Как поступает топливо из поплавковой камеры карбюратора в смесительную камеру

Принцип работы поплавкового карбюратора с постоянным сечением диффузора.

Простейший карбюратор состоит из двух функциональных элементов: поплавковой камеры (10) и смесительной камеры (8).

Схема простейшего карбюратора с падающим потоком

Топливо по трубке (1) поступает в поплавковую камеру (10), в которой плавает поплавок (3), на который опирается запорная игла (2) поплавкового клапана. При расходовании топлива его уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается, игла открывает подачу топлива, при достижении заданного уровня клапан закрывается. Таким образом, поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень топлива.

Из поплавковой камеры топливо поступает через жиклёр (9) в распылитель (7). Количество топлива, подающегося из распылителя (7), по закону Бернулли зависит при прочих равных условиях от проходного сечения жиклёра и степени вакуума в диффузоре, а также от сечения диффузора. Соотношение сечений диффузора и главного топливного жиклёра является одним из основополагающих параметров карбюратора.

При впуске давление в цилиндрах двигателя понижается. Наружный воздух засасывается в цилиндр, проходя через смесительную камеру (8) карбюратора, в которой находится диффузор (трубка Вентури) (6), и впускной трубопровод, распределяющий готовую смесь по цилиндрам. Распылитель помещается в самой узкой части диффузора, где, по закону Бернулли, скорость потока достигает максимума, а давление уменьшается до минимума.

Благодаря балансировочному отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление. В практически выпускаемых карбюраторах, работающих с воздушными фильтрами, вместо этого отверстия используется балансировочный канал поплавковой камеры, ведущий не в атмосферу, а в полость воздушного фильтра или в верхнюю часть смесительной камеры. В этом случае дросселирующее влияние фильтра сказывается равномерно на всей газодинамике карбюратора, который становится балансированным. Под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, дробится в струе воздуха, распыляется, частично испаряясь и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. В реальных карбюраторах используется построение топливоподающей системы, при котором в распылитель подаётся не гомогенное жидкое топливо, а эмульсия из топлива и воздуха. Такие карбюраторы называют эмульсионными. Как правило, вместо одиночного диффузора используется двойной. Дополнительный диффузор имеет небольшие размеры и расположен в главном диффузоре концентрически. Через него проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное распыление. Количество смеси, поступающей в цилиндры, а следовательно, и мощность двигателя регулируется дроссельной заслонкой (5), у многих карбюраторов, особенно горизонтальных, вместо поворотной заслонки используется шибер — золотник.

Природным пороком карбюратора с постоянным сечением диффузора является противоречие между необходимостью, с одной стороны, увеличивать проходное сечение диффузора для снижения газодинамических потерь на входе в двигатель, и, с другой стороны, необходимостью уменьшать проходное сечение диффузора для обеспечения качества распыления топлива с его последующим испарением. Этот парадокс технически обойден в карбюраторах с постоянным разрежением (Stromberg, SU, Mikuni) и с переменным сечением диффузора. Отчасти эту проблему решает введение дополнительной смесительной камеры с последовательным открытием дросселей, тогда суммарное сечение диффузоров оказывается ступенчато изменяемым. В послевоенные годы в СССР широко использовались карбюраторы с двухступенчатым регулированием воздуха с параллельным дополнительным диффузором в одной смесительной камере — семейство К-22.

Уровень топлива в поплавковой камере — одна из важнейших констант карбюратора. От него зависит устойчивая работа системы холостого хода и переходных систем всех камер, то есть, работа двигателя на малых оборотах непосредственно. А так как регулировка системы холостого хода фактически закладывает правильную компенсацию состава ГДС, то косвенно от стабильности уровня зависит работа на всех режимах.

Позиция уровня топлива в камере закладывается конструктором так, чтобы при любых отклонениях карбюратора от вертикали не происходило самопроизвольного истечения топлива из распылителей в смесительную камеру.

Особенность компоновки современных карбюраторов в том, что на расположенных поперечно двигателях возникает необходимость компенсировать приливно-отливные явления. С целью такой компенсации в простейших случаях создаются дополнительные экономайзеры (ДААЗ-1111). В более дорогих карбюраторах используются спараллеленные поплавковые камеры, расположенные по бокам карбюратора и соединенные либо поперечным каналом (ДААЗ-2108), либо отдельной сообщающей полостью, из которой запитаны жиклеры. Поплавковых клапанов в этом случае может быть два ("Пирбург-2ВЕ"), расположенных с крайних точках по бокам.

Поплавок/поплавки могут быть полыми (ДААЗ), как правило, они выполняются паянными из штампованных латунных половинок, либо изготовленнными из пористой пластмассы (К-88).

Для компенсации воздействия вибраций двигателя на уровень топлива поплавковые клапаны демпфируются либо введением демпферной пружины со штоком или шариком, либо наличием упругого упорного или запорного элемента (ПЕКАР).

В ряде карбюраторов поплавковый клапан расположен в дне камеры. В этих случаях компоновка позволяет, сняв крышку карбюратора, непосредственно отслеживать уровень топлива. С этой же целью во многих моделях карбюраторов использовались смотровые окна, расположенные в боковой или передней стенке поплавковой камеры и позволяющие видеть уровень непосредствено в процессе работы двигателя.

Балансированный карбюратор может иметь систему стояночной разбалансировки поплавковой камеры, которая представлена механическим или электрическим клапаном, сообщающим ее полость во время стоянки с атмосферой. В этом случае существенно облегчается пуск горячего двигателя, так как переобогащеный парами топлива воздух не накапливается в карбюраторе. С целью улавливания этих паров и из экологических соображений в поздних конструкциях вводится еще газопоглотитель — емкость с вкладышем из активированного угля. При отключении от поплавковой камеры после пуска двигателя его полость соединяется с системой вентиляции картера и поглощенные пары бензина сжигаются двигателем в составе рабочего заряда.

Основные дозирующие системы

Двигатель в процессе эксплуатации работает в разных режимах, требующих смеси разного состава, часто с резким изменением содержания фракции паров топлива. Для приготовления смеси состава, оптимального при любом режиме работы двигателя, карбюратор с постоянным сечением распылителя имеет разнообразные дозирующие устройства. Они вступают в работу или выключаются из работы в разное время или работают одновременно, обеспечивая наиболее выгодный (в отношении получения наибольшей мощности и экономичности) состав смеси на всех режимах двигателя.

Главная дозирующая система (ГДС) современного карбюратора, как правило, имеет пневматическую компенсацию состава смеси. Такая система имеет один главный топливный жиклер и один воздушный жиклер, выходящие в эмульсионный колодец, расположенный вертикально или наклонно (карбюраторы Zennith и их модификации). Воздух поступает из ГВЖ в эмульсионную трубку, имеющую вертикальные ряды отверстий. Образующаяся между стенками колодца и трубкой топливовоздушная первичная эмульсия поступает по каналу к распылителю, расположенному в смесительной камере. ГТЖ расположен снизу, поэтому уровень топлива при расходовании эмульсии в распылителе стремится подняться за счет притока из поплавковой камеры. Однако его поступление ограничено ГТЖ. С другой стороны, чем ниже уровень топлива в эмульсионном колодце, тем больше воздуха поступает в эмульсию из отверстий в трубке, тем больше его в смеси и тем больше степень компенсации. Возможен вариант, когда и топливо, и воздух подаются внутрь эмульсионной трубки.
Ранее существовали ГДС со спараллелеными жиклерами и последовательными дифузорами (К — 22), в которых компенсация обеспечивалась, главным образом, системой холостого хода и за счет упругости пластин, открывающих поток воздуха в отдельном большом диффузоре, бензин при этом подавался из параллельного компенсационного жиклера. В относительно простеньких карбюраторах малолитражек использовалась ГДС с компенсационным колодцем и ограничительным компенсационным жиклером. Ввиду неглубокой компенсации и относительно небольшого количества подаваемого топлива, т. е. негибкости в эксплуатации, карбюраторы с такими системами перестали выпускаться к середине 60х годов ХХ века.

ГДС современного карбюратора обеспечивает гибкость состава смеси от 1 : 14 до 1 : 17 весовых частей бензина : воздуха. На основных режимах ГДС обеспечивает смесь экономичного или обедненного состава — 1 : 16 — 1 : 16,5.

Совершенно особую конструкцию имеет ГДС горизонтального карбюратора с игольным регулированием. В этой системе одновременно механически изменяется количество воздуха, проходящего через диффузор — за счет подъёма шибера, и количество подаваемого в него же топлива — за счет иглы переменного профиля, проходящей через жиклер и механически изменяющей его проходное сечение. Характеристическая кривая такого карбюратора обеспечивается механически жестко заданным соотношением сечения диффузора и сечения жиклера, которые зависят только от высоты подъёма шибера. В карбюраторах постоянного разрежения этот уровень в каждый момент времени обеспечивается автоматически за счет действия демпфирующей системы золотника и разрежения в зоне дроссельной заслонки, определяемого нагрузкой двигателя и углом поворота дросселя.

Система холостого хода (СХХ) с переходной системой и система вентиляции картера — помимо обеспечения работы на режимах с невысоким вакуумом, которого недостаточно для включения в работу ГДС, на всех остальных режимах обеспечивает компенсацию состава смеси в ГДС.
Так как при работе на холостом ходу над дросселем не имеется разрежения, необходимого для включения в работу главной дозирующей системы, для обеспечения режимов с неглубоким вакуумом и малыми углами открытия дросселя требуется отдельная система, способная обеспечивать смесеобразование при малых расходах воздуха в смесительной камере. Она может быть параллельной (используется очень редко), последовательной, иметь разные типы распыливания — дроссельное, задроссельное, может быть автономной (АСХХ).

СХХ представляет собою воздушный, топливный и эмульсионный каналы с дозирующими элементами — жиклерами холостого хода или актюаторами. Топливный жиклер холостого хода запитывается из нижней части эмульсионного колодца ГДС, таким образом он оказывается включен в топливный канал ГДС. Воздушный жиклер ХХ соединен с пространством верхней части смесительной камеры, что обеспечивает изменение количества воздуха, поступающего в СХХ при разных режимах работы двигателя. Ввиду указанных выше особенностей, СХХ является очень важным звеном компенсации смеси для ГДС. Очень часто воздух подается в СХХ по двум или по трем каналам, что обеспечивает двух- или трехступенчатое эмульгирование, способствующее дополнительной гомогенизации смеси и улучшению равномерности состава смеси по цилиндрам. СХХ открывается в смесительную камеру в задроссельном пространстве, где на холостых оборотах имеется вакуум достаточной для ее работы степени. В канал СХХ открываются переходные отверстия, расположенные в зоне кромки приоткрытой дроссельной заслонки. К-88 и ДААЗ-2108 вообще имеют одно вертикальное щелевидное отверстие, часть его, расположенная ниже кромки дросселя, обеспечивает холостой ход, при открывании дросселя эта часть естественно увеличивается, обеспечивая переходный режим.

Дроссельная заслонка на холостом ходу почти закрыта, разрежение в карбюраторе имеется только сразу за ней. За счёт этого разрежения в отверстие холостого хода из главной дозирующей системы через топливный жиклер холостого хода подается топливо, смешанное с воздухом, поступающим из воздушного жиклера холостого хода и дополнительных воздушных каналов. При этом образуется обогащенная смесь, необходимая для поддержания холостых оборотов двигателя, с соотношением "бензин — воздух" в пределах от 1 : 12 до 1 : 14,5.

На переходном режиме, то есть при небольших углах открытия дроссельной заслонки, эмульсия из каналов СХХ поступает в зону кромки дроссельной заслонки через одно или несколько переходных отверстий, смешиваясь с проходящим воздухом и обедняясь до 1 : 15 — 1 : 16,5.

Как уже указывалось, некоторые карбюраторы (К-88, к-90, ДААЗ-2108) имеют в зоне кромки дросселя одно вертикальное щелевидное отверстие. Такое построение обеспечивает эффективную компенсацию и плавное изменение состава смеси на переходном режиме. Задавая форму щели, можно добиться практически идеальной переходной характеристики.

На остальных режимах работы двигателя система холостого хода компенсирует состав смеси, образуемой главной дозирующей системой и поэтому является чрезвычайно важной для правильной работы карбюратора. Известны случаи, когда после неквалифицированной регулировки СХХ при сохранении оборотов холостого хода карбюратор практически терял работоспособность.

Для обеспечения равномерности состава смеси по цилиндрам и стабильности параметров и смесеобразования, и момента зажигания СХХ часто выполняется автономной, с дополнительными смесительными устройствами, фактически представляющими собой карбюратор в карбюраторе, работоспособный при малых расходах воздуха (например, АСХХ «Каскад»). Такая система имеет основной канал, входное отверстие которого расположено в зоне опускающейся кромки дроссельной заслонки, а устье выходит в зону под дросселем. За счет такого расположения движение воздуха и смеси в канале прекращается при открытии дросселя моментально. В этот канал выводится на холостом ходу вся эмульсия, образовавшаяся в СХХ, однако для качественного равпыливания смешивание её с воздухом осуществляется в специальных распылителях, обеспечивающих при небольших расходах воздуха и эмульсии очень высокие скорости движения — на уровне скорости звука. За счет этого АСХХ обеспечивает качество распыливания, недостижимое для других систем холостого хода. В более качественных карбюраторах используются АСХХ с тройным, а иногда и четырехкратным эмульгированием.

Распылители АСХХ строятся по различным схемам. Простейшая из них — СХХ карбюратора ДААЗ-2140. В нем поток воздуха проходит через небольшую горизонтальную щель, в которую сверху открывается ещё одна щель — из эмульсионного канала. Соотношение сечений обеспечивает скорости газов на уровне скорости звука. АСХХ "Каскад" имеет кольцевидный распылитель с радиально расположенными отверстиями, из которых в поток воздуха поступает эмульсия — такая система фактически копирует в миниатюре смесительную камеру. В центре распылителя имеется винт специального профиля, обеспечивающий регулировку количества смеси. В СХХ с сопловидными распылителями в центр канала, по которому движется эмульсия, подаётся из винта с каналом воздух, т. е. такая система — как бы "Каскад" наоборот.

Для перекрытия подачи топлива на принудительном холостом ходу в СХХ включается экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ), представляющий собою клапан, отключающий подачу топлива, и систему управления этим клапаном, либо электронную, либо электронно-пневматическую (Тюфяков). При переходе двигателя в режим ПХХ происходит подача управляющего сигнала на исполнительный клапан. На более современных двигателях, имеющих микропроцессорную систему управления, этот сигнал формируется этой системой (АЗЛК-21412). Клапан может быть расположен либо непосредственно в выходном отверстии АСХХ, и полностью перекрывать подачу смеси, либо иметь иглу, отсекающую подачу топлива через жиклер. Во втором случае возрастает инерционность системы, при выходе из режима ПХХ имеется короткий неустановившийся период, когда СХХ уже работает, а топливо по длинному каналу от жиклера еще не поступило. Но такая система проще в построении и дешевле, менее подвержена неблагоприятным воздействиям в эксплуатации. Именно такая система ПХХ используется на ДААЗ-2108. Системы с клапаном в устье используются на ДААЗ-2107, -05 и 2140. Они обеспечивают практически мгновенную смену режимов, но сложнее, дороже и требовательнее в эксплуатации настолько, что многие владельцы автомобилей с такими системами их просто отключали.

Своеобразно построен ЭПХХ на К-90. Там каналы холостого хода обеих камер заканчиваются довольно большими полостями, в которых расположены тарелки электромагнитных клапанов, при подаче напряжения на которые происходит отключение подачи смеси, то есть, при выходе ЭПХХ из строя карбюратор продолжает работать в обычном режиме.

СХХ карбюраторов, установленных на двигателях, приводящих компрессоры кондиционеров, мощные генераторы и/или нагруженных АКПП, часто оснащаются управляемым упором дроссельной заслонки, который стабилизирует обороты холостого хода при включении сервисных устройств, приподнимая дроссель при подключении нагрузки от дополнительных агрегатов.

Переходная система вторичной камеры карбюратора с последовательным открытием дросселей, в основном, аналогична СХХ, но имеет важные отличия. Так как ГДС вторичной камеры сама по себе настраивается на получение относительно обогащенной мощностной смеси, ей не требуется столь глубокая степень компенсации, как в первичной камере. Поэтому переходная система, как правило, выполняется по схеме параллельной запитки топливом и её топливный жиклер сообщается непосредственно с поплавковой камерой, а не с эмульсионным колодцем ГДС. Таким образом, включение в работу и переходной системы, и ГДС вторичной камеры происходит параллельно, чем обеспечивается необходимая степень обогащения смеси.

Любой современный двигатель обеспечивает утилизацию горючих и чрезвычайно токсичных картерных газов. Система отсоса картерных газов, она же система вентиляции картера, состоит из двух ветвей — большой и малой. Большая ветвь представляет собою трубу, в которой имеется пламегаситель и маслоотделитель. Газы, прошедшие через них, поступают в воздушный фильтр инерционно-масляного типа до масляной ванны либо в картонный воздушный фильтр в непосредственной близости от горловины первичной камеры, смешиваются там с воздухом и подаются в цилиндры. На холостом ходу и переходном режиме разрежение над камерой достаточно невелико, поэтому параллельно большой ветви используется малая. Это трубка, соединяющая большую ветвь с задроссельным пространством; во многих карбюраторах она снабжается золотником, отсекающим сообщение задроссельного пространства с большой ветвью при открытии дросселя и предотвращающим, таким образом, подсасывание под дроссель воздуха параллельно смесительной камере.

Экономайзеры и эконостаты — дополнительные параллельные системы подачи топлива в смесительную камеру, обогащающие смесь при высоких уровнях вакуума, то есть при нагрузках, близких к максимальным, когда экономическая смесь не может обеспечить потребностей двигателя. Экономайзеры имеют принудительное управление, пневматическое или механическое. Эконостаты, по сути дела, просто трубки определённого сечения, иногда с эмульсионными каналами (ДААЗ), выведенные в пространство смесительной камеры выше диффузора, то есть в зону, где вакуум появляется при максимальных нагрузках, в отличие от ГДС.
В некоторых старых конструкциях карбюраторов без эмульгирования топлива экономайзер имел жиклёр, параллельный главному топливному жиклёру ГДС, открываемый принудительно. В эмульсионных карбюраторах такая схема не используется ввиду нарушения характеристики пневмокомпенсации ГДС.

В относительно дешевых карбюраторах, в которых ГДС сама по себе обеспечивает относительно богатый состав смеси на большинстве режимов, экономайзеры и эконостаты не используются.

Система рециркуляции отработанных газов. Обеспечивает замещение части воздуха выхлопными газами на режимах торможения двигателем. Способствует снижению уровня окислов азота (NО) и оксида углерода (CO) в выхлопе.
Применяется на небольшом количестве типов двигателей.

Насос-ускоритель. Необходим для подачи дополнительной порции топлива при резком открытии дросселя. Необходимость подачи дополнительного количества топлива определяется отнюдь не его "инерционностью" в каналах карбюратора при резком разгоне, как это обычно указывается в популярных изданиях, а нарушением в этот момент условий смесеобразования во впускной системе, в результате чего до цилиндров в первые моменты после начала резкого разгона доходит только часть поданного карбюратором топлива. Ускорительный насос компенсирует этот эффект и обеспечивает требуемый состав горючей смеси в цилиндрах в первый же момент после начала разгона. Бывают поршневые и диафрагменные, устанавливаемые на все карбюраторы с начала 70-х годов ХХ века. Поршневые ускорители имеют менее стабильные параметры и не позволяют изменять интенсивность впрыска в зависимости от угла поворота дросселя.
Карбюраторы, способные обеспечить поступление смеси оптимального состава на всех режимах, т. е. карбюраторы с игольным регулированием состава и карбюраторы постоянного разрежения ускорителя не имеют — за ненадобностью.

Пусковое устройство. Представляет собой заслонку над смесительной камерой с системой управления ею. При её прикрытии существенно возрастает степень вакуума во всей смесительной камере, что приводит к резкому обогащению смеси, необходимому для холодного пуска. (Того же эффекта можно достичь, забывая вовремя менять картонный элемент в воздушном фильтре). Чтобы поток воздуха не перекрывался полностью, заслонка либо опирается на пружину и располагается эксцентрично, либо снабжается клапаном, обеспечивающим минимальное поступление воздуха. Для пуска и прогрева двигателя необходимо прикрыть воздушную заслонку и приоткрыть дроссельную. Воздушная заслонка может иметь механический, автоматический или полуавтоматический привод.
В первом случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, называемой манеткой. Полуавтоматический привод воздушной заслонки распространён наиболее широко как простой и эффективный. Заслонка закрывается водителем вручную, а приоткрывается автоматически диафрагмой, работающей от возникающего при первых вспышках разрежения во впускном коллекторе. Это предотвращает переобогащение смеси и возможную остановку двигателя сразу после пуска. Такое пусковое устройство имеют все карбюраторы ДААЗа и К-151. Автоматический привод широко применяется за границей, а в практике отечественного автопрома распространения не получил ввиду существенной сложности, относительно низкой надёжности и недолговечности при характерных для климата большей части территории СССР/России больших перепадах температур. В этом случае воздушную заслонку закрывает биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения или электрическим нагревателем. По мере прогрева двигателя термоэлемент нагревается, открывая воздушную заслонку. На отечественных автомобилях такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ (в основном, экспортных). В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры.

Синхронизация карбюраторов мотоцикла Наладка карбюратора кейхин 1

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.

Принцип работы и устройство карбюратора

Карбюратор – это обязательный узел питания двигателя внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. До конца XX века карбюраторы устанавливались на большинство автомобилей, но в наши дни их прочно вытеснили более удобные и функциональные инжекторные системы. Сейчас они часто встречаются в автомобилях возрастом 20 и более лет.

Принцип работы и устройство простейшего карбюратора

В первом устройстве, изобретенном Л. Христофорисом в 1876 году, топливо нагревалось, испарялось, образовавшиеся пары и потоки воздуха смешивались. Спустя год решение усовершенствовали, использовав принцип топливного распыления, который стал основой для следующих проектов.

До широкого распространения привычных нам устройств были барботажные модели и мембранно-игольчатые. Первые — в виде бензинового бака, в котором близко от поверхности располагалась доска и пара патрубков для подачи из атмосферы и забора смеси топлива и воздуха в мотор. Воздух перемещался под доской, непосредственно над топливом, обогащался парами и становился горючей смесью. Это была простая, но рабочая система. Дроссельная заслонка находилась отдельно. На функционирование мотора с барботажным узлом влияли природные условия — испаряемость зависела от температуры. Такую систему было сложно регулировать, она была взрывоопасна.
Схема барботажного карбюратора.

Мембранно-игольчатое устройство размещается отдельно от бензобака. В нем было нескольких камер, жестко связанных с помощью штока. Седло клапана, через который подавалось топливо, запиралось иглой на штоке. Камеры были соединены топливным каналом и смесительной зоной. Параметры устройства определяли пружины, на которые надавливали мембраны. Такой карбюратор работал независимо от условий на улице и местоположения, был популярен в начале 19 века, когда его устанавливали на автомобилях и мототехнике, в самолетах с поршневыми моторами внутреннего сгорания.
Схема мембранно-игольчатого карбюратора.

Устройство карбюратора наших дней

Сегодня используются поплавковые модели, которые являются самыми усовершенствованными. Их можно увидеть на большинстве машин.
Устройство и работа карбюратора: 1 — регулировочный винт пускового устройства; 2 — штифт рычага 24, входящий в паз рычага 3; 3 — рычаг управления воздушной заслонкой; 4 — винт крепления тяги привода воздушной заслонки; 5 — регулировочный винт приоткрывания дроссельной заслонки первой камеры; 6 — рычаг дроссельной заслонки первой камеры; 7 — ось дроссельной заслонки первой камеры; 8 — рычаг привода дроссельной заслонки второй камеры; 9 — регулировочный винт количества смеси холостого хода; 10 — ось дроссельной заслонки второй камеры; 11 — рычаг дроссельной заслонки второй камеры; 12 — патрубок отсоса картерных газов в задроссельное пространство карбюратора; 13 — дроссельная заслонка второй камеры; 14 — выходные отверстия переходной системы второй камеры; 15 — корпус дроссельных заслонок; 16 — распылитель главной дозирующей системы второй камеры; 17 — малый диффузор; 18 — корпус топливного жиклера переходной системы второй камеры; 19 — распылитель ускорительного насоса; 20 — патрубок подачи топлива в карбюратор; 21 — распылитель эконостата; 22 — воздушная заслонка; 23 — шток пускового устройства; 24 — рычаг воздушной заслонки; 25 — крышка пускового устройства; 26 — штифт рычага 24, действующий от штока 23 пускового устройства; 27 — ось воздушной заслонки; 28 — крышка карбюратора; 29 — трубка с топливным жиклером эконостата; 30 — топливный фильтр; 31 — игольчатый клапан; 32 — эмульсионная трубка второй камеры; 33 — поплавок; 34 — главный топливный жиклер второй камеры; 35 — перепускной жиклер ускорительного насоса; 36 — рычаг привода дроссельных заслонок; 37 — рычаг привода ускорительного насоса; 38 — диафрагма ускорительного насоса; 39 — регулировочный винт качества (состава) смеси холостого хода; 40 — патрубок забора разрежения вакуумного регулятора опережения зажигания. 41 — корпус карбюраторов. 42 — электромагнитный запорный клапан; 43 — регулировочный винт добавочного воздуха заводской подрегулировки системы холостого хода; 44 — диафрагма пускового устройства.

Поплавковый карбюратор состоит из множества элементов:

• Поплавковая камера для сохранения горючего на заданном уровне.
• Поплавок, оснащенный специальной иглой, который используется для дозирования уровня бензина.
• Смесительная камера ― для смешения топлива в мелкодисперсном виде с воздухом.
• Диффузор — зауженное место для увеличения скорости воздуха.
• Распылитель, оснащенный жиклером, который соединяет камеры, подает смесь в диффузор.
• Заслонка дросселя — для регулировки потока рабочей жидкости.
• Воздушная заслонка — для регулировки потока воздуха, поступающего в карбюратор. С помощью элемента создают смесь «обогащенную», «нормальную» или «бедную».
• Система холостого хода — подает горючее мимо смесительной камеры по спецканалам в задроссельное пространство.
• Эконостаты и экономайзеры — обеспечивают дополнительную подачу топлива при существенных нагрузках. Эконостаты работают от разрежения воздуха, экономайзерами управляют принудительно.
• Подсос горючего — для принудительного обогащения топливной смеси. С помощью рычага водитель приоткрывает дроссельную заслонку, воздух проходит сквозь смесительную камеру и забирает больше горючего. В результате смесь становится обогащенной, помогает запустить холодный двигатель.

Принцип работы карбюратора

Сначала горючее направляется в поплавковую камеру. В момент достижения необходимого уровня поплавок поднимается и перекрывает клапан, через который подается топливо. Когда поплавок опускается, подача топлива возобновляется.

Далее топливо идет в смесительную камеру, где создается горючая смесь. Сверху подается воздух, который соединяется с горючим. В камере находится распылительная трубка с жиклером, а также дроссель и диффузор. Жиклер — это пробка, которая не допускает вытекание топлива из поплавковой камеры. Заслонка, соединенная с педалью, называется дросселем. При надавливании ногой, она открывается, и горючая смесь попадает в цилиндр. В результате машина набирает скорость. В диффузоре находится распределительная трубка.

В момент запуска в смесительной камере формируется разрежение, из распылителя разбрызгивается топливо. Поднимается поток воздуха, который при смешении с топливом, переносит горючее в цилиндр.

В новейших устройствах помимо смесительной и поплавковой камер, находится также пусковое и дозирующее устройство, конструкция холостого хода, экономайзер, ускорительный насос. Устаревшие модели не обеспечивают полноценную работу мотора, поскольку в зависимости от того, холодный или горячий двигатель, смесь должна быть разной. Если запускают холодный двигатель, требуется горючая смесь, обогащенная топливом. В случае, когда мотор долго работал, необходима смесь с небольшим включением топлива.

Для увеличения скорости или езды в нагруженной машине, нужна смесь, сильно обогащенная топливом. Аналогичная ситуация при движении на холостом ходу, на малых оборотах. Такие условия простой карбюратор обеспечить не в силах.

С целью обогащения смеси топливом применяют насос-ускоритель. Когда резко выжимают педаль, проходит воздух, который движется быстрее топлива. С этим связана нехватка топлива в горючей жидкости. При наличии насоса силовой агрегат работает мощнее.

Система холостого хода идеальна для малых оборотов. При таком режиме силовой агрегат функционирует на обогащенной смеси. Однако, одной дозирующей системы недостаточно, ведь на холостом ходу дроссель открывается лишь частично. В новейших карбюраторах горючая смесь формируется около дросселя, поскольку в этом месте, даже если дроссель открыт не полностью, создается необходимое разрежение.

Для запуска мотора требуется смесь, которая обогащена топливом. С этой целью в смесительной камере предусмотрена заслонка с клапаном, через который проходит воздух. На приборной панели автомобиля есть ручка для управления клапаном. При вытягивании ручки клапан приоткрывается, и объем воздуха в смесительной камере сокращается. А количество горючего в смеси возрастает. В результате даже первые порции смеси достаточно насыщены, и мотор быстро заводится. При наличии спускового устройства двигатель работает даже при пониженных температурах.

Возможности дозирующего устройства позволяют создавать смесь, подходящую для работы двигателя в разных режимах. С помощью системы автоматически регулируется состав смеси при работе мотора с малой и средней нагрузкой. В таком режиме топливо подается через дозирующую систему. Однако, даже при полном открытии дросселя горючего часто недостаточно. По этой причине, когда дроссель практически полностью открыт, рычаг, соединенный с ним, воздействует на тягу привода экономайзера — так открывается дополнительный проход из поплавковой камеры. В итоге двигатель функционирует более мощно.

Карбюратор: как создать питательную смесь для двигателя

Карбюратор: как создать питательную смесь для двигателя

Несмотря на распространение инжекторных систем подачи топлива, на российских дорогах все еще много автомобилей с карбюраторными двигателями, и с этим нужно считаться. О том, что такое карбюратор, зачем он нужен в автомобиле, какое имеет устройство и на каких принципах основана его работа, читайте в этой статье.

Что такое карбюратор

Пары бензина легко воспламеняются от любой искры, однако для нормальной работы двигателя необходимо создать горючую смесь с оптимальным соотношением количества топлива и воздуха — эту задачу и решает карбюратор. Именно карбюратор стал первым устройством, которое использовалось в ДВС для создания топливно-воздушной смеси. И только в наше время карбюраторы в автомобильных двигателях практически полностью вытеснены инжекторами (хотя простые маломощные моторы, в том числе и мотоциклетные, все еще остаются карбюраторными).

Слово «карбюратор» хорошо отражает назначение этого устройства: оно происходит от французского "carburation" — «смешивание». В карбюраторе происходит смешивание воздуха и бензина, и получившаяся топливно-воздушная горючая смесь направляется во впускной коллектор двигателя.

Для нормальной работы двигателя соотношение количества воздуха и паров топлива должно быть порядка 15:1, для пуска двигателя бензина нужно больше, в этом случае соотношение составляет примерно 10:1. Однако это усредненные показатели, и даже один двигатель на разных режимах работы требует смеси с различной концентрацией топлива и воздуха. Поэтому современный карбюратор — это сложный узел с несколькими системами, необходимыми для обеспечения работы силовой установки в любых условиях и на любых режимах.

Типы и виды карбюраторов

Существует несколько типов карбюраторов, однако на сегодняшний день распространение получили только два из них:

Мембранно-игольчатый карбюратор — недорогой и простой по конструкции, однако имеет ряд недостатков, поэтому получил ограниченное распространение на автомобилях. Но, с другой стороны, этот карбюратор может работать практически в любом положении, поэтому широко используется на маломощных моторах таких устройств, как газонокосилки, бензопилы и других.

1. эмульсионный жиклер эконостата;
2. эмульсионный канал эконостата;
3. воздушный жиклер главной дозирующей системы;
4. воздушный жиклер эконостата;
5. топливный жиклер эконостата;
6. игольчатый клапан;
7. ось поплавка;
8. шарик запорной иглы;
9. поплавок;
10. поплавковая камера;
11. главный топливный жиклер;
12. эмульсионный колодец;
13. эмульсионная трубка;
14. ось дроссельной заслонки первой камеры;
15. канавка золотника;
16. золотник;
17. большой диффузор;
18. малый диффузор;
19. распылитель

Поплавковый карбюратор — наиболее распространенный, именно он вплоть до недавнего времени устанавливался на большинстве бензиновых двигателей легковых и грузовых автомобилей.

Также все карбюраторы можно разделить на три типа по направлению потока топлива и воздуха:

— С горизонтальным потоком;
— С восходящим потоком;
— С падающим (нисходящим) потоком.

Наибольшее распространение получили карбюраторы с падающим потоком — в них поток воздуха и распыляемое в нем топливо движутся сверху вниз.

Если говорить конкретно о поплавковых карбюраторах, то к ним относится еще несколько классификаций:

— По количеству камер — однокамерные и многокамерные (до четырех камер);
— По открытию дроссельных заслонок у многокамерных карбюраторов — с параллельным (одновременным) и последовательным открытием.

С устройством и работой карбюратора проще и удобнее всего познакомиться на примере самого распространенного типа карбюраторов — поплавкового.

Устройство и принцип работы поплавкового карбюратора

В общем случае, поплавковый карбюратор состоит из нескольких основных частей и систем:

— Поплавковая камера с поплавком и игольчатым клапаном;
— Смесительная камера с диффузором;
— Дроссельная и воздушная заслонки;
— Распылитель;
— Топливные и воздушные жиклеры;
— Топливные и воздушные каналы.

Работа карбюратора сводится к следующему. С помощью бензонасоса топливо подается в поплавковую камеру, где поддерживается его постоянный уровень — это достигается с помощью поплавка и соединенного с ним игольчатого клапана, открывающего и закрывающего топливный канал в зависимости от положения поплавка. Из поплавковой камеры топливо через жиклер поступает в распылитель, который выходит в смесительную камеру. В камере имеется сужение специальной формы — диффузор (распылитель располагается именно в нем, причем в его самой узкой части).

Через смесительную камеру проходит воздух, в диффузоре он смешивается с топливом, и созданная таким образом топливно-воздушная смесь поступает во впускной коллектор. На входе в камеру располагается воздушная заслонка — она необходима во время пуска двигателя. На выходе из камеры имеется дроссельная заслонка, связанная с педалью газа — изменением положения дроссельной заслонки можно изменять количество поступающей в цилиндры топливно-воздушной смеси.

Как производится подача воздуха в карбюратор и смешивание воздуха с топливом? Очень просто: за счет разрежения, созданного опускающимися в цилиндрах поршнями. Из-за понижения давления воздух засасывается в смесительную камеру, еще большее понижение давления воздуха происходит в диффузоре (так как площадь потока воздуха в нем в несколько раз меньше площади потока в камере) — именно это низкое давление заставляет топливо самотеком вытекать из распылителя. А благодаря особой форме распылителя и высокой скорости потока воздуха топливо дробится на микроскопические капли и смешивается с воздухом — так на выходе из диффузора образуется топливно-воздушная смесь с заданными характеристиками.

В современных карбюраторах топливо уже в распылителе смешивается с воздухом до состояния эмульсии — это происходит за счет подачи воздуха в распылитель через главный воздушный жиклер. Такое решение обеспечивает наилучшее распыление и смешивание бензина с воздухом в диффузоре.

Современные карбюраторы устроены несколько сложнее, чем описано выше, и имеют несколько дополнительных систем:

— Пусковое устройство («подсос») — обеспечивает запуск холодного двигателя (обычно это просто воздушная заслонка, которая снижает поток воздуха, обогащая горючую смесь топливом, и механизм управления этой заслонкой);
— Система холостого хода — обеспечивает работу двигателя на холостом ходу, когда в цилиндрах создается недостаточно высокое разрежение воздуха;
— Система вентиляции картера — обеспечивает удаление из картера токсичных газов;
— Система рециркуляции отработанных газов — обеспечивает дожигание выхлопных газов, делая их менее токсичными;
— Ускорительный насос — обеспечивает подачу топлива при резких ускорениях;
— Эконостат и экономайзер — обеспечивают подачу дополнительного количества топлива при работе двигателя на высоких нагрузках.

Также большинство карбюраторов имеют не одну, а две и больше смесительных камер (до четырех), что позволяет добиться лучшего качества горючей смеси и обеспечить подачу топлива во все цилиндры.

Преимущества и недостатки карбюратора

Сегодня карбюраторы на автомобильных двигателях практически полностью вытеснены системами впрыска (инжекторами), что обусловлено главным недостатком карбюратора — он неспособен создать горючую смесь с оптимальным составом для работы двигателя на всех режимах. Если инжектор регулирует состав смеси буквально для каждой вспышки в каждом цилиндре, то с карбюратором достичь этого никак нельзя.

Однако карбюратор более дешев, имеет простую конструкцию, надежен и обладает лучшей ремонтопригодностью, что обеспечило его распространение на различных маломощных и недорогих двигателях, поэтому инжекторная система еще не скоро появится на бензопилах или бензиновых электрогенераторах.

Также у карбюратора есть еще одно достоинство: он создает более гомогенную (однородную) горючую смесь, чем инжектор. Однако даже это преимущество не спасло карбюратор от вытеснения из автомобильной промышленности.

Другие статьи

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.