Карбюраторы.
Карбюра́тор — устройство в системе питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенное для смешивания (карбюрации, фр. carburation) бензина и воздуха, создания горючей смеси и регулирования её расхода. В настоящее время карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными.
Принцип работы (тут).
Простейший карбюратор состоит из четырёх основных элементов: поплавковой камеры (10) с поплавком (3), жиклёра (9) с распылителем (7), диффузора (6) и дроссельной заслонки (5).
Топливо по трубке (1) поступает из бака в поплавковую камеру (10). В поплавковой камере плавает пустотелый, обычно латунный или пластмассовый, поплавок (3), на который опирается запорная игла (2). Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет необходимой высоты, поплавок всплывёт настолько, что заставит запорную иглу перекрыть трубку (1), прекращая подачу топлива в поплавковую камеру. По мере расходования топлива его уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается, и запорная игла снова открывает подачу топлива, таким образом в поплавковой камере поддерживается постоянный уровень топлива, что очень важно для правильной дозировки подачи топлива.
Всасывание топлива через распылитель (7) основано на эффекте Вентури. Из поплавковой камеры топливо поступает через жиклёр (9) в распылитель (7). Количество топлива, вытекающего из распылителя (7), зависит при прочих равных условиях от размеров и формы жиклёра.
При движении поршня в такте впуска давление в цилиндре снижается. При этом наружный воздух засасывается в цилиндр через карбюратор и впускной трубопровод, проходя через воздушную трубу (8) карбюратора, в которой находится диффузор (6). В самой узкой части диффузора помещается конец распылителя. В сужающейся части диффузора скорость потока воздуха увеличивается, а давление воздуха уменьшается.
Благодаря отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление, в результате под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, раздробляется струями воздуха, распыляется, частично испаряется и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь (эмульсию). Как правило, вместо одного диффузора используется двойной или даже тройной диффузор. Дополнительные диффузоры расположены концентрически в главном диффузоре и имеют небольшие размеры. Через них проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное приготовление горючей смеси.
Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и мощность двигателя регулируется дроссельной заслонкой (5), которая обычно приводится в движение педалью акселератора (или ручным приводом у мотоциклов и некоторых автомобилей).
Вспомогательные системы
Автомобильный двигатель в процессе эксплуатации работает в разных режимах, таких как:
• Пуск двигателя, при котором требуется богатая смесь. L = 0,2 – 0,6
• Холостой ход и малые нагрузки. L = 0,6 – 0,8
• Средние нагрузки, при которых двигатель работает на смеси, близкой по составу к экономичной. L = 1,1 – 1,15
• Большие нагрузки, при которых карбюратор должен давать смесь близкую к мощностной.
• Резкое открытие дросселя, которое не должно сопровождаться ощутимым обеднением смеси.
Для удовлетворения указанных требований карбюратор должен иметь, соответственно, следующие дозирующие устройства:
• Пусковое устройство.
• Система холостого хода.
• Главное дозирующее устройство.
• Экономайзер.
• Эконостат.
• Насос-ускоритель.
• Переходная система.
Эти дозирующие устройства вступают или выключаются из работы в разное время или работают одновременно, обеспечивая наивыгоднейшее (в отношении получения наибольшей мощности или экономичности) протекание рабочего процесса на всех режимах двигателя.
Регулировки
Карбюратор — устройство, имеющее минимум регулировок, но требующее исправной работы узлов и механизмов. Работоспособность карбюратора и его техническое состояние существенно влияют на работу двигателя. Нарушение регулировки карбюратора приводит к ухудшению экономичности, приёмистости двигателя, а также к увеличению токсичности отработавших газов.
Доступные регулировки самого карбюратора:
• «Винт количества» — обороты в режиме холостого хода
• «Винт качества» — обогащённость топливом воздушной смеси (и, как следствие, содержание токсичного угарного газа в выхлопных газах) в режиме холостого хода.
В процессе эксплуатации необходимо проверять и восстанавливать работоспособность следующих узлов:
• работа клапана (герметичность) экономайзера и системы холостого хода
• работа ускорительного насоса (задержка срабатывания, количество и время впрыска топлива, направленность топливного распылителя)
• плавность работы, свободный ход, возвращение пружиной и необходимый уровень приоткрытия закрытой ДЗ
• работу системы холодного запуска (закрытие воздушной, и приоткрытие дросельной и воздушной заслонок)
• работу устройства открытия второй ДЗ (если имеется)
• работу поплавкового механизма (уровень топлива в поплавковой камере, герметичность запорного клапана, отсутствие дефектов поплавка, и т.д.)
• работу эмульсионных колодцев и распылителей, пропускная способность жиклёров
• отсутствие неучтённых подсосов воздуха
Так же на работу карбюратора оказывают своё влияние:
• механизмы управления карбюратором
• устройство подачи воздуха (воздушный фильтр, система подогрева воздуха в холодное время года)
• система подачи топлива (бензонасос, бензофильтры, заборник, топливные магистрали, вентиляция бака)
• система вентиляции картера двигателя
• сливная трубка избытка топлива, впускного коллектора
• герметичность впускного тракта после карбюратора
• негерметичность/неисправность клапанного механизма
• качество и состав топлива
Классификация
По направлению потока рабочей смеси.
Карбюратор, в котором поток смеси движется снизу вверх, называется карбюратором с восходящим потоком, сверху вниз — с нисходящим, или падающим потоком, а если горизонтально — с горизонтальным потоком.
Наибольшее распространение в исторической перспективе получили карбюраторы с нисходящим потоком. Их основные преимущества состоят в улучшении наполнения цилиндров горючей смесью (соответственно, в некотором повышении мощности по сравнению с карбюратором с восходящим потоком), а также доступности и удобстве обслуживания, так как расположен такой карбюратор сверху. Минус — возможность «заливания» двигателя бензином.
По количеству камер
В реальных карбюраторах может иметься более одной воздушной трубы (камеры).
Различают:
• Однокамерные карбюраторы;
• Двухкамерные карбюраторы;
• Четырёхкамерные карбюраторы.
По типу привода дроссельных заслонок
Различают карбюраторы с параллельным и последовательным открытием дроссельных заслонок.
При последовательном открытии дроссельных заслонок, в обычном режиме работы карбюратор работает на первичной камере (первичных камерах), а при увеличении нагрузки открывается вторая дроссельная заслонка (имеющая механический или пневмопривод). Для более плавного включения вторичной камеры задействуется переходная система карбюратора. Это наиболее распространённая конструкция.
При параллельном открытии заслонок, заслонки всех камер открываются одновременно.
Преимущества
Главные достоинства карбюратора:
• Низкая стоимость ремонта,
• Низкие требования к качеству топлива,
• Простота конструкции,
• Цена карбюратора,
• Стоимость ремонта и обслуживания ,
• Возможность диагностики и ремонта без привлечения дорогостоящего оборудования и специалистов.
Схема работы системы холостого хода:
1 – игольчатый клапан поплавковой камеры карбюратора; 2 – топливный жиклер системы холостого хода; 3 – топливный канал системы холостого хода; 4 – воздушная заслонка; 5 – воздушный жиклер системы холостого хода; 6 – канал системы холостого хода; 7 – винт "качества" системы холостого хода; 8 – дроссельная заслонка; 9 – топливный жиклер
При закрытой дроссельной заслонке воздуху не остается другого пути, кроме как проходить в цилиндры по каналу холостого хода. По пути он высасывает бензин из топливного канала и, смешиваясь с ним, превращается в горючую смесь. Почти готовая к "употреблению" смесь попадает в поддроссельное пространство и затем через впускной трубопровод поступает в цилиндры.