Бесплатная консультация юриста:
8 (800) 500-27-29 (доб. 553)
СПб и Лен. область:Санкт-Петербург и область:
+7 (812) 426-14-07 (доб. 318)
Москва и МО:
+7 (499) 653-60-72 (доб. 296)
Получить консультацию

Общее устройство и работа системы питания карбюраторного двигателя

Основные механизмы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)  преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Механизм газораспределения (ГРМ) управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух или горючую смесь в цилиндры, сжимать их до определенного давления и удалять оттуда отработавшие газы.

Горючая смесь и ее виды.

Горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом. Попадая в цилиндры двигателя, горючая смесь смешивается с остаточными отработавшими газами и образует рабочую смесь.

В двигателях сгорание рабочей смеси происходит за тысячные доли секунды (0,002 — 0,003 с). Такое быстрое сгорание возможно при условии, если топливо будет находиться в парообразном состоянии в виде мельчайших частиц и для сгорания будет достаточное количество воздуха. В зависимости от массового соотношения бензина и воздуха различают следующие виды горючих смесей: нормальная, обогащенная, богатая, обедненная, бедная.

Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха (12 м3). При такой смеси двигатель работает устойчиво и имеет средние показатели мощности и экономичности.

Обогащенная смесь содержит на 1 кг бензина 13 — 15 кг воздуха, скорость сгорания такой смеси возрастает, двигатель развивает большую мощность, но при этом повышается расход топлива.

Богатая смесь содержит на 1 кг бензина менее 13 кг воздуха, она горит медленно, мощность двигателя снижается, происходит большой перерасход топлива.

Обедненная смесь (1 : 15 — 16,5) обеспечивает полное сгорание топлива, мощность двигателя несколько снижается, но достигается наибольшая экономия топлива.

Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха на одну часть бензина. Горит очень медленно, двигатель перегревается, расход топлива увеличивается, а мощность значительно падает.

Процесс приготовления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор, приготовляющий смесь, — карбюратором.


Работа простейшего карбюратора
основана на принципе пульверизации.

Простейший карбюратор состоит из поплавков и смесительной камер. В поплавковой камере помещается латунный поплавок , укрепленный шарнирно на оси , и игольчатый клапан . В смесительной камере расположен диффузор, жиклер с распылителем и дроссельная заслонка. Жиклер представляет собой пропускную способность топлива.

При работе двигателя, когда поршень движется вниз и впускной клапан открыт, в цилиндре, впускном трубопроводе и смесительной камере карбюратора создается разрежение, под действием которого из распылителя вытекает топливо со скоростью от 2 до 6 м/с. Одновременно через смесительную камеру проходит поток воздуха, скорость которого в суженной части диффузора достигает 50—150 м/с.

Вследствие большой скорости воздуха от его ударов капельки топлива постепенно размельчаются, превращаются в пары и, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь. По мере расхода топлива поплавок опускается, игольчатый клапан открывает отверстие и топливо начинает снова наполнять поплавковую камеру. Таким образом будет поддерживаться постоянный уровень топлива в поплавковой мере и в распылителе, в котором он при неработающем двигателе должен быть на 1—1,5 мм ниже верхнего края распылителя.

Простейший карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при переходе от одного режима работы двигателя к другому. Так, при переходе от малых нагрузок к средним вместо обеднения он обогащает смесь. Кроме того, у него нет приспособлений, с помощью которых можно обогатить смесь при пуске холодного двигателя, при больших нагрузках, во время разгона автомобиля, а также он не обеспечивает устойчивой работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала. Поэтому на двигателях устанавливают более сложные карбюраторы, обеспечивающие приготовление смеси нужного состава на всех режимах. Это достигается наличием в карбюраторе необходимых устройств и систем: главной дозирующей системы, системы пуска, системы холостого хода, экономайзера и ускорительного насоса.

Главная дозирующая система состоит топливного жиклерас распылителем и воздушного жиклера.

При работе карбюраторного двигателя во время такта впуска в смесительной камере над распылителем создается разрежение. Под действием разложения, которое увеличивается по мере увеличения открытия дросселя, топливо поступает через жиклер в распылитель и в смесительную камеру. При увеличении разрежения в диффузоре через воздушный жиклер в распылитель поступает воздух. Чем больше разрежение, тем больше прибавляется воздуха. Таким образом, воздушный жиклер притормаживает истечение топлива из главного жиклера под действием увеличивающегося разрежения и этим обеспечивает получение экономичной смеси постоянного обедненного состава независимо от увеличения разрежения в диффузоре при увеличении открытия дроссельных заслонок. При одновременной работе с другими системами главная дозирующая система приготавливает обогащенную и богатую смеси.

Система холостого хода обеспечивает приготовление обогащенной смеси при работе прогретого двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала. На данном режиме происходит плохая очистка цилиндров от остаточных газов, которые препятствуют распространению пламени в цилиндре. И хотя эффективная мощность в режиме холостого хода равна нулю, смесь обогащают для ускорения горения и обеспечения бесперебойной работы двигателя. При работе двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала воздушная заслонка карбюратора открыта, а дроссельная прикрыта, разрежение в диффузоре незначительно и главная дозирующая система не работает. Разрежение создается ниже дроссельной заслонки, и топливо через жиклер главной дозирующей системы поступает к топливному жиклеру холостого хода. Пройдя этот жиклер, смешивается с воздухом, поступающим через первый воздушный жиклер, и образует эмульсию (пенистую смесь топлива с пузырьками воздуха). Полученная эмульсия попадает в эмульсионный канал, затем выходит через нижнее распыливающее отверстиев задроссельное пространство. При открытии на небольшой угол дроссельной заслонки эмульсия будет поступать и через верхнее распиливающее отверстие. Наличие двух выходных отверстий в системе холостого хода обеспечивает плавный переход от холостого хода к средним и большим на грузкам.

Экономайзер с механическим приводом состоит из жиклера и колодца, в котором помещается игольчатый клана. Привод экономайзера осуществляется от дроссельной заслонки при помощи рычага и тяги с планкой и штока. По мере открытия дроссельной заслонки приводной рычаг поворачивается и перемещает тягу, которая через планку опускает шток 3 с иглой вниз. При открытии дроссельной заслонки более чем на 85% шток открывает клапан и из колодца через жиклер начинает поступать дополнительное топливо в распылитель, т. е. к топливу, поступающему через жиклер, добавляется еще топливо, проходящее через открытый клапан экономайзера.

Количество топлива, поступающего в смесительную камеру, ограничивается жиклером экономайзера, пропускная способность которого рассчитана на приготовление обогащенной смеси для получения максимальной мощности.

Насос — ускоритель служит для временного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки, что улучшает приемистость автомобиля (ускоряет разгон). Насос — ускоритель часто объединяют с экономайзером. При резком открытии дроссельной заслонки под действием рычага, тяги и планки привода поршень в колодце быстро перемещается вниз. Обратный клапан вследствие возникающего давления топлива закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и порция топлива через распылитель впрыскивается в смесительную камеру, обогащая горючую смесь.

Система пуска служит для обогащения горючей смеси при пуске и прогреве холодного двигателя. При пуске холодного двигателя происходит недостаточное испарение топлива, а бензин в капельном состоянии в горении не участвует. Поэтому на период пуска и прогрева двигателя необходимо обеспечить богатую горючую смесь, что достигается закрытием воздушной заслонки карбюратора путем вытягивания кнопки на щитке приборов. При этом значительное увеличение разрежения в смесительной камере вызывает усиленное истечение топлива из главной дозирующей системы и системы холостого хода. Для предупреждения переобогащения горючей смеси на воздушной заслонке устанавливают автоматический клапан с пружиной, который при закрытой воздушной заслонке под действием разрежения в смесительной камере открывается и пропускает некоторое количество воздуха.

Карбюраторные системы питания

Рассмотрим сначала карбюраторные системы питания, которые еще недавно были широко распространены. Они более просты и дешевы по сравнению с инжекторными, не требуют высококвалифицированного обслуживания в процессе эксплуатации и в ряде случаев более надежны.

Система питания топливом карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак 1, фильтры грубой 2 и тонкой 4 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускной трубопровод 7 и топливопроводы. При работе двигателя топливо из бака 1 с помощью насоса 3 подается через фильтры 2 и 4 к карбюратору. Там оно в определенной пропорции смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель 6. Образовавшаяся в карбюраторе горючая смесь по впускному коллектору 7 попадает в цилиндры двигателя.

Топливные баки в силовых установках с карбюраторными двигателями аналогичны бакам систем питания дизелей. Отличием баков для бензина является лишь их лучшая герметичность, не позволяющая бензину вытечь даже при опрокидывании ТС. Для сообщения с атмосферой в крышке наливной горловины бака обычно устанавливают два клапана — впускной и выпускной. Первый из них обеспечивает поступление в бак воздуха по мере расходования топлива, а второй, нагруженный более сильной пружиной, предназначен для сообщения бака с атмосферой, когда давление в нем выше атмосферного (например, при высокой температуре окружающего воздуха).

Фильтры карбюраторных двигателей аналогичны фильтрам, применяемым в системах питания дизелей. На грузовых автомобилях устанавливаются пластинчато-щелевые и сетчатые фильтры. Для тонкой очистки используют картон и пористые керамические элементы. Кроме специальных фильтров в отдельных агрегатах системы имеются дополнительные фильтрующие сетки.

Топливоподкачивающий насос служит для принудительной подачи бензина из бака в поплавковую камеру карбюратора. На карбюраторных двигателях обычно применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

В зависимости от режима работы двигателя карбюратор позволяет готовить смесь нормального состава (а = 1), а также обедненную и обогащенную смеси. При малых и средних нагрузках, когда не требуется развивать максимальную мощность, следует готовить в карбюраторе и подавать в цилиндры обедненную смесь. При больших нагрузках (продолжительность их действия, как правило, невелика) необходимо готовить обогащенную смесь.

Рис. Схема системы питания топливом карбюраторного двигателя:
1 — топливный бак; 2 — фильтр трубой очистки топлива; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — фильтр тонкой очистки; 5 — карбюратор; 6 — воздухоочиститель; 7 — впускной коллектор

В общем случае в состав карбюратора входят главное дозирующее и пусковое устройства, системы холостого хода и принудительного холостого хода, экономайзер, ускорительный насос, балансировочное устройство и ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала (у грузовых автомобилей). Карбюратор может содержать также эконостат и высотный корректор.

Главное дозирующее устройство функционирует на всех основных режимах работы двигателя при наличии разрежения в диффузоре смесительной камеры. Основными составными частями устройства являются смесительная камера с диффузором, дроссельная заслонка, поплавковая камера, топливный жиклер и трубки распылителя.

Пусковое устройство предназначено для обеспечения пуска холодного двигателя, когда частота вращения проворачиваемого стартером коленчатого вала невелика и разрежение в диффузоре мало. В этом случае для надежного пуска необходимо подать в цилиндры сильно обогащенную смесь. Наиболее распространенным пусковым устройством является воздушная заслонка, устанавливаемая в приемном патрубке карбюратора.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т. е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

Экономайзер предназначен для автоматического обогащения смеси при работе двигателя с полной нагрузкой. В некоторых типах карбюраторов кроме экономайзера для обогащения смеси используют эконостат. Это устройство подает дополнительное количество топлива из поплавковой камеры в смесительную только при значительном разрежении в верхней части диффузора, что возможно лишь при полном открытии дроссельной заслонки.

Ускорительный насос обеспечивает принудительный впрыск в смесительную камеру дополнительных порций топлива при резком открытии дроссельной заслонки. Это улучшает приемистость двигателя и соответственно ТС. Если бы ускорительного насоса в карбюраторе не было, то при резком открытии заслонки, когда расход воздуха быстро растет, из-за инерционности топлива смесь в первый момент сильно обеднялась бы.

Балансировочное устройство служит для обеспечения стабильности работы карбюратора. Оно представляет собой трубку, соединяющую приемный патрубок карбюратора с воздушной полостью герметизированной (не сообщающейся с атмосферой) поплавковой камеры.

Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на карбюраторах грузовых автомобилей. Наиболее широко распространен ограничитель пневмоцентробежного типа.