Устройство и работа простейшего карбюратора
Устройство
Простейший карбюратор состоит из двух основных частей: смесеобразующего устройства и поплавковой камеры. В смесеобразующем устройстве происходит приготовление горючей смеси, а поплавковая камера является резервуаром, откуда топливо подается для смешения с воздухом.
Смесеобразующее устройство карбюратора имеет входной воздушный патрубок, диффузор, смесительную камеру, дроссельную заслонку, выходной патрубок. Выходной патрубок обычно заканчивается фланцем, которым карбюратор крепится к впускному трубопроводу двигателя.
На входном патрубке устанавливают шланг для подвода воздуха или непосредственно воздушный фильтр. Диффузор является местным уменьшением сечения смесеобразующего устройства. Благодаря диффузору улучшаются условия распыливания топлива, так как при работе двигателя в самом узком сечении диффузора создается максимальная скорость воздушного потока. В этом месте устанавливают распылитель, представляющий собой трубку, выведенную в диффузор. Через распылитель происходит истечение и распыление топлива.
Поплавковая камера содержит поплавковый механизм, состоящий из поплавка и игольчатого клапана. Поплавок закреплен шарнирно на стенке поплавковой камеры. На рычаг поплавка опирается запорная игла игольчатого клапана.
При подаче топлива через штуцер в поплавковую камеру поплавок всплывает и своим рычагом поднимает запорную иглу, закрывая игольчатый клапан. Как только уровень топлива в поплавковой камере достигнет заданного предела, игольчатый клапан закроется полностью и поступление топлива в камеру прекратится. При расходовании топлива из поплавковой камеры поплавок опускается и приоткрывает игольчатый клапан. В поплавковую камеру вновь начинает поступать топливо до момента достижения заданного уровня. Таким образом, поплавковая камера с помощью поплавкового механизма обеспечивает поддержание заданного уровня топлива при всех режимах работы двигателя.
В нижней части поплавковой камеры располагают главный жиклер. Его основное назначение состоит в дозировании топлива для получения горючей смеси нужного состава. Жиклер представляет собой пробку с центральным калиброванным отверстием. Диаметр калиброванного отверстия жиклера выбирается в зависимости от требуемого расхода топлива. Большое значение для образования горючих смесей имеет также длина калиброванного отверстия жиклера, углы входных и выходных фасок, диаметры каналов в теле жиклера. Главный жиклер может быть установлен в нижней или верхней части распылителя.
Работа
При вращении коленчатого вала двигателя во время тактов впуска и при открытой дроссельной заслонке через смесительную камеру карбюратора проходит воздух. Внутри диффузора скорость потока воздуха значительно возрастает, и на выходе рыспылителя создается разрежение. При этом в поплавковой камере вследствие наличия отверстия давление остается равным атмосферному. Из-за разности давлений в поплавковой камере и в распылителе топливо начинает перетекать через главный жиклер и распылитель в виде фонтанчика, попадая в горловину диффузора. Здесь струя поступающего воздуха дробит вытекающее топливо на мелкие капельки, которые перемешиваются с воздухом, испаряются и образуют горючую смесь.
Образование горючей смеси в смесительной камере карбюратора происходит не в полном объеме. Часть топлива в виде капелек не успевает испариться и перемешаться с воздухом. Неиспарив-шиеся капельки топлива движутся в потоке воздуха и оседают на стенках смесительной камеры и впускного трубопровода. Топливо, осевшее на стенки, образует пленку, которая движется с малой скоростью. Чтобы испарить пленку топлива, впускной трубопровод при работе двигателя подогревается. Чаще всего используется жидкостный подогрев (от системы охлаждения двигателя) или подогрев теплом отработавших газов. Таким образом, можно считать, что образование горючей смеси заканчивается в конце впускного трубопровода двигателя.
Карбюратор двигателя состоит из 5 основных систем карбюратора:
1) главная дозирующая система карбюратора предназначена для смешивания топлива с воздухом в установленных пропорциях, что обеспечивается с помощью специальных жиклеров с калибром (топливные и воздушные жиклеры).
2) система холостого хода карбюратора предназначена для поддержания работы двигателя на малых оборотах коленчатого вала.
3) система пуска карбюратора предназначена для подачи воздуха в эмульсионные трубки через воздушную заслонку и жиклеры.
4) система экономайзера карбюратора предназначена для обогащения горючей смеси во время продолжительной нагрузки.
5) система ускорительного насоса карбюратора предназначена для кратковременного обогащения горючей смеси во время разгона автомобиля.
Приготовление горючей смеси и работа основных систем карбюратора
Приготовление горючей смеси осуществляется за счет смешивания двух компонентов топлива и воздуха в определенной пропорции. Оба компонента перед попаданием в систему должны быть тщательно очищены от различных видов загрязнений и примесей. Горючая смесь приготавливается в карбюраторе за счет мелкокалиберных жиклеров, и заслонки, с помощью которых топливо дозируется и распыляется на мельчайшие частицы, после чего перемешивается с воздухом.
Горючая смесь имеет свой состав, который приготавливается при определенном соотношением масс топлива к воздуха. Для того, чтобы сгорел 1 кг бензина теоретически необходимо смешать с ним 14,9 кг воздуха (при расчетах принимают 15). Правда идеального не бывает, и количество воздуха, которое расходуется на приготовление горючей смеси, немного больше или меньше по сравнению с теоретическим. В связи с этим состав горючей смеси характеризуется коэффициентом воздуха, который участвует в процессе сгорания топлива, к теоретически обусловленному количеству воздуха.
Для точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси приняли названия следующих смесей:
1) богатая смесь с коэффициентом избытка воздуха равным 0,70-0,85
2) обогащенная смесь с коэффициентом избытка воздуха 0,85-0,95
3) обедненная смесь с коэффициентом избытка воздуха 1,05-1,15
4) бедная смесь с коэффициентом избытка воздуха 1,15-1,20
Двигатель должен работать в оптимальном режиме . Оптимальный режим работы двигателя обеспечит нормальная горючая смесь. То есть горючая смесь должна быть не переобагащенная, и не переобедненная, так как в этих случаях снижается экономичность и мощность двигателя.
Жидкое топливо в бензиновых двигателях не может обеспечить работу поршневой группы. Для создания крутящего момента на коленчатом валу необходима серия циклических микровзрывов в цилиндрах, в то время, как жидкий бензин просто горит. Когда топливо смешивается с воздухом (содержащим большое количество кислорода), создается смесь, способная образовывать вспышку, обладающую большой кинетической энергией.
Автомобильные карбюраторы – история развития
На заре двигателестроения применение газа стало невыгодным. Возникла необходимость создания устройства, которое могло с высокой степенью надежности и безопасности обеспечить формирование из бензина и воздуха качественной смеси. Принцип работы карбюратора первой серии основывался на испарении паров топлива. Камера нагревалась от внешнего источника тепла, бензиновые пары смешивались с воздухом за счет конвекции.
Характеристики такого карбюратора не позволяли развивать большую мощность, поэтому эта конструкция не прижилась в моторостроении. Для первых экземпляров автомобилей было достаточно того, что они просто ехали, в дальнейшем потребности клиентов росли, стал развиваться автоспорт. Возникла необходимость создать карбюратор, не имеющий ограничений по мощности мотора.
Следующее поколение, изобретенное немецкими инженерами Даймлером и Майбахом, работало по принципу распыления топлива. Размеры агрегата уменьшились (не было необходимости встраивать объемную испарительную камеру с емкостью для нагрева), а производительность, напротив, выросла в разы. Фактически был создан вакуумный карбюратор, конструкция которого используется в современных моделях. Главный технический прорыв – переход топлива в газообразное состояние происходил принудительно, что давало простор для экспериментов с производительностью. Разумеется, устройство карбюратора Даймлера – Майбаха было не похоже на современные конструкции высокопроизводительных вакуумных моделей со специальным ресивером и контролем за разряжением воздуха.
Однако принцип работы был таким же, как на любом современном образце.
Устройство карбюратора (типовое описание для всех модификаций)
На схеме изображено взаимное расположение основных узлов:
- Трубка подачи бензина от топливного насоса;
- Поплавок с игольчатым клапаном, перекрывающим топливопровод;
- Жиклер приема топлива из поплавковой камеры;
- Форсунка распылителя жидкого топлива;
- Камера смесителя, в которой образовывается топливная смесь;
- Воздушная заслонка, регулирующая объем входящего потока чистого воздуха из фильтра ;
- Диффузор, формирующий направление потока воздуха;
- Заслонка дросселя, регулирующая подачу смеси во впускной тракт двигателя.
Как работает карбюратор?
Рассмотрим работу каждого узла.
- Бензин под небольшим давлением (не путать с высокопроизводительными форсунками инжекторных систем) поступает в поплавковую камеру. Важно поддерживать уровень топлива в карбюраторе, не превышающий расположение жиклера. Иначе в смесительной камере не будет происходить аэрозольное распыление. Для каждой модели установлен верхний предел заполнения камеры, за которым механически «следит» поплавок с игольчатым клапаном. Такая конструкция выбрана потому, что небольшим усилием можно удерживать давление входящего топливопровода. При достижении предела – клапан запирает входное отверстие, при падении уровня – заполняет камеру бензином;
- Недостаток конструкции (к сожалению, безальтернативной) – высокая зависимость от загрязнения. Игольчатый клапан может «зависнуть» в закрытом состоянии, и работа мотора будет остановлена;
- Далее бензин поступает в жиклер. Диаметр этого элемента строго регламентирован, не допускаются отклонения даже в сотые доли миллиметра. В противном случае, на входе в смесительную камеру не будет происходить аэрозольное распыление, и топливовоздушная смесь не сформируется, а на жидком бензине, как уже говорилось, ДВС не работает;
- Из диффузора выходит аэрозоль из мельчайших капелек бензина, готовая для смешивания с воздухом;
- Камера смесителя (фактически – корпус карбюратора) предназначена для формирования газообразной смеси, состоящей из паров бензина и кислорода, содержащегося в воздухе. Бензин, равно как и воздух, попадает в камеру не под напором, а наоборот, за счет разряжения. При движении цилиндра вниз, возникает разница в давлении, своеобразный вакуум. За счет специально рассчитанной формы корпуса, потоки топлива и воздуха смешиваются равномерно, образуя качественную смесь;
- Заслонки (дроссельная и воздушная) управляемые педалью газа, дозируют интенсивность потока воздуха и скорость всасывания топлива из жиклера. Мотор работает интенсивнее, скорость вращения коленвала меняется вместе с мощностью и крутящим моментом.
Все системы карбюратора должны работать слаженно: если один из каналов (жиклеров) будет засорен, или неверно настроить положение заслонок, формирование смеси будет нарушено. Возрастет расход бензина, потеряется мощность, силовой агрегат будет работать неустойчиво, поэтому все узлы должны быть чистыми, их размер соответствовать заводским расчетам, произведена настройка регулировочных параметров. На карбюраторе есть ряд подстроечных винтов, правильные технические характеристики устанавливаются с их помощью. На иллюстрации показан пример карбюратора «Озон».
Хорошо настроенный карбюратор «выжимает» из мотора максимум возможностей при наименьших затратах на топливо. Разные модели карбюраторов могут иметь свои способы регулировки, но общий принцип единый.
У каждого карбюратора есть инструкция по выставлению параметров. Регулировка может производиться самостоятельно, или на профильном сервисе. При смене условий эксплуатации (количество кислорода в воздухе, регулярная нагрузка на автомобиль, включение кондиционера в летний период и пр.), следует произвести повторную настройку.
Чем отличаются карбюратор классической конструкции и устройство с электронным управлением?
Выше по тексту были описаны принципы работы механического карбюратора. Все настройки устанавливаются с помощью винтов, и не могут быть изменены динамически, в ходе работы. Схема карбюратора постоянно совершенствуется, и в новых моделях (некоторые выпускаются по сей день) достаточно много электроники. Например, электромагнитным клапаном оснащены практически все механические модели.
На этом устройстве остановимся подробнее:
Дело в том, что при полностью отпущенной педали газа, дроссельная заслонка перекрыта, и мотор по идее должен заглохнуть. Для работы ДВС без нагрузки (просто чтобы не заводить его каждый раз после остановки), внедрена система холостого хода. С ее помощью, даже при перекрытых заслонках, в корпус поступает минимальный объем бензина и воздуха. Формируемой топливной смеси достаточно для поддержания работоспособности силового агрегата без нагрузки на коленвал.
Этот параметр требует точной регулировки: если обороты холостого хода завышены, вырастет расход бензина, а если занижены – мотор будет глохнуть при остановках. При изменении условий работы (температура, наличие климатической установки с кондиционером, дополнительное оборудование, дающее нагрузку на генератор), режим холостого хода меняется, поэтому был установлен клапан холостого хода (электрический), который управляет процессом линейно, в зависимости от нагрузки.
Никакой программы управления нет, в клапан заходит лишь провод питания. В зависимости от некоторых условий работы, положение клапана меняется.
Это далеко не все электронные системы, которые могут быть внедрены в механику процесса. Например, все регулировки заводятся на блок управления, типа ЭБУ для инжекторных моторов. Такой микрокомпьютер постоянно отслеживает параметры нагрузки на силовой агрегат, и в реальном времени может менять настройки карбюратора. Задавая себе вопрос: «какой карбюратор лучше поставить?», можно рассматривать внедрение в машину современной конструкции. В отличие от карбюраторов традиционного исполнения, электронные системы не нуждаются в периодической настройке, но имеют более высокую стоимость, и сложнее в обслуживании и ремонте. Для обеспечения электроники исходными данными, на двигатель устанавливаются различные датчики, которые следят за параметрами мотора. На основе получаемой информации, исполнительные механизмы карбюратора приводятся в действие.
Виды карбюраторов по производителям – какой выбрать?
У всех на слуху различие т.н. китайской продукции, и карбюраторов именитых брендов (в список которых входят и ДААЗ, и Солекс, и Озон…). На самом деле, это не более, чем предрассудки. Изделие, выпущенное на заводе, с соблюдением технологии, имеющее сертификат качества, будет хорошо работать вне зависимости от географии производства. Низким качеством отличаются лишь так называемые товары «no-name», собранные крестьянами из Поднебесной буквально напильником на коленке, поэтому при подборе нового карбюратора, прежде всего ориентируйтесь на известность производителя и наличие сопроводительной документации. Разумеется, и гарантийные обязательства должны быть обеспечены сервисными центрами в пределах доступности. То есть, если вы живете в Калининграде, а ближайший сервисный центр производителя в Димитровграде – есть смысл подыскать другой экземпляр.
Итог
Не следует бояться этого на первый взгляд сложного устройства. Схема работы простая и надежная, залог нормального функционирования – чистота всех внутренних элементов и правильная настройка.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Дорогие друзья, в данном мануале мы попытаемся на пальцах объяснить основные принципы работы любого карбюратора, о его устройстве, с иллюстрациями и достаточно подробными комметариями. Особенно полезной будет эта статья для новичков, которые хотят разобраться в теме. В статье мы рассмотрим следующие моменты:
Режимы работы двигателя и состав горючей смеси, систему холостого хода и переходную систему, устройство поплавковой камеры и принципы ее работы, главную дозирующую систему карбюратора, систему пуска, принцип работы эконостата и многое другое. Ведь от правильной работы всех этих узлов напрямую зависит аппетит вашего авто. Он может быть как выше так и ниже того, который указан в технических характеристиках вашей машины. К примеру расходы Ваз - 2114, 2110, 2112 можете узнать пройдя по ссылке, паспортные расходы семерки ВАЗ-2107 можете глянуть , и т.д. В общем запаситесь терпением, попкорном и приготовьтесь к интересному чтиву.
Режимы работы двигателя и состав горючей смеси
СОСТАВ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ Для работы двигателя внутреннего сгорания необходима смесь топлива с воздухом. В карбюраторных двигателях топливо (бензин) смешивается с воздухом в определенной пропорции вне цилиндров и, частично испарившись, образует горючую смесь. Этот процесс называется карбюрацией, а прибор, приготавливающий такую смесь, - карбюратором. Смесь, пройдя по впускному трубопроводу, попадает в цилиндры двигателя, где смешивается с остатками горячих отработавших газов, образуя рабочую смесь. Частички распыленного топлива при этом испаряются. Для пуска двигателя и его работы на разных режимах, необходим различный состав горючей смеси. Поэтому карбюратор устроен так, что позволяет изменять количественное соотношение распыленного топлива и воздуха в смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо около 15 кг воздуха. Топливовоздушная смесь в такой пропорции называется нормальной. Режим работы двигателя на этой смеси имеет удовлетворительные показатели по экономичности и развиваемой мощности. Незначительное увеличение количества воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с его нормальным содержанием (но не более 17 кг) приводит к обеднению смеси. На обедненной смеси двигатель работает в наиболее экономичном режиме, т.е. расход топлива на единицу развиваемой мощности минимален. Полную мощность на такой смеси двигатель не разовьет. При избытке воздуха (17 кг и более) образуется бедная смесь. Двигатель на такой смеси работает неустойчиво, при этом расход топлива на единицу вырабатываемой мощности возрастает. На смеси переобедненной, содержащей более 19 кг воздуха на 1 кг топлива, работа двигателя невозможна, так как смесь не воспламеняется от искры. Небольшой недостаток воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с нормальным (от 15 до 13 кг) способствует образованию обогащенной смеси. Такая смесь позволяет двигателю развивать максимальную мощность при несколько повышенном расходе топлива. Если воздуха в смеси меньше 13 кг на 1 кг топлива, смесь богатая. Из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель на богатой смеси работает в неэкономичном режиме, с перебоями и при этом не развивает полной мощности. Переобогащенная смесь, содержащая менее 5 кг воздуха на 1 кг топлива, не воспламеняется - работа двигателя на ней невозможна. ПУСК ДВИГАТЕЛЯ При пуске холодного двигателя часть распыляемого топлива оседает на стенках впускного трубопровода, а часть испарившегося топлива, попав в цилиндры, конденсируется на стенках. К тому же при низкой температуре воздуха смесеобразование ухудшается, т. к. замедляется испарение бензина. Поэтому для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы карбюратор приготовил переобогащенную топливовоздушную смесь. РАБОТА НА ХОЛОСТОМ ХОДУ На холостом ходу частота вращения коленчатого вала двигателя невелика, а дроссельные заслонки карбюратора почти полностью закрыты. Из-за этого вентиляция цилиндров не столь эффективна, по сравнению с работой на средней и высокой частотах вращения коленчатого вала и мало количество горючей смеси, поступающей в двигатель. В рабочей смеси содержится большое количество отработавших (остаточных) газов. Поэтому для устойчивой работы двигателя на холостом ходу необходима обогащенная смесь. РЕЖИМ ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗОК На режиме частичных нагрузок от двигателя не требуется полная мощность. Дроссельные заслонки открыты не полностью, но вентиляция цилиндров хорошая. Поэтому на этом режиме достаточно обедненной горючей смеси. Соотношение развиваемой двигателем мощности к количеству потребляемого топлива позволяет считать режим частичных нагрузок самым экономичным. РЕЖИМ ПОЛНОЙ НАГРУЗКИ На режиме полной нагрузки от двигателя требуется максимальная или близкая к максимальной мощность. Двигатель при этом работает на высоких оборотах, а дроссельные заслонки полностью (или почти полностью) открыты. Для этого режима требуется обогащенная смесь, обладающая повышенной скоростью сгорания. РЕЖИМ РЕЗКОГО УВЕЛИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ При работе двигателя в режиме резкого увеличения нагрузки, например при разгоне автомобиля, необходима обогащенная смесь. Но поскольку процесс смесеобразования обладает некоторой инертностью, чтобы предотвратить возникновение «провала» при наборе скорости, требуется дополнительное кратковременное обогащение горючей смеси. Для этого дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в смесительную камеру карбюратора.
ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ КАРБЮРАТОРА
Современные карбюраторы оснащены десятком различных систем и устройств, которые имеют разветвленную сеть каналов, многочисленные калиброванные отверстия, сложные рычажные передачи и пневматические камеры. Сразу разобраться в этом хитросплетении непросто. Поэтому полезно рассмотреть все основные системы по отдельности на примере упрощенных схем. И начать следует с принципа работы и устройства простейшего карбюратора.
Для работы бензинового двигателя необходимо во всасываемый воздух добавлять топливо, которое затем сгорает в цилиндре при рабочем ходе поршня. Чтобы топливо надежно воспламенялось и полностью сгорало, необходимо тщательно перемешивать его с воздухом и при этом выдерживать оптимальный со-став горючей смеси на всех режимах работы двигателя. Эти функции выполняет карбюратор, соединенный впускным трубо-проводом с цилиндрами двигателя. Простейший карбюратор состоит из двух камер: поплавковой и смесительной. Процесс приготовления горючей смеси продолжается на всем пути движения топлива и воздуха по впускному тракту, вплоть до цилиндров, но начинается с распы-ления топлива в смесительной ка-мере карбюратора. Для этого в смесительной камере установлен распылитель в виде трубки. Срез трубки выведен в центр диффузора камеры. Диффузор - это участок сужения смесительной камеры. Скорость воздушного потока в диффузоре возрастает, и у распылителя возникает разрежение. Под действием этого разрежения топливо вытекает из распылителя и интенсивно перемешивается с воздухом. В распылитель топливо поступает из поплавковой камеры, с которой он связан каналом. В канале установлен жиклер - пробка со сквозным отверстием определенных размеров и формы. Жиклер ограничивает поступление топлива в рас-пылитель. Одно из условий нормальной работы карбюратора - правильная установка уровня топлива в поплавковой камере. Поддерживается уровень топлива в камере при помощи поплавкового механизма с игольчатым клапаном. Топливо подается в поплавковую камеру по топливо-проводу. По мере заполнения камеры поплавок поднимается, а игла запирает отверстие клапана, при этом вытесняемый топливом воздух выводится наружу через специальное отверстие. Поплавковая камера и распылитель представляют собой сообщающиеся сосуды. Уровень топлива в поплавковой камере устанавливается так, чтобы он находился чуть ниже среза распылителя. При повышенном уровне топливо будет выходить из распылителя, переобогащая смесь, при пониженном - поступление топлива в распылитель недостаточно, в результате чего образуется сильно обедненная горючая смесь. Для того чтобы изменять состав смеси, в смесительной камере над диффузором установлена воздушная заслонка. По мере закрывания воздушной заслонки смесь будет обогащаться. Чрезмерное прикрывание заслонки приведет к переобогащению смеси и остановке двигателя. Для регулировки количества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры, в нижней части смесительной камеры установлена дроссельная заслонка. Когда воздушная и дроссельная заслонки полностью открыты, сопротивление потоку воздуха минимально. Простейший карбюратор готовит горючую смесь оптимального состава только в определенном диапазоне частот вращения коленчатого вала. Диапазон зависит от пропускной способности жиклера, сечения диффузора, уровня топлива и положения дроссельной заслонки. Автомобильный двигатель должен работать в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала и при постоянно изменяющейся нагрузке. Для приготовления смеси оптимального состава на всех возможных режимах работы автомобильные карбюраторы оборудованы дополнительными системами.
Главная дозирующая система карбюратора предназначена для подачи основного количества топлива на всех режимах работы двигателя, кроме режима холостого хода. При этом на средних нагрузках она должна обеспечивать приготовление требуемого количества обедненной смеси приблизительно постоянного состава. В простейшем карбюраторе по мере открытия дроссельной заслонки увеличение расхода воздуха, проходящего через диффузор, про-водит медленнее, чем увеличение расхода топлива, вытекающего из распылителя. Горючая смесь становится богатой. Чтобы исключить переобогащение смеси, необходимо компенсировать ее состав воздухом в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки. В карбюраторе такое возмещение осуществляет главная дозирующая система. В карбюраторах «Солекс» компенсация осуществляется пневматическим торможением: топливо в распылитель поступает не непосредственно из поплавковой камеры, а через эмульсионный колодец - вертикальный канал, в котором установлена эмульсионная трубка. Стенки трубки имеют отверстия для выхода воздуха, поступающего в нее сверху через воздушный жиклер. Поступление топлива в эмульсионный колодец определяется топливным жиклером. В эмульсионном колодце топливо смешивается с воздухом, выходящим из отверстий эмульсионной трубки. В результате в распылитель попадает топливная эмульсия, а не чистое топливо. По мере открытия дроссельной заслонки в диффузоре увеличивается разрежение и возрастает истечение эмульсии из распылителя. Одновременно растет поступление воздуха в эмульсионный колодец через воздушный жиклер, из за чего уменьшается поступление топлива из поплавковой камеры через топливный жиклер. Количество топлива, проходящего через жиклер, соответствует поступающему в диффузор количеству воздуха, что и обеспечивает компенсацию состава смеси. Требуемый состав горючей смеси задается подбором проходных сечений топливного и воздушного жиклеров, а также типом эмульсионной трубки.
СБАЛАНСИРОВАННАЯ ПОПЛАВКОВАЯ КАМЕРА
В простейшем карбюраторе поплавковая камера связана с атмосферой через отверстие в крышке. В процессе эксплуатации по мере загрязнения воздушного фильтра в диффузоре такого карбюратора будет возрастать разрежение и, следовательно, смесь начнет обогащаться. Чтобы исключить влияние загрязнения воздушного фильтра на состав горючей смеси, внутренняя полость поплавковой камеры соединена ка-налом с горловиной карбюратора.
Для. работы двигателя на холостом ходу с минимальной частотой вращения коленчатого вала требуется малое количество горючей смеси. Следовательно, дроссельная заслонка должна быть почти полностью закрыта. При этом разрежение в диффузоре недостаточно для вступления в работу главной дозирующей системы. Поэтому карбюратор дополнительно оборудован системой холостого хода, которая готовит топливовоздушную смесь в количестве, обеспечивающем устойчивую работу двигателя при закрытой дроссельной заслонке. Каналы системы холостого хода связывают задроссельное пространство (полость впускного трубопровода) с эмульсионным ней частью смесительной камеры. При работе двигателя на холостом ходу под дроссельной заслонкой об-разуется высокое разрежение. Под действием разрежения топливо из эмульсионного колодца проходит в топливный канал холостого хода, где смешивается с воздухом, поступающим по воздушному каналу из верхней части смесительной камеры. Соотношение топлива и воздуха в эмульсии определяется пропускной способностью топливного и воздушного жиклеров, которые установлены в каналах холостого хода. Далееэмульсия поступает в задроссельное пространство, где смешивается с воздухом, проходящим через зазор между стенкой камеры и заслонкой. Зазор регулируется упорным винтом «количества»(SOLEX). Количество топливной эмульсии, проходящее по каналу в задросельное пространство, регулируется винтом с конусообразным наконечником (винтом «качества»). При заворачивании винта проходное сечение канала уменьшается. И наоборот. При плавном открытии дроссельной заслонки расход воздуха через смесительную камеру увеличивается, а количество поступающей эмульсии остается на прежнем уровне. Разрежение в диффузоре при этом еще недостаточно для вступления в работу главной дозирующей системы. В результате смесь обедняется и в работе двигателя наблюдается «провал». Для обеспечения плавного перехода от холостого хода к режиму средней нагрузки служит переходная система, которая объединена с системой холостого хода. Канал переходной системы соединяет эмульсионный канал системы холостого хода снаддроссельным пространством смесительной камеры. Выходное отверстие канала расположено таким образом, что, после приоткрытия дроссельной заслонки, оно оказывается в зоне разрежения; через него поступает дополнительное количество эмульсии в смесительную камеру, сглаживая переход от одного режима работы двигателя к другому. На холостом ходу, когда дроссельная заслонка закрыта, часть воздуха через канал переходной системы подмешивается к топливной эмульсии. Изменение состава смеси компенсируется подбором жиклеров. При заворачивании винта «количества» дроссельная заслонка приоткрывается. В результате расход воздуха через канал переход ной системы уменьшается, а через зазор между стенками смесительной камеры и заслонкой увеличивается. Количество горючей смеси, поступающей в двигатель, увеличивается, и частота вращения коленчатого вала возрастает. При отворачивании винта заслонка закрывается и частота вращения коленчатого вала снижается.
Главная дозирующая система обеспечивает бесперебойную работу двигателя только при очень плавном открытии дроссельной заслонки. При резком открытии заслонки (например, для интенсивного разгона автомобиля) в первый момент процесс смесеобразования нарушается. Чтобы исключить «провал» в работе двигателя на этом режиме, карбюратор оснащен специальным устройством - ускорительным насосом. Он предназначен для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки. На карбюраторах широко применяется ускорительный насос диафрагменного типа с приводом от оси дроссельной заслонки. При открытии заслонки кулачок, механически связанный с ее осью, поворачивается и нажимает толкатель диафрагмы. Когда дроссельная заслонка закрывается, кулачок перестает воздействовать на толкатель. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение, создавая разрежение в полости насоса. Шарик нагнетательного клапана при этом закрывает отверстие в колодце под распылителем, шарик всасывающего клапана пропускает топливо в насос. Бензин из поплавковой камеры проходит через всасывающий клапан, заполняя полость насоса. При резком нажатии педали «газа», кулачок давит на телескопический толкатель, сжимая его пружину. При этом шарик нагнетательного клапана под давлением топлива приподнимается, открывая путь топливу из полости насоса в распылитель. Резкого перемещения диафрагмы не происходит, т.к. топливо не может быстро пройти через малое выходное отверстие распылителя. Поскольку пружина толкателя жестче возвратной пружины диафрагмы, первая, преодолевая сопротивление последней, перемещает диафрагму, вытесняя порцию топлива через нагнетательный клапан и распылитель в смесительную камеру карбюратора. Процесс впрыскивания получается растянутым по времени до нескольких секунд. Этим обеспечивается устойчивая работа двигателя при ускорении автомобиля, и, кроме того, диафрагма предохраняется от разрыва под действием давления топлива.
При пуске двигателя частота вращения коленчатого вала невелика, разрежение во впускной системе мало, и бензин плохо испаряется. К тому же, как уже было отмечено ранее, на холодном двигателе, особенно при низкой температуре окружающего воздуха, большая часть образовавшихся паров топлива конденсируется во впускном тракте. Поэтому для стабильного пуска двигателя необходимо приготовить в карбюраторе заведомо переобогащенную топливовоздушную смесь. Для этого следует закрыть воздушную заслонку и приоткрыть дроссельную. Тогда в диффузоре создается разрежение, достаточное для вытекания необходимого количества топлива из распылителя даже при медленном вращении коленчатого вала. Образуется рабочая смесь, пригодная для пуска двигателя. Но как только в цилиндрах появятся первые вспышки, чтобы двигатель не заглох от пере-обогащения, необходимо приоткрыть воздушную заслонку, открывая путь воздуху в диффузор. Для выполнения этих операций карбюратор дополнен специальным пусковым устройством. На карбюраторах двигателей отечественных автомобилей широко применяется пусковое устройство с ручным управлением. Оно состоит из воздушной заслонки, автоматического устройства ее приоткрывания и элементов привода. Воздушную заслонку водитель закрывает из салона автомобиля при помощи рукоятки, которая связана тягой с приводом заслонки. Привод обеспечивает заслонке возможность слегка приоткрываться, а возвратная пружина стремится удержать ее в закрытом положении. На карбюраторе установлено устройство, автоматически приоткрывающее воздушную заслонку на необходимую величину, что предотвращает переобогащение горючей смеси сразу после пуска. Устройство состоит из камеры с диафрагмой, пружины и тяги. Камера каналом связана с задроссельным пространством карбюратора. С началом устойчивой работы двигателя за дроссельной заслонкой происходит резкое увеличение разрежения, откуда по каналу оно передается в камеру. Диафрагма, преодолевая сопротивление пружины, перемещается и через тягу приоткрывает воздушную заслонку, обедняя смесь. Благодаря тому что заслонка закреплена на оси несимметрично, под действием разрежения, в смесительной камере она стремится открыться, «помогая» пусковому устройству. Воздушная заслонка связана с дроссельной заслонкой механизмом, обеспечивающим приоткрывание дроссельной заслонки при полном закрытии воздушной. Величина приоткрывания дроссельной заслонки должна обеспечить стабильную работу холодного двигателя при прогреве. По мере прогрева двигателя водитель вручную открывает воздушную заслонку и прикрывает дроссельную, снижая частоту вращения коленчатого вала до минимально устойчивой.
Для получения от двигателя максимальной мощности необходима обогащенная горючая смесь. Для ее приготовления карбюратор оборудован специальной системой, называемой экономайзером мощностных режимов. Система обеспечивает поступление дополнительного топлива в распылитель, минуя главный топливный жиклер. Для включения экономайзера мощностных режимов применяется пневматический или механический привод. Пневматическийпривод срабатывает при падении разрежения в смесительной камере, а не по мере открывания дроссельной заслонки. Это дает возможность в нужной степени обогащать смесь при разгоне автомобиля, обеспечивая хорошую приемистость, и сохранять обедненную смесь при равномерном движении, обеспечивая экономичность. При прикрытой дроссельной заслонке разрежение из задроссельного пространства поступает по каналу к диафрагме экономайзера. При этом диафрагма сжимает возвратную пружину, а ее толкатель не касается шарика клапана экономайзера, и клапан закрыт. При открытии дроссельной заслонки разрежение под ней (соответственно и у диафрагмы) уменьшается. Под действием пружины диафрагма смещается, и ее толкатель, утапливая шарик клапана, открывает канал экономайзера. Дополнительное топливо из поплавковой камеры поступает в распылитель главной дозирующей системы, обогащая смесь.
Эконостат предназначен для дополнительного обогащения горючей смеси на режимах максимальных нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Эконостат - это распылитель, установленный в самой верхней части смесительной камеры, над диффузором. Топливо в него подается непосредственно из поплавковой камеры по каналу, в котором установлен топливный жиклер, предотвращающий переобогащение горючей смеси. Иногда, для более тонкой настройки экономайзера, в верхнюю часть канала дополнительно устанавливается воздушный жиклер. Через него подводится воздух, который смешивается в канале с топливом. Поскольку выходное отверстие распылителя расположено в зоне низкого разрежения, экономайзер вступает в работу только при полном открывании дроссельной заслонки. При этом частота вращения коленчатого вала должна быть достаточно высокой, чтобы в зоне выходного отверстия распылителя возникло разрежение, достаточное для подъема топлива в канале до уровня распылителя. Поступающее через распылитель топливо смешивается с потоком топливо-воздушной смеси, дополнительно обогащая ее.
Двухкамерный карбюратор
Для улучшения смесеобразования и распределения горючей смеси по цилиндрам необходимо обеспечить низкое сопротивление движению воздуха через диффузор карбюратора при больших нагрузках и поддерживать достаточное разрежение в нем при малых нагрузках. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет конструкция двухкамерного карбюратора с последовательным включением камер. Первая камера - основная - обеспечивает работу двигателя на режимах холостого хода, а также при малых и средних нагрузках. Вторая - дополнительная - включается в работу при больших нагрузках. Привод дроссельной заслонки второй камеры может быть механическим или пневматическим. В первом случае начало открывания заслонки второй камеры происходит при определенном угле открытия дроссельной заслонки первой камеры. Во втором случае момент открывания зависит от величины разрежения в смесительных камерах.
Сейчас все современные бензиновые двигатели комплектуются инжекторной системой питания. За счет того, что инжектор является более совершенным, то он практически вытеснил карбюратор на автотранспорте. Но по дорогам колесит еще большое количество автомобилей, двигатель которых оборудован карбюраторной системой.
Карбюратор — это основной узел такой системы, и главная его задача – приготовление топливовоздушной смеси в необходимой пропорции для последующей её подачи в камеры сгорания двигателя.
Всего имеется три вида карбюраторных систем, одна из которых – барботажная вовсе не используется, а две другие, включающие в конструкцию игольчато-мембранный и поплавковый карбюраторы вполне еще применимы и встретить их можно на самой разнообразной технике.
Из двух последних, на автотранспорте использовался только карбюратор поплавкового типа. Игольчато-мембранный же тип можно встретить на бензопилах, мотокосах и даже на авиатехнике.
Устройство и принцип работы карбюратора
Карбюратор поплавкового типа представляет собой единый узел, включенный в систему питания. За время использования такой системы на автомобилях было разработано большое количество карбюраторов, имеющие разные особенности по конструкции, но все они функционируют используя один принцип.
Что такое карбюратор? Простейший поплавковый карбюратор состоит из двух камер:
- поплавковой камеры;
- и смесительной.
В задачу первой входит дозирование топлива и поддержание его на определенном уровне. Благодаря этой камере обеспечивается стабильная подача бензина при разных условиях работы мотора.
Конструктивно она очень проста. Внутри устройства имеется поплавковая камера с помещенным в нее поплавком, связанным с клапаном игольчатого типа, который размещен в канале подачи бензина от бензонасоса. По мере расхода топлива поплавок опускается, а с ним и клапан, в результате канал открывается и бензин закачивается в полость. При закачке необходимого уровня поплавок вместе клапаном поднимается вверх и полностью перекрывает канал.
Видео: Устройство карбюратора (Специально для АВТОмладенцев)
Вторая камера обеспечивает смешивание топлива в проходящий воздушный поток. Для этого в ней установлен диффузор – специально суженый участок камеры. Благодаря этому диффузору, воздух, проходящий через него, значительно ускоряется.
Две эти камеры соединены между собой распылителем. Та его сторона которая установлена в поплавковой камере дополнительно оснащена топливным жиклером – специальной вставкой со сквозным отверстием определенного диаметра. Его задача – обеспечивать подачу строго определенного количества бензина. Второй конец распылителя выведен в диффузор.
Работает все так: на такте впуска в цилиндре двигателя поршень движется вниз, создавая разрежения. Из-за этого происходит всасывание воздуха через воздухозаборник с установленным в него фильтром. Этот заборник располагается на карбюраторе, поэтому поток проходит через смесительную камеру.
Движение воздуха при ускорении в диффузоре, обеспечивает образование разрежения в распылительной трубке, из-за чего топливо начинает из него вытекать и подмешиваться в проходящий поток.
Регулировка подаваемой смеси в цилиндры обеспечивается дроссельной заслонкой, которая установлена за диффузором. Путем перекрывания канала, по которому движется топливовоздушная смесь, регулируется скорость движения воздуха. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на акселератор.
Устройство карбюратора подразумевает еще одну заслонку – воздушную. Если дросселем регулируется подаваемое количество уже готовой смеси, то вторая заслонка перекрывает подачу воздуха. А поскольку в цилиндрах разрежение при работающем моторе все же создается, то смесь получается обогащенной, которая характеризуется повышенным содержанием топлива.
Что еще входит в конструкцию?
Но это упрощенная схема карбюратора. На деле же выясняется, что карбюратор состоит из большого числа деталей и все значительно сложнее, ведь двигатель во время эксплуатации работает в разных режимах, при этом для каждого из них необходима смесь соответствующего состава.
Поэтому современный карбюратор поплавкового типа имеет сложное устройство со значительным количеством каналов, вспомогательных систем и дополнительного оборудования. Все это позволяет карбюратору обеспечивать смесеобразование на любых режимах работы.
Поэтому в конструкции карбюратора, помимо двух камер, имеется:
- система пуска;
- главная дозирующая система;
- система холостого хода;
- насос ускорительный;
- экономайзер;
- эконостат;
Каждая из этих составляющих имеет свое назначение в устройстве карбюратора и обеспечивают подачу оптимальной по количеству и качеству смеси на любых режимах функционирования силового агрегата.
1. Система пуска
Система пуска обеспечивает подачу обогащенной смеси в цилиндры двигателя во время запуска мотора. Основным элементом этой системы является воздушная заслонка. В отечественных карбюраторах она имеет ручное управление (рукоятка подсоса, выведенная в салон). В зарубежных аналогах часто встречается автоматическая система пуска, которая самостоятельно регулирует степень открытия воздушной заслонки.
При этом система пуска конструктивно сделана так, чтобы предотвратить подачу переобогащенной смеси в цилиндры сразу после пуска мотора. Для этого привод заслонки сделан так, чтобы она имела возможность самостоятельно приоткрываться, обеспечивая обеднение смеси. К тому же она связана посредством системы тяг с дроссельной заслонкой, что позволяет карбюратору во время запуска и прогрева регулировать степень открытия этих заслонок.
2. Главная дозирующая система
Главная система дозировки обеспечивает основную подачу смеси в цилиндр при всех режимах работы мотора. Единственное, она не задействуется при работе двигателя в режиме холостого хода. Основная ее задача – подача необходимого количества смеси (несколько обедненной) в цилиндры двигателя. Для того, чтобы исключить переобогащение смеси в переходных режимах эта система осуществляет компенсацию недостающего количества воздуха путем подачи из распылителя не чистого бензина, а эмульсии, в которую уже подмешана часть воздуха. Для этого на большинстве карбюраторов топливо, перед попаданием в распылитель, проходит через специально проделанные эмульсионные колодца, где и осуществляется предварительное смешивание.
3. Система ХХ
Система холостого хода обеспечивает устойчивую работу силовой установки на малых оборотах, когда дроссельная заслонка полностью закрыта. Представляет она собой систему каналов по которым подается воздух и топливо под дроссельную заслонку. То есть, смесительная камера при таком режиме не задействуется, поскольку система ХХ изготавливает необходимое количество смеси и подает во впускной коллектор в обход ее. Дополнительно эта система включает в себя еще один канал – переходной, в задачу которого входит обеспечение поддержания стабильной работы мотора во время смены режима от ХХ до средних оборотов.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Видео: Карбюратор ОЗОН. Диагностика и Ремонт
4. Ускорительный насос
Ускорительный насос обеспечивает подачу необходимого количества смеси при резком ускорении, когда главная дозирующая система не успевает обеспечить это, поскольку она обеспечивает нормальную подачу только при плавном открытии дроссельной заслонки. В задачу этого насоса входит кратковременное обогащение смеси, что позволяет избежать «провала» при ускорении. Для этого имеется специальный канал, перекрытый шариковыми клапанами и оснащенный мембраной, привод которой осуществляется от дросселя. При резком нажатии на акселератор, шарики приоткрывают канал, а мембрана выдавливает порцию эмульсии в специальный распылитель, установленный перед диффузором.
Экономайзер и эконостат
Экономайзер обеспечивает максимальный выход мощности от мотора, когда это необходимо. Достигается это подачей обогащенной смеси за счет подачи дополнительной порции эмульсии в основной распылитель в обход главной системы дозировки.
Эконостат позволяет двигателю выдавать максимальную мощность при высоких оборотах. Для этого данный элемент обеспечивает подачу и бензина непосредственно из поплавковой полости и распыление его перед диффузором.
Это основные элементы и системы карбюратора. Также в его конструкции используется поплавковая камера сбалансированного типа. Чтобы бензин в ней поддерживался на заданном уровне, в камере не должно образовываться разрежение и для этого ее соединяют с атмосферой. Сбалансированная же камера подразумевает объединение ее с горловиной карбюратора, что предотвращает попадание в нее загрязняющих веществ вместе с воздухом.
Обслуживание карбюратора
При своей сложной конструкции регулировок у карбюратора не так уж и много, и касаются они только системы холостого хода и уровня топлива в камере с поплавком.
Чтобы установить стабильную работу мотора на ХХ, имеются два специальных винта – количества (воздушный) и качества (топливный). Первый представляет собой упорный элемент, которым регулируется степень открытия дроссельной заслонки для поступления через зазор между ним и стенкой воздуха для создания смеси.
Второй винт – игольчатый, установлен в канал, по которому эмульсия попадает в задроссельный канал. Путем вкручивания и выкручивания изменяется сечение этого канала, и как следствие – количества подаваемой эмульсии.
Недостатком карбюратора является то, что у него имеется большое количество каналов и жиклеров небольшого сечения. Поэтому в процессе эксплуатации загрязняющие элементы, попадающие вместе с воздухом и бензином, оседают в них и закупоривают каналы и жиклеры.
Поэтому важно периодически проводить чистку узла. Сделать это можно вручную, с полной разборкой узла, промывкой и продувкой каналов.
Но последнее время появились специальные чистящие средства. Такие очистители представляют собой особую смесь, которая попадая в каналы обеспечивает отслоение и растворение отложение и смол в каналах, после чего они попадают в цилиндры вместе с топливом и сгорают. Но стоит отметить, что таким средством удается удалить только небольшие засорения. В случае большого количества отложений удалить их можно только вручную.