Система питания карбюраторных двигателей

Система питания двигателя с искровым зажиганием служит для приготовления горючей смеси, при сгорании которой в цилиндрах двигателя выделяется тепловая энергия, преобразуемая затем в механическую. Горючая смесь состоит из топлива и воздуха, соединенных в определенной пропорции и тщательно перемешанных друг с другом.

Общее устройство и смесеобразование

В систему питания автомобиля с карбюраторным двигателем (рис. 3.1) входят топливный бак 13, топливный насос 1, топливные фильтры 5 и 19, трубопроводы 20, карбюратор 4, воздухоочиститель 3, впускной трубопровод 6. Отработавшие газы выходят через выпускные трубопроводы 22 и глушитель 18.




Топливо из бака через фильтры насосом подается к карбюратору, где смешивается в определенной пропорции с воздухом, поступающим через воздухоочиститель. Полученная горючая смесь из-за разрежения в цилиндрах с большой скоростью перемещается по впускному трубопроводу, при этом дополнительно перемешиваясь, и попадает в цилиндры двигателя, где сгорает. За счет давления образовавшихся при этом газов осуществляется работа двигателя.

Для автомобильных карбюраторных двигателей в качестве топлива применяют бензин, который, являясь легким жидким топливом, представляет собой светлую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе и хорошо воспламеняющуюся.

Основными свойствами бензина являются испаряемость, теплота сгорания и антидетонационная стойкость.

Антидетонационная стойкость — важное свойство бензина, определяющее возможную степень сжатия двигателя.

Детонация представляет собой особый вид сгорания рабочей смеси, протекающий с явлениями взрыва отдельных объемов смеси при чрезвычайно высоких скоростях (2000 м/с и выше) распространения пламени в камере сгорания (при нормальном сгорании эта скорость составляет 20...40 м/с) и сопровождающийся возникновением ударной волны высокого давления и значительным повышением давления в зоне детонации.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки и звон, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации деталей.

Кроме того, наблюдается дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипание жидкости в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндров. При этом в результате неполного сгорания топлива, усиленной теплоотдачи и увеличения механических потерь мощность и экономичность двигателя резко снижаются.


Длительная работа двигателя при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу его деталей, но даже и к их поломке или образованию крупных дефектов в виде трещин и изгиба деталей с последующим их разрушением. Детонация обычно возникает в случае применения топлива несоответствующего сорта, а также при перегрузке и перегреве двигателя. Детонация, возникшая в двигателе при работе автомобиля, не имеющая систематического характера, может быть устранена уменьшением нагрузки на двигатель (путем перехода на низшую передачу) и прикрытием дроссельной заслонки. Систематическая детонация при работе двигателя с правильно установленным зажиганием свидетельствует о недостаточно высоких антидетонационных свойствах используемого топлива. Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число.

Октановое число бензина определяют на специальной установке (одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия) сравнением антидетонационных свойств испытуемого бензина со свойствами эталонного топлива, представляющего собой приготовляемую в различных пропорциях смесь сильно детонирующего топлива (гептана) и стойкого против детонации топлива (изооктана).

При одинаковых антидетонационных свойствах приготовленной смеси и испытуемого бензина октановое число бензина принимают равным процентному содержанию изооктана в эквивалентной смеси. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует при сжатии и тем большую степень сжатия может иметь двигатель, работающий на этом бензине. Для повышения октанового числа бензина и уменьшения возможности его детонации в двигателях с повышенной степенью сжатия в некоторые сорта бензина добавляют различные вещества — антидетонаторы.


Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость, добавляемая к бензину в небольших количествах. Такой бензин называют этилированным. Этилированный бензин ядовит, поэтому для отличия от простого бензина его окрашивают. Обращаться с этилированным бензином следует очень осторожно, соблюдая правила техники безопасности. В последнее время производство этилированного бензина в России постоянно сокращается и одновременно наращивается производство высококачественного топлива без добавок.

Для автомобилей с карбюраторными двигателями применяют следующие марки бензинов: А-86, АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква «А» означает «автомобильный», а цифры — октановое число бензина.

Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции.

Необходимо, чтобы приготовляемая смесь, называемая горючей смесью, удовлетворяла двум основным требованиям:

• смесь при воспламенении в цилиндре двигателя должна сгорать очень быстро, в промежуток времени, измеряемый тысячными долями секунды, чтобы обеспечить соответствующее давление газов на поршень в начале его рабочего хода;
• бензин, входящий в состав горючей смеси, должен сгорать полностью, чтобы выделялось наибольшее количество теплоты и работа двигателя была наиболее экономичной.

Смесь может сгорать быстро и полно при условии, если бензин с воздухом смешиваются в строго определенной массовой пропорции; при этом бензин должен быть очень мелко распылен в воздухе и хорошо с ним перемешан. В этом случае каждая мельчайшая частица бензина будет окружена частицами кислорода в требуемом количестве, что и обеспечит одновременное быстрое и полное сгорание всей смеси.


В зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают следующие виды смесей: нормальная, обедненная, бедная, обогащенная, богатая.

Состав горючей смеси

При работе карбюраторного двигателя количество воздуха в горючей смеси может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому в зависимости от соотношения топлива и воздуха состав горючей смеси характеризуют специальным показателем — коэффициентом избытка воздуха а. Он представляет собой отношение действительного количества воздуха в смеси, кг, приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание 1 кг топлива.

Нормальной называется смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха. Такое количество воздуха теоретически необходимо для полного сгорания бензина (α = 1). При использовании нормальной смеси двигатель работает устойчиво со средними показателями по мощности и экономичности.

Обедненной называется смесь, в которой имеется незначительный избыток воздуха по сравнению с его нормальным количеством (до 16,5 кг на 1 кг топлива, т. е. α = 1,10...1,15). При работе на обедненной смеси мощность двигателя вследствие уменьшения скорости сгорания смеси несколько снижается, но экономичность заметно повышается, так как происходит наиболее полное сгорание бензина.

Бедной называется смесь, имеющая значительный избыток воздуха по сравнению с его нормальным количеством (α > 1,2). Из-за удаленности частиц распыленного в воздухе бензина бедная смесь горит медленно, и давление газов в цилиндрах двигателя понижается.

Из-за медленного горения смеси большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров и охлаждающей их жидкостью, что вызывает перегрев двигателя. Двигатель на бедной смеси работает неустойчиво, мощность его падает, и сильно возрастает удельный расход топлива (расход топлива на единицу мощности).

Работа на бедной смеси обычно сопровождается вспышками — «чиханием» в карбюраторе, так как пламя медленно догорающей в цилиндре смеси при открытии впускного клапана перебрасывается во впускной трубопровод, воспламеняя идущую по нему свежую смесь. «Чихание» в карбюраторе опасно и может вызвать пожар на автомобиле. Если количество воздуха превышает 19 кг на 1 кг бензина (α > 1,3), то такая горючая смесь не воспламеняется от искры свечи зажигания.

Обогащенной называется смесь, имеющая незначительный недостаток воздуха по сравнению с его нормальным количеством — до 13 кг на 1 кг топлива (α = 0,85...0,90). Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, в результате чего давление газов в цилиндре к началу рабочего хода поршня увеличивается. Поэтому при работе на обогащенной смеси двигатель развивает наибольшую мощность, но при несколько повышенном расходе топлива вследствие недостаточно полного его сгорания.

Богатой называется смесь, имеющая значительный недостаток воздуха по сравнению с его нормальным количеством (а < 0,85). В такой смеси из-за большого недостатка кислорода бензин сгорает не полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива.

Несгоревшие частицы бензина в виде копоти частично откладываются на стенках цилиндров, а основная часть несгоревших частиц выбрасывается в выпускной трубопровод и выходит из него в виде черного дыма.

В результате «догорания» несгоревшего бензина в выпускном трубопроводе возникают хлопки и «выстрелы», что является внешним признаком сильного обогащения смеси. При чрезмерном ее обогащении, когда содержание воздуха достигает 5 кг на 1 кг бензина (а < 0,4), смесь совсем не воспламеняется.

На основании рассмотренных свойств горючей смеси различных составов можно сделать вывод, что если двигатель по условиям работы не должен развивать полной мощности (при средних нагрузках), то самой выгодной является обедненная смесь, так как расход топлива при этом значительно снижается. Некоторое уменьшение мощности двигателя в этом случае при его работе с неполной нагрузкой значения не имеет.

При больших нагрузках целесообразнее работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность. Несколько повышенный расход топлива вследствие кратковременности работы двигателя на данном режиме не вызывает заметного увеличения общего расхода топлива за большой период времени. Работа на бедной и богатой смесях, вызывающих снижение мощности и экономичности двигателя, недопустима.

Карбюратор

Прибор, в котором происходит смешивание бензина с воздухом в определенной пропорции и тщательное распиливание бензина в воздухе, называется карбюратором.

Простейший карбюратор (рис. 3.2) состоит из следующих частей: поплавковой камеры 8 с поплавком 9, подвешенным шарнирно на оси, и игольчатым клапаном 10; дозирующего устройства с жиклером 7 и распылителем 6; смесительной камеры 2 с диффузором 3, дроссельной заслонкой 5 и воздушной заслонкой 1. Смесительная камера карбюратора соединяется с впускным трубопроводом 4 двигателя.



Поплавковая камера 8, служащая для поддержания постоянного уровня топлива в распылителе жиклера, представляет собой сосуд, в который топливо поступает из бака по трубке через сетчатый фильтр. Полость поплавковой камеры сообщается с атмосферой через вывод 11 в крышке камеры.

При помощи поплавка 9 с игольчатым клапаном 10 в камере и распылителе поддерживается постоянный уровень топлива, не доходящий на 1,0...1,5 мм до конца распылителя. При таком уровне топливо легко высасывается из распылителя и невозможно вытекание топлива из него при неработающем двигателе.

Если уровень топлива в камере понижается, то поплавок, опускаясь, открывает игольчатый клапан, и топливо поступает в камеру. Когда топливо достигает нормального уровня, поплавок, всплывая, закрывает иглой входное отверстие и прекращает доступ топлива.

Распылитель 6 служит для подачи топлива в центр смесительной камеры, где оно распыливается, и представляет собой тонкую трубку, входящую в смесительную камеру и сообщающуюся через жиклер с поплавковой камерой.

Жиклер 7 дозирует количество топлива, проходящего к распылителю; он сделан в виде пробки с калиброванным отверстием.

Смесительная камера 2, предназначенная для смешивания топлива с воздухом, представляет собой короткий прямой или изогнутый патрубок, одним концом соединенный с впускным трубопроводом двигателя, а другим — с воздухоочистителем, через который в карбюратор поступает очищенный воздух.

Диффузор 3 служит для увеличения скорости воздушного потока в центре смесительной камеры и создания разрежения около конца распылителя, что необходимо для высасывания из него топлива и лучшего распыления последнего. Диффузор представляет собой короткий патрубок, суженный внутри, и устанавливается в смесительной камере около конца распылителя.

Дроссельной заслонкой 5 изменяют проходное сечение для горючей смеси и тем самым регулируют количество горючей смеси, поступающей из карбюратора в цилиндры двигателя. В соответствии с количеством поступающей в цилиндры смеси изменяются мощность двигателя и число оборотов коленчатого вала. Дроссельной заслонкой управляет водитель из кабины при помощи педали.

Воздушной заслонкой 1 можно уменьшать проходное отверстие для воздуха, поступающего в карбюратор, и тем самым увеличивать разрежение в смесительной камере, а следовательно, повышать подачу топлива. Воздушную заслонку обычно используют только при пуске двигателя и управляют ею из кабины водителя.

Простейший карбюратор работает следующим образом. При вращении коленчатого вала двигателя во время тактов впуска, происходящих в его цилиндрах, через смесительную камеру 2 карбюратора проходит воздух. В горловине диффузора 3 вследствие ее сужения скорость воздушного потока значительно возрастает, и около конца распылителя 6 образуется разрежение. При этом топливо из распылителя поступает в смесительную камеру струйками, которые распыливаются на мельчайшие частицы проходящим с большой скоростью воздухом.

Топливо перемешивается с воздухом, испаряется в нем, и полученная горючая смесь поступает в цилиндры двигателя по впускному трубопроводу 4. Поплавковая камера 8 с помощью поплавка 9 и игольчатого клапана 10 непрерывно поддерживает в распылителе нормальный уровень топлива.

В зависимости от нагрузки на двигатель водитель устанавливает дроссельную заслонку 5 карбюратора в различные положения, и в цилиндры двигателя поступает большее или меньшее количество горючей смеси, что обеспечивает необходимую мощность двигателя и скорость движения автомобиля.

Карбюраторы в зависимости от расположения патрубка смесительной камеры и направления в нем потока смеси могут быть с восходящим, горизонтальным или падающим потоком. В карбюраторах с восходящим потоком в смесительной камере горючая смесь движется снизу вверх. В карбюраторах с горизонтальным потоком смесь движется в патрубке смесительной камеры в горизонтальном направлении. В карбюраторах с падающим потоком смесь движется в смесительной камере сверху вниз — падает (см. рис. 3.2).

В карбюраторе с падающим потоком вследствие простой формы смесительной камеры, представляющей собой вертикальный патрубок, и непосредственного соединения ее с воздухоочистителем сопротивление воздушному потоку меньше, и топливо легче увлекается воздухом вниз, что улучшает наполнение цилиндров горючей смесью. В результате этого мощность и экономичность двигателя несколько повышаются. Кроме того, такой карбюратор, устанавливаемый выше впускного патрубка, более доступен для осмотра и регулировки. В этом случае упрощается также размещение воздухоочистителя и соединение его с карбюратором. Поэтому карбюраторы с падающим потоком получили на автомобилях преимущественное распространение.

На автомобиле различают следующие основные рабочие режимы работы двигателя: пуск, холостой ход, средняя нагрузка, полная нагрузка, быстрый переход со средней нагрузки на полную. Для обеспечения наиболее эффективной работы двигателя на этих режимах в его цилиндры необходимо подавать не только различное количество горючей смеси, но и смесь различного состава.

При пуске двигателя в его цилиндры должно поступать возможно большее количество наиболее легко испаряющихся даже при низкой температуре легких фракций топлива. Это достигается значительным обогащением смеси путем увеличения подачи в смесительную камеру карбюратора и на стенки впускного трубопровода топлива, из которого испаряется достаточное для пуска двигателя количество легких фракций. Поэтому карбюратор должен иметь специальное пусковое устройство, создающее около конца распылителя такое разрежение, при котором топливо вытекает из него в количестве, достаточном для пуска двигателя. Для этой цели обычно используют воздушную заслонку.

На холостом ходу в цилиндры следует подавать небольшое количество горючей смеси, но она должна быть обогащенной, чтобы работа двигателя была устойчивой. Чтобы двигатель мог работать при прикрытой дроссельной заслонке карбюратора, в него включают специальное устройство, называемое системой холостого хода.

При средних нагрузках., начиная от самых малых и до 85% полной нагрузки двигателя, в его цилиндры нужно подавать разное количество горючей смеси примерно постоянного состава, но слегка обедненной (α = 1,10...1,15), что необходимо для экономичной работы двигателя. Для поддержания примерно постоянного наиболее выгодного состава смеси при различной степени открытия дроссельной заслонки на средних нагрузках, т. е. для компенсации состава смеси, в карбюраторе должно быть специальное компенсационное устройство.

При полной нагрузке двигателя смесь, подаваемая в его цилиндры, должна быть обогащенной (α = 0,90...0,85), что необходимо для получения наибольшей мощности двигателя. Для выполнения этого требования в карбюратор вводят специальное устройство, называемое экономайзером.

При быстром переходе со средней нагрузки на полную (открытии дроссельной заслонки) необходимо подавать в цилиндры обогащенную смесь, чтобы быстро увеличивалось число оборотов вала и повышалась мощность двигателя, т. е. чтобы двигатель имел хорошую приемистость. Для повышения приемистости двигателя в карбюратор вводят специальное устройство, называемое ускорительным насосом.

Рассмотрим подробно устройство и работу элементов, входящих в карбюратор для обеспечения нормальной работы двигателя на всех режимах.

Пусковым устройством в карбюраторе является воздушная заслонка с автоматическим клапаном. Воздушная заслонка 2 (рис. 3.3) установлена на вращающемся валике в воздушном патрубке карбюратора. На наружном конце валика закреплен приводной рычаг, связанный гибкой тягой с кнопкой управления заслонкой, которая расположена на щитке в кабине.

При закрытой воздушной заслонке даже в случае малой частоты вращения коленчатого вала в смесительной камере образуется большое разрежение, вызывающее усиленное вытекание топлива через распылитель 3 главного жиклера 4 и из каналов 7 и 9 системы холостого хода. Топливо, поступающее в избытке в смесительную камеру, движется в виде пленки по стенкам трубопроводов, захватывается воздухом, испаряется в нем и в виде богатой смеси поступает в цилиндры, обеспечивая пуск двигателя.

Для устранения чрезмерного подсоса топлива при длительном прикрытии воздушной заслонки на ней обычно ставят автоматический клапан 1. При значительном увеличении разрежения в камере клапан 1 открывается под давлением воздуха, и он поступает в смесительную камеру, вследствие чего разрежение в ней снижается.

У некоторых карбюраторов воздушная заслонка управляется на всех режимах работы двигателя автоматически с помощью специального температурного регулятора. Это обусловливает легкий пуск двигателя, быстрый прогрев и наиболее рациональное использование воздушной заслонки для обогащения смеси в зависимости от теплового состояния двигателя.



Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя с малым числом оборотов без нагрузки (на холостом ходу). В эту систему входят топливный жиклер 10 холостого хода (см. рис. 3.3), воздушный жиклер 12, каналы 11, 7 и 9 и регулировочные винты 5, 8 и 14. Топливный жиклер 10 холостого хода сообщается с поплавковой камерой 15.

При прикрытии дроссельной заслонки 6, что необходимо для работы двигателя на холостом ходу при малой частоте вращения коленчатого вала, разрежение в диффузоре 13 карбюратора падает настолько, что поступление топлива из распылителя 3 главного жиклера 4 прекращается.

За дроссельной заслонкой 6, наоборот, создается сильное разрежение, вследствие чего топливо засасывается через жиклер 10 холостого хода в канал 11, куда через воздушный жиклер 12 поступает воздух, улучшающий последующее распыление топлива. Полученная эмульсия (крупные частицы топлива с воздухом) проходит через выходное отверстие канала 7 в смесительную камеру карбюратора.

В смесительной камере эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через щели неплотно прикрытой дроссельной заслонки, топливо дополнительно испаряется, и смесь поступает в цилиндры двигателя. При открытии дроссельной заслонки разрежение у выходного отверстия канала холостого хода падает, и система выключается.

Для повышения плавности перехода двигателя с режима холостого хода на режим работы с нагрузкой канал холостого хода обычно имеет два выходных отверстия. Отверстие канала 9 расположено перед дроссельной заслонкой (в прикрытом ее положении), а отверстие канала 7 — за ней.

Когда заслонка прикрыта, эмульсия поступает во впускной патрубок через отверстие канала 7 за заслонкой, а через отверстие канала 9 подается воздух в канал 11 холостого хода, вследствие чего разрежение в нем снижается и уменьшается количество поступающего топлива, а также улучшается приготовление эмульсии.

При небольшом открытии заслонки отверстие канала 9 перекрывается ее краем, разрежение в канале 11 возрастает, и через отверстие канала 7 поступает большее количество топлива. При дальнейшем открытии заслонки 6 оба отверстия оказываются за заслонкой, и эмульсия поступает в цилиндры в большем количестве. Таким образом, по мере открытия заслонки количество топлива, подаваемого системой холостого хода, постепенно возрастает, что и способствует плавному переходу на режимы работы с нагрузкой.

Частоту вращения коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки (холостой ход) регулируют прикрытием дроссельной заслонки с помощью ограничительного упорного винта 5 на рычаге ее оси. Количество поступающего топлива, т. е. качество смеси, регулируют винтом
Устройство для компенсации состава смеси предназначено для поддержания примерно постоянного состава смеси при различном открытии дроссельной заслонки. Компенсация состава смеси в современных карбюраторах осуществляется:

• пневматическим торможением топлива;
• регулированием разрежения в диффузоре;
• комбинированно.

Компенсация состава смеси пневматическим торможением топлива получила применение в большинстве моделей современных карбюраторов благодаря простоте соответствующих устройств и надежности действия. В карбюраторах с компенсацией состава смеси данным способом в главную дозирующую систему входят главный жиклер 7 (рис. 3.4) с каналом и распылителем 2, топливный колодец 4, в котором установлена эмульсионная трубка 3 с боковыми отверстиями и воздушный жиклер 5, сообщающий полость эмульсионной трубки с атмосферой.



Через главный жиклер 7 полость колодца 4 заполняется до определенного уровня топливом. По мере увеличения открытия дроссельной заслонки 8 и повышения разрежения в диффузоре 1 количество топлива, поступающего через главный жиклер 7, так же, как и в простейшем карбюраторе, начинает возрастать не пропорционально количеству воздуха, проходящего через диффузор, что вызывает обогащение смеси.

Однако этому препятствует торможение топлива, выходящего из жиклера, воздухом, поступающим в колодец 4 через воздушный жиклер 5 и боковые отверстия эмульсионной трубки 5; при этом разрежение перед жиклером 7 изменяется в требуемых пределах.

С увеличением открытия дроссельной заслонки 8 и возрастанием разрежения в диффузоре 1 повышается расход топлива из распылителя 2, и уровень его в колодце 4 понижается. Вследствие этого в эмульсионной трубке 3 открывается все больше боковых отверстий, и воздух, поступая в колодец через воздушный жиклер 5 все в увеличивающемся количестве, притормаживает истечение топлива из жиклера 7.

Таким образом, воздух, поступающий в колодец 4 главной дозирующей системы, регулирует разрежение перед жиклером так, что через жиклер при разных открытиях дроссельной заслонки всегда проходит только такое количество топлива, которое необходимо для получения смеси требуемого экономичного состава. При таком способе компенсации смеси обеспечивается также предварительное эмульсирование топлива воздухом в колодце с помощью эмульсионной трубки, что улучшает процесс смесеобразования в карбюраторе. В карбюраторах некоторых типов дополнительная корректировка состава смеси при данном способе компенсации осуществляется системой холостого хода, питаемой из главной дозирующей системы и работающей при средних открытиях дроссельной заслонки.

Экономайзером называется устройство, с помощью которого смесь автоматически обогащается при полной нагрузке двигателя. Экономайзер состоит из жиклера 13 (рис. 3.5) и клапана 12 с автоматическим управлением. Жиклер 13, соединенный обычно с распылителем 2 главного жиклера, дозирует дополнительное количество топлива. Клапан 12 перекрывает отверстие, через которое проходит топливо из поплавковой камеры к жиклеру экономайзера.



Клапан экономайзера может иметь механический или пневматический привод. При механическом приводе экономайзера (рис. 3.5, а) клапан 12 открывается при помощи штока 7, тяги 10 и рычага 14, закрепленного на оси дроссельной заслонки 15. При открытии заслонки на 80...85% шток 7 давит на клапан 12, который открывается и пропускает через жиклер 13 экономайзера в распылитель 2 дополнительное топливо, обогащающее смесь.

При пневматическом приводе экономайзера (рис. 3.5, б) над клапаном 12 в карбюраторе расположен шток 7 с плунжером 8, заключенный в изолированной цилиндрической камере. Шток отжимается книзу пружиной 19. Камера поршня верхним каналом 18 сообщается с впускным патрубком за дроссельной заслонкой 15, а нижним каналом 16 — с воздушным патрубком или атмосферой.

При средних открытиях дроссельной заслонки разрежение за ней больше, чем в воздушном патрубке. Это разрежение передается по каналу 18 в камеру поршня, вследствие чего поршень 17 пневматического привода под действием атмосферного давления поднимается, преодолевая сопротивление пружины. При этом клапан 12 закрыт и экономайзер выключен.

При открытии дроссельной заслонки, близком к полному, давление в воздушном и впускном патрубках карбюратора становится почти одинаковым, и шток 7 под действием пружины 19 опускается вниз, надавливает на стержень клапана 12 и открывает его. При этом из поплавковой камеры через открытый клапан и жиклер 13 экономайзера в распылитель 5 поступает дополнительное топливо, обогащающее смесь.

Преимущество экономайзера с пневматическим приводом заключается в зависимости его действия не только от положения дроссельной заслонки (нагрузочного режима), но и от частоты вращения коленчатого вала (скоростного режима). Включение экономайзера с пневматическим приводом происходит при разных положениях дроссельной заслонки, в зависимости от частоты вращения вала. Чем она меньше, тем при меньшем открытии дроссельной заслонки включается экономайзер. Это дает возможность использовать экономайзер при разгоне автомобиля, при этом улучшается его приемистость и сохраняется высокая экономичность при равномерном движении.

Кроме экономайзера, оборудованного клапаном с принудительным открытием, в некоторых карбюраторах применяют так называемый эконостат, который обогащает смесь, подавая дополнительное количество топлива из поплавковой камеры в смесительную по специальному каналу и через специальный распылитель вследствие значительного увеличения разрежения у конца распылителя при полном открытии дроссельной заслонки.

Ускорительный насос служит для улучшения приемистости двигателя благодаря принудительному впрыску дополнительных порций топлива в смесительную камеру при резком открытии дроссельной заслонки. Ускорительный насос, который может иметь механический, пневматический или диафрагменный привод, устанавливают отдельно или совмещают с экономайзером.

При механическом приводе шток плунжера 8 (см. рис. 3.5, а) тягой 10 и рычагом 14 соединен с валиком дроссельной заслонки 15. Когда заслонка быстро открывается, валик ее поворачивается, опуская шток с плунжером 8 вниз.

Под действием давления топлива впускной клапан 11 закрывается, а нагнетательный 6 открывается, и дополнительная порция топлива через канал и распылитель 5 впрыскивается в смесительную камеру, вследствие чего смесь обогащается и улучшается приемистость двигателя. При закрытии дроссельной заслонки плунжер
Для того чтобы плунжер, давящий на топливо, не оказывал сопротивления быстрому открытию заслонки, усилие от рычага 14 на плунжер 8 передается через пружину, которая при этом сжимается. Разжимаясь, пружина плавно опускает плунжер вниз по мере расхода топлива из колодца. Это также способствует более затяжному впрыску топлива.

Привод ускорительного насоса может быть также пневматическим. При средних открытиях дроссельной заслонки 75 (см. рис. 3.5, б) вследствие разрежения за ней, которое передается в камеру по каналу 18, поршень 17 вместе с плунжером 8 удерживается в верхнем положении, сжимая пружину 19.

При резком открытии дроссельной заслонки разрежение за ней и в камере быстро падает, и поршень 17 с плунжером 8 под действием пружины 19 опускается вниз. При этом впускной клапан 11 под давлением топлива закрывается, а нагнетательный открывается, и топливо через распылитель 5 впрыскивается в смесительную камеру, в результате чего обогащается смесь и достигается хорошая приемистость двигателя.

При диафрагменном приводе ускорительного насоса в карбюраторе имеется камера 5 (рис. 3.6), закрытая крышкой 6, под которой закреплена гибкая мембрана 7 с пружиной 4 и наружным приводным рычагом 8, соединенным тягой 10 с рычагом дроссельной заслонки 11.



Камера 5 сообщается с поплавковой камерой через впускной шариковый клапан 3 и с жиклером и распылителем 1 ускорительного насоса через канал. При резком открытии дроссельной заслонки 11 мембрана 7, перемещаясь в камере 5, подает топливо под давлением через жиклер и распылитель 1 в смесительную камеру. Впускной клапан 3 при этом закрывается, а нагнетательный 2 открывается. При обратном ходе мембраны 7 под действием пружины камера через впускной клапан 3 заполняется топливом.

Для улучшения смесеобразования в современных карбюраторах применяют многодиффузорную систему. Топливо из распылителя 2 (см. рис. 3.5, а) поступает во внутренний диффузор 3 и распыливается проходящим через него воздухом. Полученная смесь проходит через второй диффузор 1, где повторно распыливается воздухом. Ставят также и тройные диффузоры.

Для сохранения постоянной регулировки карбюратора поплавковая камера непосредственно не сообщается с атмосферой, а соединяется обычно с воздушным патрубком. В этом случае поплавковая камера герметично закрыта крышкой и при помощи трубки 4 сообщается с воздушным патрубком смесительной камеры.

При таком соединении в поплавковую камеру поступает очищенный в воздухоочистителе воздух, вследствие чего уменьшается загрязнение камеры. Кроме того, в этом случае регулировка карбюратора и его работа меньше зависят от типа присоединенного к карбюратору воздухоочистителя и от его состояния, так как давление в смесительной и поплавковой камерах при изменении состояния воздухоочистителя изменяется на одну и ту же величину. Такие карбюраторы называются балансированными.

На рядных двигателях с большим числом цилиндров и на V-об-разных двигателях в целях создания наиболее благоприятных условий для поступления горючей смеси в каждый цилиндр устанавливают карбюраторы с двумя смесительными камерами — двухкамерные.

Применяют двухкамерные карбюраторы с параллельным и последовательным включением. В первом случае одна смесительная камера самостоятельно питает одну группу цилиндров, а другая — другую. Параллельно работающие смесительные камеры имеют одинаковое устройство и действие и питаются из одной общей поплавковой камеры; дроссельные заслонки их открываются одновременно.

В двухкамерных карбюраторах с последовательным открытием дроссельных заслонок и включением смесительных камер обе камеры питают все цилиндры двигателя. В таких карбюраторах при холостом ходе и малых нагрузках все цилиндры питаются от одной камеры — первичной; при увеличении нагрузки в работу последовательно включается и другая камера — вторичная. В случае применения такого карбюратора обусловливается более устойчивая и экономичная работа двигателя при малых и средних нагрузках благодаря увеличению скорости потока воздуха в первичной камере и высокой мощности при полной нагрузке в результате хорошего наполнения цилиндров при работе обеих камер.

Необходимая последовательность открытия дроссельных заслонок основной (первичной) и дополнительной (вторичной) смесительных камер у карбюраторов большинства моделей осуществляется специальной конструкцией механического кулисного привода заслонок. Применяют также автоматический самостоятельный привод дроссельной заслонки вторичной смесительной камеры с помощью вакуумного диафрагменного устройства.

На некоторых многоцилиндровых двигателях легковых автомобилей устанавливают двухсекционные четырехкамерные карбюраторы, у которых каждая секция, состоящая из двух смесительных камер, последовательно включающихся в работу, питает одну группу цилиндров.

Ограничитель частоты вращения коленчатого вала применяют на двигателях грузовых автомобилей для повышения надежности, так как при работе двигателя с чрезмерно большой частотой вращения коленчатого вала увеличивается износ деталей, а также возможна их поломка. Ограничители частоты вращения коленчатого вала могут быть пневмоцентробежного типа или с электронным управлением.

Ограничитель пневмоцентробежного типа состоит из двух частей: центробежного механизма — датчика, обеспечивающего включение и выключение ограничителя, и исполнительного диафрагменного механизма, поворачивающего дроссельные заслонки. Применение ограничителей этого типа в последнее время носит ограниченный характер, и все большее применение находят ограничители частоты вращения коленчатого вала с электронным блоком управления (БУ), встроенным в карбюратор.

Примером современного карбюратора с электронным блоком управления является карбюратор К-96, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-508.10. В карбюраторе К-96 в наклонных каналах системы холостого хода установлены два электромагнитных клапана и контактный датчик положения дроссельных заслонок, которые входят в систему автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода и ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала. Нормальное состояние клапанов — открытое.

Система состоит из электронного БУ, датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя (в качестве датчика частоты вращения используется система зажигания), датчика температуры охлаждающей жидкости, датчика углового положения дроссельных заслонок карбюратора, двух электромагнитных клапанов и жгута проводов. Электронный БУ имеет встроенную в блок световую сигнализацию и полупрозрачный корпус, позволяющий визуально контролировать работоспособность системы.

В БУ поступают электрические сигналы от системы зажигания, датчика углового положения дроссельных заслонок, датчика температуры охлаждающей жидкости, в соответствии с которыми БУ выдает команду на включение электромагнитных клапанов. Датчик углового положения дроссельных заслонок представляет собой электрический контактный выключатель, установленный под упорным винтом дроссельных заслонок карбюратора. Датчик посылает электрический сигнал в БУ при закрытом положении дроссельных заслонок, когда контакты замкнуты.

Система автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода и ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя работает следующим образом. На режиме принудительного холостого хода при частоте вращения коленчатого вала двигателя более 1300 мин^-1, температуре охлаждающей жидкости более 60°C и полностью прикрытых дроссельных заслонках (педаль управления дроссельными заслонками отпущена) БУ включает электромагнитные клапаны, которые перекрывают подачу топлива. На корпусе БУ ярко загораются два красных сигнализатора.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя (менее 1300 мин^-1) или при нажатии на педаль управления дроссельными заслонками БУ выключает электромагнитные клапаны (сигнализаторы на БУ гаснут), и двигатель начинает работать в обычном режиме холостого хода. Слабое мерцание сигнализаторов на БУ свидетельствует о его включении, но не является показателем включения электромагнитных клапанов.

При достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала более 3225 мин^-1 происходит включение одного из электромагнитных клапанов, при этом включается один из сигнализаторов БУ. При дальнейшем увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя (более 3300 мин^-1) происходит включение другого электромагнитного клапана и второго сигнализатора. При этом происходит ограничение частоты вращения коленчатого вала.

Ограничение частоты вращения коленчатого вала двигателя осуществляется путем обеднения состава топливной смеси из-за кратковременного прекращения подачи топлива при включении электромагнитных клапанов. При снижении частоты вращения до определенного предела происходит автоматическое выключение электромагнитных клапанов, и состав смеси вновь обогащается. Таким образом, на этом режиме работы двигателя происходит периодическое синхронное изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя и состава смеси в заданных пределах.

Топливный насос. Для принудительной подачи топлива из топливного бака в поплавковую камеру карбюратора служит топливный насос. На карбюраторных двигателях применяется диафрагменный топливный насос, показанный на рис. 3.7.



Топливный насос состоит из трех основных частей: крышки 14, головки 1 и корпуса 6, отлитых под давлением из цинкового сплава. В корпусе имеется коромысло 11 с возвратной пружиной 12 и рычаг 10 для ручной подкачки топлива. Между корпусом и головкой расположена диафрагма 13, которая собрана на толкателе 8 с двумя тарелками. Коромысло действует на толкатель через текстолитовую опорную шайбу 9. Под диафрагмой установлена пружина 7 диафрагмы. В головке насоса имеется три впускных клапана 5 и три выпускных клапана 15.

При движении диафрагмы вниз топливо из топливного бака по трубке поступает через отверстие штуцера 2 и проходит через сетчатый фильтр 3 к впускным клапанам; при движении вверх топливо нагнетается через выпускные клапаны 15 в полость головки 1 насоса, а оттуда через отверстие штуцера 16 поступает в фильтр тонкой очистки и затем в карбюратор.

Так как режим нагнетания насоса осуществляется с помощью пружины определенной жесткости, давление топлива перед карбюратором не должно превышать соответствующего значения. Подача топлива регулируется автоматически путем изменения хода диафрагмы в зависимости от расхода топлива двигателем.

Топливные фильтры

Для тщательной очистки топлива от механических примесей и воды перед поступлением его в карбюратор применяют топливные фильтры (рис. 3.8).



На автомобилях обычно применяют двойную очистку топлива. Для первичной очистки применяется сетчатый фильтр, установленный непосредственно в топливном баке. На грузовых автомобилях дополнительно на раме или кронштейне топливного бака устанавливается фильтр-отстойник пластинчатого типа (рис. 3.8, а).

Фильтрующий элемент топливного фильтра-отстойника состоит из большого числа алюминиевых пластин 12 толщиной 0,15 мм, которые имеют выступы 14 высотой 0,05 мм. Поэтому между пластинами остается щель шириной 0,05 мм, и в отверстия 13 проходит только чистый бензин, а частицы песка и грязи крупнее 0,05 мм задерживаются.

Фильтр тонкой очистки топлива с керамическим или бумажным фильтрующим элементом (рис. 3.8, б и в) установлен на кронштейне на впускном трубопроводе двигателя за топливным насосом.