Какими устройствами обеспечивается работа карбюратора на различных режимах работы двигателя

Вспомогательные устройства карбюратора

Для улучшения характеристик карбюратора используют следующие дополнительные устройства, обеспечивающие приготовление горючей смеси постоянного состава на различных режимах работы двигателя:

• пусковое устройство;
• систему холостого хода;
• систему компенсации горючей смеси;
• экономайзер;
• ускорительный насос.

Пусковое устройство  предназначено для значительного обогащения (а от 0,2 до 0,6) горючей смеси при пуске холодного двигателя и представляет собой воздушную заслонку с автоматическим клапаном.
Частота вращения коленчатого вала при пуске двигателя низкая, поэтому скорость воздуха, а следовательно, и разрежение в диффузоре небольшие. В смесительную камеру поступает недостаточное количество топлива и для компенсации смесь искусственно обогащают. Воздушной заслонкой перекрывают воздушный патрубок перед диффузором. При этом количество воздуха, поступающего в карбюратор, уменьшается, а разрежение значительно увеличивается, и топливо фонтанирует из распылителя главной дозирующей системы. При первых вспышках в цилиндрах открывается автоматический клапан, и воздух поступает в смесительную камеру. По мере прогрева двигателя постепенно открывается воздушная заслонка.
Система холостого хода  служит для приготовления обогащенной (а от 0,7 до 0,9) горючей смеси при работе двигателя в режиме холостого хода при малой частоте вращения коленчатого вала, когда главная дозирующая система не работает.

Элементы карбюратора: а — работа воздушной заслонки; б — система холостою хода: 1— распылитель; 2 — воздушная заслонка; 3 — клапан; 4 — пружина; 5 — смесительная камера; 6 — дроссельная заслонка; 7— главный жиклер; 8 — воздушный жиклер системы холостого хода;   9 — топливный жиклер системы холостого хода; 10 — канал системы холостого хода; И и 13 — отверстия системы холостого хода; 12 — регулировочный винт.

Система холостого хода состоит из топливного канала, в начале которого установлен топливный жиклер, затем воздушный жиклер. Заканчивается канал двумя отверстиями: одно до дроссельной заслонки, второе за ней. С помощью регулировочного винта изменяется количество и качество горючей смеси.Система компенсации горючей смеси (рис. 45) обеспечивает приготовление обедненной (а от 1,05 до 1,1) экономичной горючей смеси постоянного состава при работе двигателя на средних нагрузках. В карбюраторах применяют следующие способы компенсации горючей смеси:

Наибольшее распространение получил способ пневматического торможения истечения топлива, где в систему компенсации входит промежуточный колодец, в котором установлена эмульсионная трубка с калиброванными отверстиями в стенках. В верхней части трубки установлен воздушный жиклер.
При работе двигателя топливо поступает из поплавковой камеры через главный жиклер и заполняет промежуточный колодец и полость эмульсионной трубки. При движении воздуха через диффузор происходит истечение топлива из колодца. Скорость истечения увеличивается. Уровень топлива в колодце падает, и обнажаются отверстия эмульсионной трубки, че-
рез которые воздух через воздушный жиклер системы поступает в колодец, смешиваясь с топливом. Образуется топливовоздушная эмульсия, которая поступает через главный распылитель в смесительную камеру, образуя обедненную горючую смесь постоянного состава, что необходимо для работы двигателя на всем диапазоне средних нагрузок.

Работа карбюратора при различных режимах работы двигателя

Автотракторный карбюраторный двигатель работает на следующих основных режимах:
1) пуск; 2) холостой ход и малые нагрузки; 3) средние нагрузки; 4) полная нагрузка. Для получения наиболее эффективной работы двигателя на данном режиме очень важно, чтобы горючая смесь к моменту ее воспламенения электрической искрой была по составу наивыгоднейшей. Горючая смесь должна быть однородной, а топливо в ней должно находиться в парообразном состоянии.

График изменения состава горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя, в зависимости от нагрузки двигателя (Ne, %) называется характеристикой карбюратора. Чтобы обеспечить наиболее эффективную работу двигателя, карбюратор должен иметь характеристику, представленную кривой 1 на рисунке 1.

При пуске холодного двигателя смесеобразование затруднено вследствие недостаточной величины разрежения в диффузоре, незначительной скорости воздуха и низкой температуры деталей двигателя. Поэтому при пуске в цилиндры двигателя должна подаваться богатая горючая смесь (а = 0,5—0,6), чтобы для воспламенения в ней было достаточное количество легких, быстро испаряющихся фракций топлива.

При работе на холостом ходу и с малыми нагрузкам и дроссельная заслонка прикрыта, так как в двигатель нужно подавать небольшое количество горючей смеси. Разрежение и скорость воздушного потока в диффузоре незначительны. Условия для распыливания и испарения неблагоприятны. Поэтому карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь с коэффициентом избытка воздуха а ==0,6—0,8.

Рис. 1. Характеристики карбюраторов:
1 — характеристика карбюратора, требуемая в зависимости от различных режимов работы двигателя; 2 — характеристика простейшего карбюратора.

По мере увеличения нагрузки (участок б —в) дроссельная заслонка открывается, скорость воздуха и разрежение увеличиваются, температура впускного трубопровода повышается и, следовательно, улучшается смесеобразование. Поэтому горючая смесь должна постепенно обедняться, а коэффициент избытка воздуха постепенно увеличиваться до а=1,1.

При средних нагрузках (участок в — г), примерно от 40 до 90% полной нагрузки двигателя, в его цилиндры нужно подавать разные количества горючей смеси, но состав ее все время должен оставаться постоянным и слегка обедненным (а= 1,10—1,15) для получения наиболее экономичной работы.

При полных нагрузках двигателя (дроссельная заслонка полностью открыта, участок г — д) для получения от двигателя максимальной мощности горючая смесь должна быть обогащенной (а== 0,85—0,90),

В простейшем карбюраторе (кривая 2) при пуске двигателя, работе на холостом ходу и с малыми нагрузками из-за недостаточного разрежения в диффузоре из распылителя поступает мало топлива, и горючая смесь получается бедной или обедненной.

При средних нагрузках в связи с увеличением разрежения количество топлива, поступающего в смесительную камеру, возрастает, но не пропорционально увеличению количества поступающего воздуха, а в большей .степени. Поэтому горючая смесь обогащается. При переходе к полной нагрузке простейший карбюратор не дает необходимого посте: пенного обогащения смеси.

Таким образом, простейший карбюратор при этих режимах дает изменение состава смеси, обратное тому, которое требуется.

При резком открытии дроссельной заслонки нужно в цилиндры подавать обогащенную смесь, чтобы двигатель быстро повысил число оборотов, увеличивая свою мощность, то есть имел хорошую приемистость. В простейшем карбюраторе при резком открытии дроссельной заслонки горючая смесь обедняется.

Основными частями и деталями простейшего карбюратора являются: поплавковая камера 7 с поплавком 8 и запорной иглой 6, смесительная камера 1, диффузор 12, распылитель 11, жиклер 9 и дроссельная заслонка 2.

Необходимый уровень бензина в поплавковой камере 7 во время работы двигателя автоматически поддерживается при помощи поплавка 8 и запорной иглы 6. При пониженном уровне бензина поплавок опускается и вместе с ним опускается игла 6. Входное отверстие открывается, и бензин поступает в поплавковую камеру. Когда бензин в поплавковой камере достигнет определенного уровня, поплавок и вместе с ним игла поднимутся настолько, что игла закроет входное отверстие и поступление бензина в поплавковую камеру прекратится.

Рис. Схема простейшего карбюратора: 1 — смесительная камера; 2 — дроссельная заслонка; 3 — отверстие, сообщающее поплавковую камеру с атмосферой; 4 — гнездо игольчатого клапана; 5 — входной канал; 6 — запорная игла; 7 — поплавковая камера; 8 — поплавок; 9 — жиклер; 10 — воздушный патрубок; 11 — распылитель; 12 — диффузор

Поплавковая камера через жиклер 9 соединена с распылителем 11. В жиклере имеется калиброванное отверстие через которое в единицу времени может протекать строго определенное количество бензина.

Распылитель 11 представляет собой трубку с отверстием для выхода бензина. Бензин в распылителе и поплавковой камере находится при неработающем двигателе на одном уровне. Уровень бензина в карбюраторе регулируется так, чтобы он был ниже верхнего конца распылителя.

Поплавковая камера через отверстие 3 соединена с атмосферой. Если двигатель не работает, то в диффузоре 12 также будет атмосферное давление и бензин из распылителя вытекать не будет.

При помощи дроссельной заслонки изменяют количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя: чем больше открыта дроссельная заслонка, тем больше смеси поступает в цилиндры. Управление дроссельной заслонкой осуществляется обычно при помощи ножной педали, а также кнопкой, расположенной на щитке приборов.

Карбюратор своей смесительной камерой 1 присоединен к впускному трубопроводу.

Процесс образования горючей смеси в карбюраторе происходит следующим образом. При такте впуска поршень в цилиндре перемещается к нижней мертвой точке и засасывает воздух через впускной трубопровод и карбюратор. Проходное сечение диффузора 12 меньше сечений воздушного патрубка 10 и смесительной камеры 1, поэтому воздух через диффузор проходит с большой скоростью.

Вследствие этого в зоне наибольшего сужения диффузора, где расположен распылитель, создается разреженней бензин начинает вытекать из распылителя. Вытекающий из распылителя бензин захватывается потоком воздуха и вместе с ним проходит в смесительную камеру. При этом бензин распыляется на мельчайшие капельки, частично испаряется и смешивается с воздухом.

Испарение бензина и перемешивание его с воздухом продолжаются во впускном трубопроводе и в цилиндрах двигателя.

Автомобильный двигатель работает обычно на переменном режиме, так как мощность и число оборотов его коленчатого вала должны изменяться в зависимости от условий движения автомобиля. В соответствии с этим должны изменяться количество и состав подаваемой в цилиндры горючей смеси.

При запуске непрогретого двигателя карбюратор должен приготавливать богатую горючую смесь, так как бензин в этом случае испаряется плохо и для обеспечения запуска необходимо увеличивать подачу бензина.

При работе на средних нагрузках двигатель должен работать наиболее экономично, для чего карбюратор должен приготавливать обедненную смесь; небольшое падение мощности в этом случае не отражается на режиме движения автомобиля.

Наибольшая мощность двигателя может быть получена, если в цилиндры подается большое количество обогащенной смеси. Поэтому при полном открытии дроссельной заслонки карбюратор должен приготавливать обогащенную смесь. Обогащенная смесь необходима и для резкого увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя, так как она сгорает в цилиндре быстрее, чем нормальная горючая смесь.

Рассмотренный выше простейший карбюратор не обеспечивает необходимого изменения состава горючей смеси в зависимости от изменения режима работы двигателя.

В простейшем карбюраторе при малом открытии дроссельной заслонки через него проходит небольшое количество воздуха; скорость движения воздуха через диффузор настолько мала, что разрежение в диффузоре оказывается недостаточным для поступления из распылителя необходимого количества бензина, смесь получается бедной.

При переходе с малых оборотов холостого хода двигателя на режим средних нагрузок с увеличением разрежения в диффузоре расход бензина возрастает в большей мере, чем расход воздуха, и горючая смесь чрезмерно обогащается.

По мере дальнейшего открытия дроссельной заслонки расход бензина изменяется пропорционально расходу воздуха, состав смеси остается постоянным, и простейший карбюратор не обеспечивает необходимого обогащения горючей смеси при полном открытии дроссельной заслонки.

Для обеспечения необходимого состава горючей смеси на различных режимах работы двигателя современные карбюраторы имеют дополнительные устройства:

• главную дозирующую систему
• систему холостого хода
• экономайзер
• ускорительный насос
• пусковое устройство

Главная дозирующая система

Главная дозирующая система обеспечивает постепенное обеднение горючей смеси по мере увеличения разрежения в диффузоре, в результате чего при средних нагрузках двигатель работает на экономичной горючей смеси.

Рис. Схема карбюратора с компенсационным жиклером: 1 — дроссельная заслонка; 2 — калиброванное отверстие; 3 — распылитель компенсационного жиклера; 4 — компенсационный жиклер; 5 — компенсационный колодец; 6 — главный жиклер; 7 — распылитель главного жиклера; 8 — диффузор

В современных карбюраторах применяются дозирующие системы с компенсационным жиклером, с эмульсированием бензина в распылителе и с регулированием разрежения в диффузоре. В карбюраторе с компенсационным жиклером необходимый состав горючей смеси получается при помощи двух жиклеров: главного 6 и компенсационного 4.

В таком карбюраторе изменение состава горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя осуществляется системой компенсационного жиклера.

Распылитель 3 сообщается с дополнительным, т. е. компенсационным, колодцем 5, бензин в который поступает через компенсационный жиклер 4.

Компенсационный колодец сообщается с атмосферой, и поэтому через компенсационный жиклер в колодец поступает почти постоянное количество бензина в зависимости от разности уровней в колодце и поплавковой камере.

При работающем двигателе с увеличением открытия дроссельной заслонки расход бензина через главный жиклер увеличивается, а расход бензина через компенсационный жиклер остается почти неизменным. Общее количество бензина, вытекающего из обоих распылителей, увеличивается в меньшей степени, чем расход воздуха, и горючая смесь обедняется.

Обеднению горючей смеси способствует также приток воздуха, засасываемого через компенсационный колодец и проходящего вместе с бензином через распылитель.

Проходные сечения главного и компенсационного жиклеров выбираются такими, чтобы обеспечить экономичный состав горючей смеси при работе двигателя на средних нагрузках.

Схема дозирующей системы с эмульсированием бензина в распылителе показана на рисунке.

Бензин из поплавковой камеры через главный жиклер 8 поступает в колодец 4. Колодец сообщается с атмосферой через воздушный жиклер 3 и эмульсионную трубку 5 с несколькими отверстиями в нижней части.

При выходе бензина из колодца через распылитель 2 в колодце возникает разрежение. Вследствие этого в колодец начинают поступать бензин через главный жиклер 8 и воздух через жиклер 3. Бензин и воздух перемешиваются в колодце и выходят через распылитель в виде эмульсии. По мере увеличения разрежения в диффузоре расход бензина из колодца повышается в большей степени, чем приток его через жиклер 8. Уровень бензина в колодце понижается, увеличивается число открытых отверстий в эмульсионной трубке и количество воздуха, поступающего в колодец.

В результате расход бензина с увеличением разрежения в диффузоре возрастает медленнее, чем в простейшем карбюраторе, и горючая смесь обедняется.

Сечения главного и воздушного жиклеров выбираются такими, чтобы состав горючей смеси при работе двигателя на средних нагрузках был экономичным.

Схема карбюратора, в котором необходимый состав горючей смеси, обеспечивается дозирующей системой с автоматическим регулированием разрежения в диффузоре, показана на рисунке.

Рис. Схема дозирующей системы с эмульсированием бензина в распылителе: 1 — воздушный на трубок; 2 — распылитель; 3 — воздушный жиклер; 4 — колодец; 5 — эмульсионная трубка; о — отверстия для воздуха; 7 — поплавковая камера; 8 — главный жиклер; 9 — дроссельная заслонка; 10 — диффузор

Карбюратор данного типа имеет два или три диффузора, два жиклера и два распылителя. К нижней части большого диффузора 1 прикреплены четыре упругие пластины 4, которые нижними концами прижимаются к среднему диффузору 3 и закрывают проход между большим и средним диффузорами. В горловине малого диффузора 2 размещен распылитель 7 главного жиклера 5. Через главный жиклер проходит основное количество бензина. В горловине большого диффузора 1 размещен распылитель 8 дополнительного жиклера 6.

Количество подаваемого через жиклеры бензина зависит от разрежения в диффузорах.

Регулирование состава горючей смеси осуществляется главным жиклером 5 за счет того, что разрежение в малом диффузоре изменяется не пропорционально общему расходу воздуха.

При небольшом открытии дроссельной заслонки, когда через карбюратор проходит небольшое количество воздуха, весь воздушный поток направляется через малый и средний диффузоры. В малом диффузоре создается такое разрежение, при котором из распылителя главного жиклера выходит количество бензина, достаточное для получения обогащенной смеси.

Рис. Схема карбюратора с автоматическим регулированием разрежения в диффузоре: 1 — большой диффузор; 2 — малый диффузор; 3 — средний диффузор; 4 — упругая пластина; 5 — главный жиклер; 6 — дополнительный жиклер; 7 — распылитель главного жиклера; 8 — распылитель дополнительного жиклера

При увеличении открытия дроссельной заслонки или при увеличении числа оборотов коленчатого вала двигателя количество воздуха, проходящего через карбюратор, возрастает.

Под действием напора воздуха пластины 4 отгибаются и часть воздуха проходит мимо малого диффузора. Чем больше поток воздуха, тем больше раздвигаются пластины и тем больше воздуха проходит мимо малого диффузора. В результате разрежение в малом диффузоре не увеличивается пропорционально увеличению воздушного потока; расход бензина через главный жиклер по сравнению с общим расходом воздуха уменьшается, и горючая смесь обедняется.

При правильном подборе обоих жиклеров почти на всех режимах работы двигателя можно получить и горючую смесь нужного состава.

Система холостого хода

При работе двигателя на холостой ходу в целях экономии горючего и уменьшения износа деталей двигателя стремятся, чтобы , число оборотов коленчатого вала было минимальным. На холостом ходу двигатель работает с почти полностью прикрытой дроссельной заслонкой. Расход воздуха при этом мал, и разрежение в диффузоре недостаточно для подачи не; обходимого количества бензина из главной дозирующей системы.

Требуемый состав горючей смеси для этого режима работы двигателя обеспечивается системой холостого хода. Бензин через жиклер 2 поступает в эмульсионный канал 7, расположенный, в корпусе карбюратора. В этот же канал через жиклер 1 поступает воздух. Воздух и бензин перемешиваются и в виде эмульсии выходят из отверстия 9.

В современных карбюраторах в целях плавного перехода с оборотов холостого хода на режим средних оборотов имеются два отверстия 8 и 9 для выхода эмульсии. Отверстие 8 находится перед дроссельной заслонкой, а другое 9 — за ней. Когда дроссельная заслонка прикрыта, эмульсия выходит через отверстие 9, а через отверстие 8 в эмульсионный канал 7 дополнительно подсасывается воздух.

При плавном открытии дроссельной заслонки разрежение создается также около отверстия 8 и из него начинает выходить эмульсия, что обеспечивает необходимое количество и надлежащий состав горючей смеси.

По мере открытия дроссельной заслонки увеличивается воздушный поток; соответственно увеличиваются разрежение в диффузоре и поступление бензина из главного жиклера. Карбюратор переходит с работы системы холостого хода на работу главной дозирующей системы.

Рис. Система холостого хода: 1 — воздушный жиклер; 2 — жиклер холостого хода; 3 — главный жиклер; 4 — винт регулировки числа оборотов холостого хода; 5 — рычажок на оси дроссельной заслонки; 6 — винт регулировки состава горючей смеси; 7 — эмульсионный канал; 8 и 9 — отверстия для выхода эмульсии; 10 — дроссельная заслонка

Количество эмульсии, подаваемое системой холостого хода, регулируется винтом 6, при помощи которого изменяется проходное сечение отверстия 9. При ввертывании винта количество эмульсии уменьшается, при вывертывании — увеличивается.

Число оборотов коленчатого вала двигателя на холостом ходу регулируется изменением величины открытия дроссельной заслонки 10 при помощи винта 4.

Экономайзер

Главная дозирующая система карбюратора регулируется так, чтобы на средних нагрузках двигатель работал на экономичной смеси. При режиме максимальных нагрузок в цилиндры двигателя нужно подавать обогащенную смесь. Обогащение смеси обеспечивается дополнительным устройством карбюратора — экономайзером.

Клапан 7 экономайзера прижимается к седлу пружиной 9 и открывается под нажимом стержня 5, имеющего  на верхнем конце поршень 3. Поршень помещен в цилиндре 4, нижняя полость которого соединена с воздушным патрубком, а верхняя — каналом 8 со смесительной камерой за дроссельной заслонкой.

Поршень со стержнем под действием пружины 2 стремится занять нижнее положение. При небольшом открытии дроссельной заслонки за ней создается большое разрежение, которое передается по каналу 8 в верхнюю полость цилиндра экономайзера. Под действием разрежения поршень сжимает пружину 2 и занимает верхнее положение. Клапан 7 закрывает входное отверстие.

С увеличением открытия дроссельной заслонки разрежение в воздушном патрубке настолько уменьшается, что под действием пружины 2 поршень 3 опустится вниз, стержень 5 надавит на клапан 7, который откроет входное отверстие, из поплавковой камеры через жиклер 10 в распылитель 1 начнет поступать дополнительное количество бензина — смесь обогащается.

Ускорительный насос

Ускорительный насос предназначен для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки.

Рис. Схема экономайзера с пневматическим приводом: 1 — распылитель; 2 — пружина; 3 — поршень; 4 — цилиндр; 5 — стержень; 6 — главный жиклер; 7 — клапан экономайзера; 8 — канал; 9 — пружина клапана; 10 — жиклер экономайзера

В корпусе карбюратора имеется цилиндр 8, в котором помещен поршень 7 насоса. Цилиндр соединен с поплавковой камерой каналом, в начале которого размещен обратный клапан 9. В выходном канале имеется игольчатый клапан 10.

Поршень приводится в действие механизмом привода дроссельной заслонки посредством рычага 13, поводка 12, тяги 11 и нажимной пластины 4, которая действует на поршень через пружину 5. При плавном открытии дроссельной заслонки поршень насоса медленно опускается и постепенно выжимает бензин из цилиндра в поплавковую камеру через открытый обратный клапан 9.

При резком открытии дроссельной заслонки поршень быстро опускается и выжимает бензин из цилиндра. При этом бензин приподнимает обратный клапан, который перекрывает входное отверстие, препятствуя выходу бензина обратно в поплавковую камеру. Бензин, приподнимая игольчатый клапан 10, впрыскивается через жиклер 3 в смесительную камеру карбюратора и обогащает горючую смесь.

Пусковое устройство

Наиболее распространенным устройством для обогащения горючей смеси при запуске двигателя является воздушная заслонка 12, установленная в воздушном патрубке карбюратора.

При запуске двигателя дроссельную заслонку слегка открывают, а воздушную заслонку прикрывают. Вследствие этого при провертывании коленчатого вала двигателя в карбюраторе создается сильное разрежение и бензин вытекает изо всех жиклеров — горючая смесь обогащается.

Воздушная заслонка имеет предохранительный клапан 11, который открывается автоматически, как только двигатель начинает работать.

Управление воздушной заслонкой осуществляется при помощи кнопки, расположенной на щитке приборов и соединенной с заслонкой гибкой тягой.

Рис. Схема ускорительного насоса с механическим приводом: 1 — воздушный патрубок; 2 — воздушный канал; 3 — жиклер ускорительного насоса; 4 — нажимная пластина; 5 — пружина; 6 — стержень; 7 — поршень; 8 — цилиндр; 9 — обратный клапан; 10 — игольчатый клапан; 11 — тяга; 12 — поводок; 13 — рычаг

По мере прогрева двигателя воздушную заслонку постепенно открывают. Работа двигателя с прикрытой воздушной заслонкой должна быть по возможности кратковременной, так как сильное обогащение горючей смеси при работе холодного двигателя вызывает его повышенный износ.

Ограничитель максимального числа оборотов

Работа двигателя с числом оборотов коленчатого вала свыше максимально допустимых приводит к перерасходу горючего и усиленному износу трущихся деталей двигателя. Во избежание этого двигатели автомобилей часто снабжаются пневматическими ограничителями числа оборотов.

Дроссельная заслонка 4 имеет фигурную форму со скошенной плоскостью левой половины, а ее ось на 1,5—2 мм смещена относительно оси смесительной камеры.

К заслонке присоединена пружина 9, которая стремится удерживать заслонку в открытом положении.

При работе двигателя воздушный поток действует на дроссельную заслонку и, так как верхняя плоскость ее левой половины скошена, а ось смещена вправо, стремится прикрыть заслонку.

Когда число оборотов коленчатого вала становится больше допустимого, давление воздушного потока на левую часть заслонки настолько возрастает, что заслонка, преодолевая сопротивление пружины, прикрывается, в цилиндры подается меньшее количество горючей смеси и обороты коленчатого вала двигателя уменьшаются.

Рис. Ограничитель максимальных оборотов коленчатого вала двигателя: 1 — футорка; 2 — гайка; 3 — штуцер; 4 — дроссельная заслонка; 5 — стержень; 6 — игольчатый подшипник; 7 — ось дроссельной заслонки; 8 — серьга; 9 — пружина; 10 — прокладка; 11 — колпак; 12 — шпилька

Ограничитель числа оборотов действует независимо от педали управления дроссельной заслонкой. При отпущенной педали дроссельная заслонка прикрыта под действием возвратной пружины педали, которая значительно сильнее пружины ограничителя числа оборотов.

При нажатии на педаль дроссельная заслонка освобождается от действия возвратной пружины педали и открывается вследствие натяжения своей пружины.

Изменяя натяжение пружины 9 вращением регулировочной гайки 2, можно отрегулировать максимальное число оборотов вала двигателя.

Рассмотрим устройство и работу карбюраторов, установленных на двигателях некоторых отечественных автомобилей.

Карбюратор К-22Д

Карбюратор К-22Д, устанавливаемый на двигателе автомобиля ГАЗ-69, является трехдиффузорным карбюратором.

Главная дозирующая система карбюратора работает по принципу регулирования разрежения в диффузоре. Она состоит из главного жиклера 27, распылитель которого выходит в малый диффузор 10, дополнительного жиклера 25, распылитель которого выходит в горловину большого диффузора 14, и автоматического перепускного воздушного клапана, состоящего из четырех упругих пластин 5.

Количество бензина, проходящее через главный жиклер, может регулироваться в зависимости от условий работы двигателя игольчатым клапаном 26.

Рис. Карбюратор К-22Д: 1 — фланец; 2 — винт регулировки качества смеси на холостом ходу; 3 — отверстие для выхода эмульсин при переходе с оборотов холостого хода к средним оборотам коленчатого вала двигателя; 4 — отверстие для вакуум-регулятора; 5 — упругая пластина; 6 — жиклер холостого хода; 7 — средний диффузор; 8 — эмульсионный жиклер холостого хода; 9 — воздушные жиклеры холостого хода; 10 — малый дтффузор; 11 — предохранительный клапан воздушной заслонки; 12 — воздушная заслонка; 13 — трубка; 14 — большой диффузор; 15 — жиклер ускорительного насоса; 16 — распылители; 17 — нагнетательный клапан ускорительного насоса; 18— поршень ускорительного насоса; 19 — обратный клапан; 20 — поплавок; 21 — запорная игла; 22 — корпус поплавковой камеры; 23 — шток привода поршня ускорительного насоса; 24 — клапан экономайзера; 25 — дополнительный жиклер; 26 — игольчатый клапан главного жиклера; 27 — главный жиклер; 28 — жиклер экономайзера; 29 — дроссельная заслонка

Система холостого хода состоит из жиклера 6 холостого хода, двух воздушных жиклеров 9 и эмульсионного жиклера 5.

Экономайзер и ускорительный насос объединены в одну систему, состоящую из ускорительного насоса с поршнем 18, нагнетательного клапана 17 насоса, жиклера 15, обратного клапана 19, жиклера 28 и клапана 24 экономайзера. Привод ускорительного насоса механический, от дроссельной заслонки.

Поплавковая камера трубкой 18 сообщается с воздушным патрубком, а не с атмосферой, вследствие чего устраняется влияние сопротивления воздушного фильтра на работу карбюратора.

При работе двигателя на малых оборотах холостого хода дроссельная заслонка прикрыта. Вследствие большой скорости движения воздуха через узкую щель между заслонкой и стенками смесительной камеры в зоне дроссельной заслонки образуется разрежение.

Так как в этой зоне расположено выходное отверстие системы холостого хода, разрежение передается в систему и она работает как самостоятельный карбюратор.

Бензин из поплавковой камеры поступает к жиклеру 6 холостого хода через дополнительный жиклер 25 по каналам карбюратора. Пройдя жиклер холостого хода, бензин поднимается и, встречаясь с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 9, перемешивается с ним и в виде эмульсии проходит через эмульсионный, жиклер 8.

Выходя из эмульсионного жиклера, бензин вновь встречается с потоком воздуха, проходящим через втброй воздушный жиклер, и перемешивается с ним. Эмульсия выходит через отверстие холостого хода за дроссельной заслонкой.

Расход эмульсии и, следовательно, качество горючей смеси на холостом ходу регулируется винтом 2.

При работе двигателя и а средних нагрузках (дроссельная заслонка открыта примерно наполовину) разрежение в диффузорах настолько возрастает, что основное количество бензина выходит из распылителей главного 27 и дополнительного 25 жиклеров.

По мере увеличения воздушного потока, проходящего через диффузор, пластины 5 перепускного воздушного клапана расходятся и воздушный поток проходит мимо малого 10 и среднего 7 диффузоров, автоматически регулируя разрежение в малом диффузоре и, следовательно, состав горючей смеси в зависимости от величины открытия дроссельной заслонки.

При работе двигателя с полной нагрузкой дроссельная заслонка полностью открыта. При этом поршень 18 ускорительного насоса находится в нижнем положении и, нажимая на клапан 24 экономайзера, открывает доступ дополнительному количеству бензина, который из поплавковой камеры проходит через жиклер 28 экономайзера к распылителю дополнительного жиклера.

При резком открытии дроссельной заслонки поршень ускорительного насоса резко опускается и выжимает бензин из цилиндра. Обратный клапан 19 закрывается, а клапан 17 ускорительного насоса открывается, и бензин через жиклер 15 струйкой выбрасывается в горловину большого диффузора 14 — горючая смесь обогащается.

Горючая смесь при запуске двигателя обогащается прикрытием воздушной заслонки 12, имеющей предохранительный клапан 11.

По схеме карбюратора К-22Д выполнен и карбюратор К-22Г, который устанавливается на двигатели автомобилей ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А.

Карбюратор типа К-82

Рис. Карбюратор типа К-82: 1 — фланец; 2— эмульсионный канал; 3 — прокладка; 4 — канал ускорительного насоса; 5 — клапан ускорительного насоса; 6 — жиклер ускорительного насоса; 7 — малый диффузор; 8 — кольцевая щель; 9 — корпус воздушного патрубка; 10 — воздушная заслонка; 11 — предохранительный клапан; 12 — жиклер холостого хода; 13 — седло клапана экономайзера с пневматическим приводом; 14 — игла клапана экономайзера; 15 — отверстие, через которое поплавковая камера соединяется с воздушным патрубком; 16 — винт регулировки качества смеси на холостом ходу; 17 — поршень пневматического привода экономайзера; 18 — нажимная пластина; 19 — толкатель клапана экономайзера с механическим приводом; 20 — шток поршня ускорительного насоса; 21 — пружина; 22 — пробка фильтра; 23 — сетчатый фильтр; 24 — запорная игла; 25 — прокладка; 26 — корпус поплавковой камеры; 27 — поплавок: 28 — поршень ускорительного насоса; 29 — обратный клапан; 30 — шток привода поршня ускорительного насоса; 31 — поводок штока; 32— шарик клапана экономайзера; 33 — рычаг привода ускорительного насоса; 34 — пружина клапана экономайзера; 35 — гнездо клапана экономайзера; 36 — уплотнительное кольцо; 37 — пружина поршня экономайзера; 38 — главный жиклер; 39 — канал; 40 — пробка; 41 — жиклер полной мощности; 42 — дроссельная заслонка; 43 — эмульсионная трубка; 44 — воздушный жиклер; 45 — выходное отверстие

Карбюратор типа К-82 является двухдиффузорным карбюратором. Он устанавливается на двигателях автомобилей ЗИЛ-164А и ЗИЛ-164.

Главное дозирующее устройство, работающее по принципу эмульсирования горючего в распылителе, состоит из двух топливных жиклеров 38 и 41, воздушного жиклера 44 и распылителя в виде кольцевой щели 8 в малом диффузоре. В колодце главного дозирующего устройства помещена эмульсионная трубка 43 с отверстиями.

Система холостого хода состоит из жиклера 12 холостого хода, канала 2 и выходного отверстия 45 в виде щели. Качество горючей смеси на холостом ходу регулируется винтом 16, а ее количество — открытием дроссельной заслонки.

Ускорительный насос поршневого типа с механическим приводом от дроссельной заслонки подает горючее по каналу 4 к жиклеру 6.

В карбюраторе имеются два клапана экономайзера. Клапан с механическим приводом состоит из гнезда 35, шарика 32 и пружины 34, которая прижимает шарик к гнезду. Клапан с пневматическим приводом состоит из седла 13 и иглы 14, которая связана с поршнем 17 пневматического привода. Поршень при помощи пружины 37 при неработающем двигателе занимает верхнее положение. Пространство под поршнем соединено каналом 39 со смесительной камерой за дроссельной заслонкой.

При работе двигателя на холостом ходу дроссельная заслонка прикрыта. Разрежение за дроссельной заслонкой распространяется через выходное отверстие 45 по каналу 2 до жиклера 12 холостого хода. Вследствие этого бензин из колодца главного дозирующего устройства поступает к жиклеру холостого хода. Одновременно к жиклеру поступает воздух. Смесь бензина с воздухом, пройдя через жиклер холостого хода, поступает к выходному отверстию.

Работа двигателя на средних оборотах. С увеличением открытия дроссельной заслонки возрастает воздушный поток, проходящий через малый диффузор, в результате чего разрежение в диффузоре оказывается достаточным для того, чтобы в работу вступила главная дозирующая система.

Бензин из поплавковой камеры поступает через жиклеры 38 и 41 в колодец. Сюда же поступает воздух через жиклер 44 и отверстия в эмульсионной трубке 43. Смесь бензина с воздухом выходит через кольцевую щель 8 в малом диффузоре.

Сечения топливного и воздушного жиклеров подобраны так, чтобы приготавливалась смесь обедненного состава при небольших и средних величинах открытия дроссельной заслонки. В этих случаях оба клапана экономайзера закрыты. Клапан экономайзера с механическим приводом закрыт под действием пружины 34. Клапан с пневматическим приводом закрыт вследствие разрежения в цилиндре под поршнем 17. Под действием разрежения, которое передается из смесительной камеры, поршень занимает нижнее положение, сжимая пружину 37. Вместе с поршнем в нижнем положении находится игла 14, которая своим нижним концом прижимается к седлу 13 и закрывает топливный канал.

Чтобы разрежение не передавалось в поплавковую камеру, поршень 17 в иижием положении садится на уплотнительное кольцо 36.

С увеличением открытия дроссельной заслонки разрежение под поршнем пневматического экономайзера уменьшается и поршень под действием пружины 37 поднимается. Когда разрежение за дроссельной заслонкой уменьшится до определенной величины (125 мм рт. ст.), поршень и вместе с ним игла 14 поднимутся настолько, что игла откроет входное отверстие жиклера и дополнительное количество бензина из поплавковой камеры начнет поступать к жиклеру 41 полной мощности. Горючая смесь несколько обогащается, что необходимо при неустановившемся движении автомобиля (например, при разгоне, при движении автомобиля по грунтовым дорогам и местности).

Клапан экономайзера с механическим приводом открывается, когда дроссельная заслонка почти полностью открыта.

При открытии дроссельной заслонки шток 30 опускается; когда заслонка почти полностью открыта, пластина 18 на штоке 30 нажимает на толкатель 19, который, опускаясь, откроет шариковый клапан. Бензии из поплавковой камеры дополнительно поступает к жиклеру 41 полной мощности, сечение которого рассчитано на приготовление обогащенной смеси.

При резком открытии дроссельной заслонки обогащение смеси осуществляется ускорительным насосом. В этом случае поршень резко опускается и бензин выжимается из-под поршня. Обратный клапан 29 прижимается к седлу и перекрывает канал, ведущий, в поплавковую камеру. Бензин по каналу 4 подается к жиклеру 6 и вытекает из него тонкой струйкой, обогащая горючую смесь. Обогащение горючей смеси при запуске холодного двигателя осуществляется прикрытием воздушной заслонки. Воздушная и дроссельная заслонки связаны между собой приводными тягами так, что при полном закрытии воздушной заслонки дроссельная заслонка немного открыта. Это достаточно обогащает смесь и обеспечивает надежный запуск двигателя.

Осторожно, длиннопост Много букф и много картинок.

Это преамбула ко второй части рассказа о том, как с карбюраторной системой на Audi 100 2.3 можно добиться практически схожих динамических характеристик родной системы впрыска.

Наверное, проще чем карбюратор, системы подачи топлива в природе просто нет, и учитывая это, наверняка найдутся люди, которым он еще кажется темной лошадкой. И прежде чем приступить к публикации моей второй части, хотелось бы рассказать максимально простым языком как работают все основные системы.

Аналогичным образом устроены и работают практически все карбюраторы, есть только небольшие различия в конструкциях. В этом посте я расскажу на примере карб. солекс, обладающим наиболее простой конструкцией.

Солекс — семейство карбюраторов имеющих практически одинаковую конструкцию всех систем, но отличающихся параметрами дозирующих элементов, а также некоторыми конструктивными особенностями.

Солексы в основном ставились на ВАЗ2108/09/099, ВАЗ-классику, Нивы-Тайги и некоторые другие.

Как и абсолютное большинство карбюраторов, он имеет 2 камеры, принцип работы которых установлен в соотношении 70 на 30. Грубо говоря, 70 процентов нажатия педали — двигатель работает только на первой камере, и при нажатии педали более чем на 70% — открывается вторая камера. У карба есть несколько систем, отвечающих за работу на разных режимах работы двигателя.

ОСНОВА НОМЕР ОДИН! Главный принцип. Бедная и богатая смесь.

Для полного сгорания 1 кг топлива требуется 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 переобедненной смеси, 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.

Теперь перейдем к системам:

ПОПЛАВКОВАЯ КАМЕРА
Все просто.
Принцип унитазного бачка и думаю рассказывать о том, как работает бачок унитаза нет смысла. Главная цель — поддерживать заданный уровень топлива. Исполнительные механизмы — поплавки и затыкающая игла.

СИСТЕМА ХОЛОСТОГО ХОДА (ХХ) / ЭКОНОМАЙЗЕР ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ХОЛОСТОГО ХОДА (ЭПХХ)
И на солексе система ХХ осложнена наличием электромагнитного клапана. Электромагнитный клапан иглой затыкает подачу топлива через жиклер ХХ в двух случаях:
1. Если выключено зажигание.
2. Если педаль газа отпущена, а на тахометре больше 1900 об/мин. Экономим бензин при спуске с горы, например.

Но на практике проблем от этой фигни больше, чем пользы. Поэтому если пропал холостой ход на солексе — 90% вероятность, что дело именно в этом. Жиклер ХХ имеет привычку забиваться какой-нибудь хренью, холостой ход при этом, естественно, пропадает. Но вся проблема решается за пару минут.

Можно просто откусить иглу кусачками, и тогда система ХХ превращается в принудительную. Кроме незначительно увеличившегося расхода топлива больше последствий не будет.

ГЛАВНАЯ ДОЗИРУЮЩАЯ СИСТЕМА (ГДС)
Она же самая сложная для быстрого понимания. Задача главной дозирующей системы — приготовить рабочую смесь для нормальной работы двигателя на основном режиме работы.

Главная дозирующая система состоит из топливных жиклеров первичной и вторичной камер карбюратора, воздушных жиклеров и эмульсионных трубок, трубок “вентури”, предназначенных для смешивания топлива с воздухом и приготовления рабочей смеси для нормальной работы двигателя.

Готовая смесь распыляется в СМЕСИТЕЛЬНОЙ камере.

Но система ГДС может работать только при достаточно плавном нажатии на газ, если же педаль вдавить резко — ГДС не может обеспечить достаточного обогащения и машина ткнет носом. Дабы этого избежать, в карбе придусмотрена следующая система:

УСКОРИТЕЛЬНЫЙ НАСОС.
В случае резкого нажатия на газ, для предотвращения провала, нужно кратковременно обогатить смесь.

Ускорительный насос работает от привода дроссельных заслонок. С одной стороны оси дроссельных заслонок — рычаг привода и тросик газа, с другой стороны — кулачек. Он давит на рычаг, который в свою очередь через мембрану продавливает по каналу бензин. Конец этого канала — распылитель ускорительного насоса, вспрыскивает топливо в смесительную камеру.

Он же — самый любимый элемент «тюненгеров». Предназначающаяся для второй камеры трубка распылителя загибается в первую камеру. ТАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ.

«Мудрецы» говорят, что так можно прибавить мощности. На самом деле это дает обратный эффект и уводит все остальные показатели в минус. Тот, кто это придумал, очевидно, дурачок мало знаком с устройством и принципами работы карбюратора.

Рассмотреные выше системы обеспечивают экономичную и надежную работу двигателя на малых и средних нагрузках, однако, чтобы обеспечить все режимы работы двигателя, карбюратор имеет обогатительные устройства. Такими устройствами в современных карбюраторах являются ускорительный насос, экономайзер, эконостат и пусковое устройство.

ЭКОНОМАЙЗЕР МОЩНОСТЫХ РЕЖИМОВ
Эта штуковина работает совместно с ГДС, увеличивая поступление топлива для смесеобразования.
Экономайзер служит для обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя или при плавном разгоне. Дополнительное топливо подается в распылитель главного жиклера через специальный клапан с механическим или пневматическим приводом.

Дополнительная подача топлива в главное дозирующее устройство составляет обычно 10—20%. Это обеспечивает обогащение горючей смеси и переход работы двигателя со средних нагрузок на режим полной мощности.

ЭКОНОСТАТ
Эконостат выполняет такие же функции, как и экономайзер, т.е. обогащает смесь при полной нагрузке (режим «педаль в пол»). Только имеет куда более простую конструкцию. При максимально открытых ДЗ, на режиме полной мощности у носика создается разрежение, которое и вытягивает из него еще порцию топлива.

ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО
Пусковое устройство служит для обогащения смеси при пуске холодного двигателя.
Состоит из воздушной заслонки, управляемой водителем из салона (подсос) и пневматическим устройством.

Как только произойдет пуск холодного двигателя при полностью закрытой воздушной заслонке, смесь может очень сильно обогатиться. Поэтому воздушную заслонку рекомендуется приоткрывать сразу после начала работы двигателя.

Карбюраторы почти 100 лет безраздельно господствовали на всех автомобильных
бензиновых двигателях. Последние два десятилетия ушедшего века ознаменованы массовым переходом на впрысковые системы питания. Однако, классика обладает рядом преимуществ.

Карбюратор практически не отказывает. Даже с неисправным карбюратором, коптя и «чихая», на автомобиле удастся добраться до СТО.
Для того, чтобы отремонтировать карбюратор в поле, понадобится только мозг, отвертки и ключи.

Следующий пост будет о различиях в моделях солекса и подбор оного. Спасибо за внимание

даигателя

Автотракторный
карбюраторный двигатель работает на
следующих

основных режимах: 1) пуск;
2) холостой ход и малые нагрузки; 3)
сред-

ние нагрузки; 4) полная нагрузка.
Для получения наиболее эффектив-

ной
работы двигателя в каждом режиме очень
важно, чтобы горючая

смесь к моменту
ее воспламенения электрической искрой
была по со-

ставу наивыгоднейшей.
Горючая смесь должна быть однородной,
а топ-

ливо в ней должно находиться
в парообразном состоянии.

График
изменения состава горючей смеси,
подаваемой в цилиндр

двигателя, в
зависимости от его нагрузки А’,., %,
называется
характери-

стикой карбюратора.
Чтобы обеспечить наиболее эффективную
работу

двигателя, карбюратор должен
иметь характеристику, представленную

кривой
1 на рисунке 110.

При
пуске холодного двигателя
смесеобразование за-

труднено
вследствие недостаточного разрежения
в диффузоре, незначи-

тельной скорости
воздуха и низкой температуры деталей
двигателя.

Поэтому при пуске в цилиндры
должна подаваться богатая горючая

смесь
(а = 0,5-^0,6), чтобы для воспламенения в ней
было достаточное

количество легких,
быстро испаряющихся фракций топлива.

При
работе на холостом ходу и с малыми
нагрузками дроссельная

заслонка
прикрыта, так как в двигатель нужно
подавать небольшое ко-

личество
горючей смеси. Разрежение и скорость
воздушного потока в

диффузоре
незначительны. Условия для распыливаиия
и испарения не-

благоприятны. Поэтому
карбюратор должен приготовлять
обогащенную

смесь с коэффициентом
а = 0,6—0,8 (кривая У, участок а—б).

По
мере увеличения нагрузки (участок б—в)
дроссельная заслонка

открывается,
скорость воздуха и разрежение
увеличиваются, температу-

ра впускного
трубопровода повышается, и, следовательно,
улучшается

смесеобразование. Поэтому
горючая смесь должна постепенно
обеднять-

ся, а коэффициент избытка
воздуха постепенно увеличиваться до
а=1.1.

При
средних нагрузках (участок
в—г), ппимеоно от 40 до

90% полной
нагрузки дви-

гателя, в его цилиндры

нужно
подавать разные ко-

личества горючей
смеси, по

состав ее все время
должен

оставаться постоянным и

слегка
обедненным (а =

= 1,10-4-1,15) для получе-

ния
наиболее экономич-

ной работы.

При
полных на-

грузках двигателя

(дроссельная
заслонка пол-

ностью открыта,
участок

г—д) для получения от
дви-

гателя максимальной мощ-

ности
горючая смесь долж-

на быть обогащенной
(а =

= 0,854-0,90).

В
простейшем карбюраторе (кривая 2) при
пуске двигателя, рабо-

те на холостом
ходу и с малыми нагрузками из-за
недостаточного раз-

режения в диффузоре
из распылителя поступает мало топлива,
и горю-

чая смесь получается бедной
или обедненной.

При
средних нагрузках в связи с увеличением
разрежения количе-

ство топлива,
поступающего в смесительную камеру,
возрастает, но не

пропорционально
увеличению количества поступающего
воздуха, а
в

большей
степени. Поэтому горючая смесь обогащается.
При переходе

к полной нагрузке
простейший карбюратор не дает необходимого
посте-

пенного обогащения смеси.

Таким
образом, простейший карбюратор при этих
режимах дает из-

менение состава
смеси, обратное тому, которое требуется.

При
резком открытии дроссельной заслонки
нужно в цилиндры по-

давать обогащенную
смесь, чтобы двигатель быстро повысил
частоту

вращения, увеличивая свою
мощность, то есть имел хорошую
приеми-

стость.
В простейшем карбюраторе при резком
открытии дроссельной

заслонки горючая
смесь обедняется.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Обязательной узел системы питания ДВС ХХ века

На автомобилях конца ХХ — начала ХХI веков на смену карбюраторам пришли инжекторные системы подачи топлива. Эти системы впрыска с микропроцессорным управлением способны в течении сотен тысяч километров пробега обеспечивать более точную, в сравнении с карбюратором, дозировку топлива во всех режимах работы мотора. А также сохранять параметры выхлопа двигателя в рамках актуальных экологических требований. Однако карбюраторы продолжают использоваться на мототехнике; различных вспомогательных, стационарных, генераторных, лодочных двигателях; на бензоинструменте (бензопила, газонокосилка и т.п.) Всё об устройстве, видах, принципе работы карбюраторов – в данной публикации.

Слово «карбюратор» имеет французское происхождение и произошло от слова carburation – смешивание. В этом и состоит предназначение данного ключевого узла системы питания двигателя внутреннего сгорания – в смешивании бензина с воздухом и подаче определённого количества данной смеси в рабочие полости цилиндров. Карбюратор – это механическое смешивающее и дозирующее устройство для ДВС. На смеси мельчайших капель горючего с воздухом, которую он образует и впрыскивает в цилиндры, и работает мотор.

Немного истории. Прежние типы карбюраторов

Как только изобретатели второй половины XIX века начали пытаться оснастить технику двигателями, работающими на бензине и керосине, им пришлось учитывать, что воспламеняется это топливо только при участии воздуха. Более того, для эффективной работы двигателя надо ещё и смешать воздух с горючим в определённой пропорции.

Первый карбюратор изобрёл в 1876 году итальянец Луиджи Христофорис. В его устройстве топливо разогревалось, испарялось, и его пары смешивались с воздухом. Через год Даймлер и Майбах нашли более рациональное решение, применив принцип распыления топлива. Этот простой и эффективный принцип и лёг в основу всех последующих разработок.

До повсеместного распространения карбюраторов поплавкового типа применялось ещё два вида данных устройств: барботажные и мембранно-игольчатые карбюраторы.

Барботажные карбюраторы представляли собой бензобаки, внутри которых на небольшом расстоянии от поверхности топлива имелась глухая доска и два широких патрубка – один подаёт из атмосферы, и второй – отбирает топливно-воздушную смесь в двигатель. Воздух проходит под доской, над поверхностью горючего, насыщается его парами, и получается горючая смесь.

Это примитивная, но действенная конструкция. Дроссельная заслонка располагалась на моторе отдельно. Работа двигателя с барботажным карбюратором зависела от погоды на улице: степень испаряемости топлива изменялась, в зависимости от температуры окружающей среды. Часть топливно-воздушной смеси могла конденсироваться. Вся конструкция была довольно взрывоопасной и сложной в регулировании.

Мембранно-игольчатый карбюратор – это уже отдельное от бензобака законченное устройство. Оно состоит из нескольких камер, которые разделены мембранами и жёстко связаны между собой штоком.На этом штоке закреплена игла, запирающая седло клапана подачи топлива. Камеры соединены каналами со смесительной полостью, с одной стороны, и с топливным каналом – с другой.

Характеристики такого карбюратора определяются тарированными пружинами, на которые опираются мембраны. Это уже не примитивная, но достаточно простая конструкция, достоинством которой, кроме её простоты, является способность безотказно работать в любом положении и любых условиях. Такие карбюраторы стояли в первой половине ХХ века не только на автомобилях и мотоциклах, но и на самолётах с поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

Третий тип карбюраторов, который и стал в итоге основным во всём мировом автомобилестроении – это поплавковый карбюратор с жиклёрами. Поплавковый карбюратор, конструкция которого регулярно подвергалась усовершенствованиям, завоевал в итоге всеобщую популярность во всём мире. Он являлся очень универсальными устройством и мог быть установлен при помощи переходника на самые разнообразные модели автомобилей и мотоциклов.Его устройство и будет рассмотрено в следующих разделах этой публикации.

Эти карбюраторы, последнего поколения данных устройств, ставились на автомобили «Ниссан» на рубеже 80-х и 90-х годов. Их сложность заключается в большом количестве вспомогательных устройств, отвечающих за стабилизацию работы карбюратора в различных режимах (резкий сброс газа, режим холостого хода в процессе простоя на автомобиле с автоматической КПП, выравнивание и стабилизацию оборотов мотора при запуске климатической установки, и т.п.). Соответственно, такой, «доведённый до совершенства» карбюратор был дополнен многочисленными вспомогательными устройствами: клапанами, биметаллическими пружинами, обогревателями и т.д.

Инжекторные системы впрыска были изобретены уже давно, но вначале они стоили дорого для массового автопроизводства. А вот появление и повсеместное внедрение в автоиндустрии доступных по цене микропроцессоров в итоге привело к тому, что необходимость в карбюраторе, даже в самом сложном, с электромагнитными клапанами и дополнительными устройствами, попросту исчезла. Все функции отдельных элементов карбюратора стал выполнять один-единственный электронный блок управления (ЭБУ), а в конструкции инжектора были найдены простые устройства исполнения.

Устройство поплавкового карбюратора

Поплавковый карбюратор обеспечивает наиболее стабильные параметры топливно-воздушной смеси на выходе и обладает самыми высокими эксплуатационными качествами, по сравнению с предыдущими типами этих устройств. Кстати, ошибочным является утверждение о том, что инжектор однозначно экономичнее карбюратора. Хорошо настроенный поплавковый карбюратор обеспечивает схожие с инжектором показатели расхода горючего, однако, разумеется, он не настолько стабилен в работе.

Состоит поплавковый карбюратор из следующих основных элементов: поплавковая камера; поплавок; запорная игла поплавка, жиклёр; смесительная камера; распылитель; смесительная камера с диффузором – трубкой Вентури; дроссельная заслонка. В поплавковую камеру по специальной магистрали из бензобака подаётся топливо. Регулирование количества этого поданного бензина производится в камере при помощи двух взаимосвязанных элементов. Это поплавок и игла.

Принцип работы поплавкового карбюратора

Когда уровень горючего, по мере его расходования, в поплавковой камере снижается, то и поплавок опускается вместе с иглой. Эта опустившаяся игла открывает доступ для подачи в камеру следующей порции топлива. Когда же камера заполняется бензином на должный уровень, поплавок поднимается, а игла при этом одновременно перекрывает горючему доступ. Так этот поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень бензина в рабочей полости.

В поплавковой камере карбюратора имеется специальное балансировочное отверстие. Благодаря ему в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление. Практически во всех серийно выпускаемых карбюраторах, работающих с воздушными фильтрами, вместо роль данного отверстия выполняет балансировочный канал поплавковой камеры, который ведёт не в атмосферу, а в полость воздушного фильтра,либо в верхнюю часть смесительной камеры. При таком решении дросселирующее влияние фильтра отражается равномерно на всей газодинамике карбюратора, который становится балансированным.

Следующий ключевой элемент карбюратора – жиклёр – располагается внизу поплавковой камеры. Жиклёр работает в качестве калибратора, обеспечивая дозированную подачу топлива. Сквозь жиклёр горючее попадает в распылитель. Так происходит перемещение нужного количества горючего из поплавковой камеры в смесительную камеру. В смесительной камере происходит процесс приготовления рабочей топливно-воздушной смеси.

В смесительной камере расположены диффузор – трубка Вентури и впускной трубопровод, который распределит приготовленную топливную смесь по цилиндрам. Распылитель находится в самой узкой части диффузора, где скорость потока достигает максимума, а давление уменьшается до минимума. Под воздействием разности давлений бензин выбрасывается из распылителя, дробится и распыляется в струе воздуха, и, при перемешивании с ним, образует горючую топливно-воздушную смесь.

В последующем вместо одиночного диффузора в карбюраторах был использован двойной. Этот дополнительный диффузор имеет малые размеры и располагается концентрически в главном диффузоре. Вместо жидкого топлива в карбюраторах современной конструкции в распылитель подаётся не гомогенное жидкое топливо, а эмульсия из бензина и воздуха. При такой конструкции достигается более качественное распыление горючего.

Количество топливно-воздушной смеси, которая поступает для сгорания в цилиндры двигателя, регулируется дроссельной заслонкой.У горизонтальный карбюраторов вместо поворотной заслонки применён шибер – золотник.

Поплавковая камера

Одним из важнейших факторов эффективной работы карбюратора является уровень топлива в поплавковой камере. От правильного уровня горючего зависит устойчивая работа двигателя на холостом ходу и на малых оборотах. Поскольку регулировка системы холостого хода фактически определяет правильную компенсацию состава ГДС, то от стабильности уровня топлива косвенно зависит работа и на всех прочих режимах.

Значение уровня бензина в камере заложена таким образом, чтобы при любых отклонениях устройства от вертикального положения не происходило бы самопроизвольного изливания горючего из распылителей в смесительную камеру. Для дополнительной компенсации приливно-отливных явлений, в более совершенных карбюраторах были предусмотрены дополнительные экономайзеры, а также спараллеленные поплавковые камеры, выполненные по бокам карбюратора и соединённые между собой поперечным каналом или специальной сообщающейся полостью. Поплавки в разных карбюраторах делали спаянными из штампованных латунных половинок, либо изготовленными из пластмассы.

Смесительная камера. Дозирующие системы, экономайзеры, эконстаты

Смесительная камера обеспечивает смешивание мельчайших капель бензина, этого «тумана», в проходящий воздушный поток. Эту функцию выполняет диффузор – специально суженый участок камеры. Благодаря данному диффузору воздух, проходящий сквозь него, значительно ускоряется.Движение воздуха при ускорении в диффузоре обеспечивает образование разрежения в распылительной трубке. Из-за этого бензин постоянно добавляется и подмешивается в проходящий поток.

Двигатель в ходе эксплуатации работает в различных режимах. Поэтому и топливно-воздушные смеси требуются разного состава, в том числе и с резким изменением содержания фракций бензиновых паров. Для приготовления смеси разных концентраций, оптимальных при разном режиме работы мотора, «продвинутые» карбюраторы снабжены дозирующими устройствами. Они вступают в работу, либо отключаются в разное время, либо работают одновременно, обеспечивая наиболее оптимальный для получения наилучшего сочетания мощности и экономичности состав смеси на всех режимах двигателя. Эти дозирующие системы основаны на пневматической компенсации состава топливно-воздушной смеси.

Экономайзеры и эконостаты являются дополнительными параллельными системами подачи топлива в смесительную камеру. Они обогащают топливно-воздушную смесь только при высоких уровнях вакуума (т.е. при близких к максимальным нагрузках), когда экономично сформированная смесь не может обеспечить потребностей двигателя. Экономайзеры снабжены принудительным управлением, пневматического или механического вида.

Эконостаты представляют собою просто трубки определённого сечения, в некоторых случаях – с эмульсионными каналами, выведенные в пространство смесительной камеры выше диффузора – в зону появления вакуума при максимальных нагрузках.

Система холостого хода

Система холостого хода, которой снабжались карбюраторы последних поколений, призвана обеспечивать устойчивую работу мотора на малых оборотах, когда дроссельная заслонка полностью закрыта. Это отдельные каналы, по которым воздух и бензин подаются под дроссельную заслонку. Смесительная камера в этом случае вовсе не задействуется, так как система холостого хода подаёт необходимое количество топливно-воздушной смеси во впускной коллектор в обход её.

Механический «подсос» топлива

Не насыщенность, а просто количество рабочей топливно-воздушной смеси, которое поступает в цилиндры двигателя, зависит от положения дроссельной заслонки. Эта заслонка напрямую связана с педалью газа в кабине. Знатокам старой ВАЗовской «классики» знакомо также ещё одно устройство для управления дроссельной заслонкой. Это «подсос» для холодного запуска мотора – рычаг механического «подсоса» топлива, в нижней части приборной панели. Если вытянуть «подсос» на себя, то заслонка прикрывается.

Тем самым ограничивается доступ воздуха и увеличивается уровень разрежения в смесительной камере карбюратора. Бензин из поплавковой камеры при повышенном разрежении вытягивается в смесительную камеру гораздо интенсивнее, а недостаточное количество поступившего воздуха делает возможным приготовление для мотора обогащенной рабочей смеси, более подходящей для запуска холодного двигателя.

Классификация карбюраторов

Карбюраторы классифицируют:

• По направлению потока топливно-воздушной смеси – на вертикальные и горизонтальные.
• По способу регулировки сечения распылителя и образования разрежения – с постоянным разрежением (наиболее новые и прогрессивные карбюраторы европейского и японского производства); с постоянным сечением распылителя – все серийные карбюраторы до последних поколений этих устройств, в том числе и все массово выпускаемые в СССР; с золотниковым дросселированием – по большей части, горизонтальные карбюраторы для мотоциклов, в которых вместо дроссельной заслонки количество подаваемой смеси регулирует шибер-золотник.
• По количеству смесительных камер – на однокамерные и многокамерные. «Сдвоенные» карбюраторы есть смысл использовать, например, на моторах, где цилиндры достаточно далеко расположены друг от друга. Тогда каждая половина впрыскивает топливно-воздушную смесь только в «свои» цилиндры. Кроме «спараллеленных» двух- и четырёхкамерных карбюраторов, существовали также серийные трёхкамерные карбюраторы (например, «К-156» для 3102-й «Волги»). Параллельно работающими здесь были 1-я и 3-я смесительные камеры, они подавали смесь в 2-ю – «форкамеру».

Преимущества и недостатки использования карбюраторов

К достоинствам карбюраторов следует отнести высокую гомогенность смеси на выходе; низкую стоимость и технологическую доступность при производстве;сравнительную простоту при обслуживании и ремонте, ремонтопригодность без необходимости специального оборудования. В отличие от инжектора, который требует электрического питания, работа карбюратора происходит исключительно за счёт энергии потока воздуха, всасываемого двигателем.

Основной же причиной вытеснения карбюратора из автомобильной системы питания стала невозможность обеспечить топливно-воздушную смесь индивидуального состава для каждой из вспышек. А инжекторная система с распределённым впрыском действует именно таким образом, стабильно обеспечивая экономичность и экологичность работы двигателя.