Устройство карбюраторов

Краткие теоретические сведения

Наибольшее распространение в автомобильных двигателях получили многокамерные карбюраторы с падающим потоком (рис. 8.1, 8.2), так как они позволяют создать впускную систему с меньшим сопротивлением, обеспечивают более равномерное распределение горючей смеси по ци­линдрам. Смесительные камеры работают параллельно или последова­тельно. В каждой камере устанавливается по два диффузора, что улучшает перемешивание и испарение топлива посредством воздуха, подводимого через кольцевую щель между диффузорами при выходе горючей смеси в большой диффузор. Распылители главной дозирующей системы выведены в малый диффузор, где скорость воздушного потока максимальна. Много­камерные карбюраторы имеют балансированную поплавковую камеру. Это обусловлено тем, что сопротивление воздушного фильтра при засоре­нии увеличивается, следовательно, может увеличиться перепад давления между поплавковой камерой и диффузором, что может привести к пере­расходу топлива и повышению токсичности отработавших газов. Баланси­рованная поплавковая камера изолирована от окружающей среды и спе­циальным каналом сообщается с воздушным патрубком карбюратора, что исключает влияние воздушного фильтра на работу карбюратора. На неко­торых карбюраторах устанавливается экономайзер принудительного холо­стого хода.

Располагают карбюратор на впускном трубопроводе.

Верхняя часть карбюратора состоит из воздушного патрубка с воздуш­ной заслонкой и автоматического клапана и крышки поплавковой камеры; средняя часть — из смесительной камеры с двумя диффузорами в каждой, поплавковой камеры и главного дозирующего устройства в каждой камере (при работе камер последовательно — в одной первичной камере ); эконо­майзер и ускорительный насос общие для двух камер (при работе камер последовательно — экономайзер располагается во вторичной камере, уско­рительный насос в первичной); нижняя часть — из смесительной камеры с дроссельными заслонками, каналов системы холостого хода с распылите­лями в каждой камере (или только в первичной), экономайзера системы принудительного холостого хода.

Управление карбюратором и принцип его работы

Название «карбюратор» происходит от слова «карбюрация», то есть процесс при­готовления рабочей смеси.

Как было сказано выше, карбюратор устанавливается своей нижней частью на впускном коллекторе двигателя, то есть в непосредственной близости от цилиндров. Сверху в карбюратор поступает воздух, предварительно очищенный от пыли и грязи воздушным фильтром, а сбоку — бензин, подаваемый топливным насосом из бензобака.

Воздушный фильтр — обязательная деталь любой системы питания, воздух для приготовления рабочей смеси должен быть чистым. Как правило, в современных двигателях применяют сменные фильтрующие элементы из пористой бумаги. Воздух, проходя через ее поры, оставляет на них песчинки, пыль и грязь. Фильтрующий элемент периодически меняется вместе со всеми осадками.

Бензин тоже проходит очень тщательную очистку. На первой стадии он очища­ется сеткой, которая имеется на приемной трубе бензобака, затем он проходит через сетчатый фильтр в топливном насосе, и, наконец, процесс очистки завершается в фильтре тонкой очистки топлива, расположенный между насосом и карбюратором. Но и это еще не все. На карбюраторе имеется еще один сетчатый фильтр. Такой сложный многоступенчатый процесс очистки топлива необходим потому, что мель­чайшая песчинка может засорить очень маленькие отверстия в карбюраторе. Поэтому он должен быть очень чистым, без сора.

Управление карбюратором и принцип его работы разберём на примере простейшего карбюратора изображенного на ри­сунке 8.3.Во время такта впуска поршень в цилиндре перемещается вниз, и через открытый впускной клапан, как насосом, «затягивает» в цилиндр рабочую смесь. «Затягивается» она как раз из карбюратора, а точнее, из смесительной камеры карбюратора. Смесительной потому, что именно в ней топливо смешива­ется с воздухом. В нижней ее части установлена заслонка. Она может закрывать и открывать выход из смесительной камеры. Дроссельная заслонка тягой соединена с педалью «газа», расположенной под ногами водителя. Нажимая на эту педаль, водитель регулирует количество поступающей в цилиндры рабочей смеси. При открытой дроссельной заслонке через смесительную камеру проходит воздух. Воздух, проходя мимо распылительной трубки, или жиклера захватывает с собой частички топлива, которые, интенсивно испаряясь в смесительной камере, образуют горю­чую смесь.

Рис. 8.3.Простейший карбюратор: 1 - воз­дух; 2 - топливо; 3 - игольчатый клапан; 4 - попла­вок; 5 - поплавковая камера; 6 - распылитель, 7 - топливный жиклер; 8 - смесительная камера; 9 - рабочая смесь, 10 - дроссельная заслонка; 11 – диф- фузор

На рисунке 8.3 представлен простей­ший карбюратор. Такой карбюратор исправно работает только при равномерном установив­шемся движении автомобиля. А это только лишь очень малое время эксплуатации автомобиля. А теперь рассмотрим все возможные варианты работы автомобиль­ного двигателя с точки зрения состава рабочей смеси и, вследствие этого, работы карбюратора. А заодно и познакомимся с разными дополнительными устройства­ми и системами карбюратора.

Процесс работы двигателя начинается с его запуска или заводки. Этот процесс называется «пуском холодного двигателя». Причем не работавший долгое время двигатель считается «холодным» независимо от времени года, даже жарким ле­том, а зимой — особенно.

Во-первых, из-за того, что стартер вращает коленчатый вал двигателя с малы­ми оборотами, рабочая смесь поступает в цилиндр с маленькой скоростью.

Во-вторых, из-за того, что стенки цилиндра и впускной трубопровод холодные, на них в виде капелек оседает большая часть паров бензина, тем самым смесь обедняется, то есть количество топлива в ней уменьшается. Для быстрого запуска двигателя в карбюраторе имеет­ся специальное пусковое устрой­ство (рис. 8.4).

Из теории известно, что, для того чтобы в назван­ных выше условиях в рабочей смеси оставалось не­обходимое содержание паро­образного топлива, его нужно по­давать больше, с расчетом на то, что часть топлива осядет на стен­ках впускного трубопровода, то есть смесь должна быть богатой.

В системе пуска из по­плавковой камеры карбюратора топливо через главный топлив­ный жиклер поступает в распы­литель и канал холостого хода, в котором имеется топливный жи­клер холостого хода. В верхней части расположена воздушная заслонка с автоматическим клапаном. Воздух поступает через канал холостого хода. Также имеются два отверстия, причем проходное сечение одного из них мо­жет регулироваться. В системе пуска установлена так же дроссельная заслонка, управляемая педалью с рабочего места водителя.

Поплавковая камера карбюратора представляет собой ванночку, наполнен­ную бензином. В ней плавает поплавок в виде маленького бочонка. Он соединен с клапкном. Когда уровень бензина понижается, поплавок открывает клапан, и порция топлива заливается в ванночку. Таким образом поддерживается строго опре­деленный уровень топлива в поплавковой камере. А вот в нижней части поплав­ковой камеры есть отверстие. Это — канал для топлива с главным топливным жиклером.

Жиклер — это маленький болтик с просверленным внутри отверстием. Отверстие в жиклере строго определенного диаметра, который рас­считывается при проектировании карбюратора. Любая система карбюратора не обходится без жиклеров.

Перед запуском двигателя водитель с помощью специальной кнопки с тросиком закрывает воздушную заслонку, уменьшая количество воздуха в смеси, и немного приоткрывает дроссельную. Затем стартер начинает медленно вращать коленчатый вал. Под действием разрежения, создаваемого движущимся вниз поршнем, топливо вытекает в смесительную камеру. Но так как дроссельная заслонка закрыта, а разрежение выше ее мало, то через распылитель топлива вы­текает мало, а основная часть поступает вверх по каналу через топливный жиклер холостого хода и далее, смешиваясь с воздухом, подается в пространство под дроссельную заслонку. Это происходит оттого, что при закрытой дроссельной и воздушной заслонках разрежение в нижней части смесительной камеры относи­тельно велико. Как раз в это место подается смесь для того, чтобы даже при столь малом разрежении частицы топлива все же дробились, испарялись и активно пе­ремешивались с воздухом, образуя однородную рабочую смесь.

Как только в цилиндрах двигателя произошел процесс воспламенения смеси, и этот цилиндр совершил такт рабочего хода, на некоторое время, вследствие этого, повышаются обороты коленчатого вала. Чтобы двигатель не захлебнулся топли­вом, нужно добавить воздуха. Это делает автоматический клапан, установленный в воздушной заслонке. Он открывается и пропускает достаточно воздуха для работы холодного двигателя, впуская порцию воздуха и обедняя тем самым смесь.

По мере прогрева двига­теля водитель вручную посте­пенно открывает воздушную за­слонку. Когда воздушная за­слонка открывается полностью, двигатель начинает работать тихо и ровно на оборотах холо­стого хода.

Как только двигатель про­грелся до рабочей температуры и заработал ровно и с малыми оборотами, вступает в работу система холостого хода (рис. 8.5).

Система холостого хода выполняет одну их важнейших функций в процессе работы карбюратора, так как коленчатый вал вращается медленно, в цилиндрах остается еще большое количество отработавших газов, которые не успевают покинуть его через вы­пускной клапан. Вследствие малого разрежения в цилиндре количество посту­пающей рабочей смеси невелико. Поступающая рабочая смесь, перемешива­ясь с остатками отработавших газов, горит медленно, и вследствие этого дви­гатель работает неустойчиво. Надо увеличить скорость сгорания рабочей смеси, поступающей в цилиндр. А для этого необходимо сделать смесь обога­щенной.

Обогащение смеси происходит в системе холостого хода, которая необходима для обеспечения работы двигателя при медленной скорости вращения коленчатого вала, когда водитель не нажимает на педаль «газа», и дроссельная заслонка за­крыта. При этом через смесительную камеру карбюратора проходит слишком сла­бый поток воздуха, который не может заставить бензин вытекать из распылителя. Поэтому в карбюраторе есть канал, который обходит заслонку. В нем топливо смешивается с воздухом и вытекает сразу во впускную трубу. Количество поступающей смеси регулируется специальным винтом

Рассмотрим дальше процесс работы карбюратора. При дальнейшей работе двигателя, когда он прогрелся до рабочей температуры. Автомобиль трогается с ме­ста и движется по хорошей дороге с невысокой скоростью. Нагрузка на двигатель средняя, и от него не требуется полной мощности.

Для его работы нужна экономичная смесь, которая должна быть обедненной. Именно для этого и служит главная дозирующая система, схема которой изобра­жена на рисунке 8.6.

Двигателю достаточно того топлива, которое захватывает с собой воздух, проходя через смесительную камеру. Пока автомобиль едет с одной и той же скоростью, смесь обедняется — то­плива в ней мало.

Иногда необходимо резко увеличить скорость автомобиля или разогнаться. Для быстрого увеличения оборотов в карбюра­торе установлен насос-ускоритель (рис. 8.7).

При резком открытии дрос­сельной заслонки в момент увели­чения нагрузки смесь обедняется, и двигатель может остановиться. Резкое обеднение смеси объясня­ется тем, что в этот момент исте­чение топлива из жиклеров отстает от возрастающего воздушного по­тока. При резком открытии дрос­сельной заслонки рычаг быстро опускает тягу привода насоса вниз. Тяга с планкой нажимает через пружину на шток с поршнем, кото­рый, резко опускаясь, давит на то­пливо. Обратный клапан под дав­лением топлива закрывается, и топливо, поднимая нагнетатель­ный клапан, через распылитель впрыскивается в смесительную камеру, не допуская этим обедне­ния смеси. Двигатель быстро на­бирает необходимые обороты.

При движении в гору от дви­гателя требуется большая мощность, чем на ровной дороге. Это достигает­ся увеличением количества рабочей смеси и ее обогащением, т.е. увеличением количества в ней топлива. Такой состав смеси еще называют «мощностным» со­ставом, от слова «мощь», «сила».

При открытии дроссельной заслонки почти полностью топлива, накачанного насосом-ускорителем, не хватает, и вступает в работу экономайзер. Водитель сильнее нажимает на педаль «газа», рычаг, закрепленный на оси дроссельных за­слонок, через серьгу и тягу перемещает шток привода вниз. Шток нажимает кла­пан экономайзера, и дополнительное топливо из поплавковой камеры через от­верстие, открытое клапаном, и жиклер экономайзера поступает по каналу, допол­няя топливо, вытекающее из главного топливного жиклера, прямо в смесительную камеру карбюратора. Таким образом, в смесительной камере оказывается боль­шее количество топлива, которое, смешиваясь с воздухом, образует обогащенную рабочую смесь, так необходимую для движения при возросших нагрузках.

На карбюраторах двигателей грузовых автомобилей устанавливают ис­полнительный диафрагменный механизм ограничителя максимальной час­тоты вращения коленчатого вала двигателя.