсичность отработавших газов. Электронный блок управления ЭБУ 2 является основным уз­лом экономайзера принудительного холостого хода и всей сис­темы снижения токсичности, встроенной в карбюратор. Инфор­мация к блоку поступает в виде импульсов напряжения по двум каналам: от концевого выключателя 10 о положении дроссель­ной заслонки и от катушки зажигания 1, связанной с электрон­ным коммутатором 11, о частоте вращения коленчатого вала. По­ступающая по обоим каналам информация обрабатывается бло­ком управления, который в необходимые моменты подает на­пряжение, достаточное для включения электромагнитного за­порного клапана. Концевой выключатель 10 регулировочного (упорного) винта 8 соединяет пятую клемму электронного бло­ка управления 2 с «массой» автомобиля при закрытой дроссель­ной заслонке 5.

Принцип работы системы управления электромагнитным кла­паном заключается в следующем. Перед пуском двигателя дрос­сельная заслонка первой камеры карбюратора закрыта. При этом регулировочный винт 8 количества горючей смеси, контактируя с рычагом 6 привода дроссельных заслонок, замыкает электри­ческую цепь. В результате этого ток поступает с корпуса карбюра­тора 4 на пятую клемму электронного блока управления 2 и далее через шестую клемму на электромагнитный клапан 3, который

Рис. 26 Принципиальная схема управления ЭПХХ

открывает топливный жиклер, установленный в канале 9 систе­мы холостого хода. После пуска двигателя и его работы на холос­том ходу электромагнитный клапан 3 получает питание от элект­ронного блока управления.

При возрастании частоты вращения коленчатого вала более 1 900 об/мин блок управления 2 отключается и не действует на электромагнитный клапан, но в катушку последнего ток поступает, так как пятая клемма блока управления не соединяется с «массой». При резком закрытии дроссельных заслонок, что имеет место при принудительном холостом ходе, рычаг 6 упирается в регули­ровочный винт 8 и шунтирует пятую клемму на «массу». В этом случае электромагнитный клапан отключается, так как на него ток не поступает, его игла перекрывает топливный жиклер холо­стого хода, прерывая подачу горючей смеси.

При снижении частоты вращения коленчатого вала до значе­ния 1 650 об/мин включается блок управления 2 и на электромаг­нитный клапан 3 снова подается ток, который открывает топлив­ный жиклер, и горючая смесь подается к каналу 9. Карбюратор имеет также полость 7 подогрева горючей смеси при выходе ее из системы холостого хода.

На двигателях базовой модели автомобиля ВАЗ-2110 с бескон­тактной системой зажигания установлен карбюратор ДААЗ-110-7010-31. Если в системе питания двигателя имеется датчик расхода топлива, то устанавливается карбюратор ДААЗ-2114-1107010-31, отличающийся от карбюратора базовой модели автомобиля отсут­ствием патрубка слива топлива в бак.

На двигателях автомобилей особо малого класса ВАЗ-1111 «Ока» и ЗАЗ-1105 «Таврия» также установлены карбюраторы ДААЗ соответственно моделей 1111-1107010 и 21081-1107010. Устройство, и принцип действия основных смеседозирующих систем указан­ных карбюраторов не имеет принципиальных различий от выше­описанного (см. рис.20), за исключением того, что одноименные жиклеры каждого карбюратора имеют свои тарировочные данные.