 |
Дополнительные системы карбюратора
|
|
|
|
Простейший карбюратор на двигателях автомобилей практически не используется, так как имеет серьезные недостатки, главный из которых заключается в том, что этот карбюратор не может изменять состав приготовляемой смеси при изменении режимов работы двигателя. Для оценки работы карбюраторов используют функциональную зависимость между коэффициентом избытка воздуха и степенью открытия дроссельной заслонки. На рис. 4 приведены зависимости изменения составов смеси от ее количества, поступающего в двигатель. Из рассмотрения этих зависимостей можно заключить, что коэффициент избытка воздуха, обеспечиваемый простейшим карбюратором, уменьшается по мере роста расхода смеси. Это означает обогащение горючей смеси при увеличении ее поступления в двигатель. Обогащение горючей смеси в простейшем карбюраторе при увеличении ее подачи в двигатель объясняется тем, что в этом случае дроссельная заслонка открывается на больший угол и увеличивается поток воздуха через диффузор карбюратора. Это вызывает увеличение разрежения в диффузоре и более интенсивное истечение топлива из распылителя, в результате чего смесь обогащается.
Для нормальной работы двигателя необходимо, наоборот, при увеличении подачи смеси в двигатель обеднять ее, при полной подаче—обогащать (кривая 2). Следовательно, характеристика простейшего карбюратора и требуемая характеристика совершенно противоположны. Совпадение их в точке А говорит о том, что простейший карбюратор может обеспечить требуемый состав смеси лишь для какого-то ограниченного режима двигателя. В случае меньшего открытия дроссельной заслонки карбюратор будет давать переобедненную смесь, при большом открытии—переобогащённую. Причиной переобеднения смеси при малом открытии дроссельной заслонки является уменьшение разрежения в диффузоре, так как скорость потока воздуха падает. Малое разрежение не обеспечивает поднятия топлива до устья распылителя и преодоления его поверхностного натяжения. Вследствие этого поступление топлива в диффузор прекращается и двигатель в режиме холостого хода при малом открытии дроссельной заслонки перестает работать. Из рассмотрения характеристики простейшего карбюратора (кривая 1) также видно, что карбюратор не обеспечивает необходимого обогащения смеси в случае разгона автомобиля при резком открытии дроссельной заслонки. В начальный момент при этом произойдет обеднение смеси, так как воздух имеет большую подвижность, чем топливо, и устремится в смесительную камеру в большом количестве. Вместо увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя может произойти «провал» в его работе или полная остановка.
|
|
|
Рисунок 1.8 – Изменение коэффициента избытка воздуха от количества смеси, поступающей в двигатель: 1 – характеристика простейшего карбюратора; 2 – требуемая характеристика.
При пуске холодного двигателя в цилиндр должно поступать большое количество горючей смеси, образующейся из легкоиспаряющихся фракций топлива. Это достигается очень сильным обогащением смеси подачей в смесительную камеру карбюратора большого количества топлива. Однако простейший карбюратор не может обеспечить этого требования, так как на малой частоте вращения коленчатого вала при пуске в диффузоре будет недостаточное разрежение. Чтобы обеспечить работу двигателя во всех режимах эксплуатации, в простейший карбюратор вводят дополнительные устройства. Такими устройствами являются:
1. система холостого хода,
2. система компенсации смеси или главная дозирующая система,
|
|
|
3. экономайзер и эконостат,
4. ускорительный насос,
5. пусковые приспособления.
Все приспособления и устройства, обеспечивающие необходимый состав смеси дляразличных режимов работы двигателя, называют дозирующими. Кроме дозирующих устройств карбюраторы имеют различные вспомогательные приспособления, автоматизирующие управление карбюратором и двигателем.
Система холостого хода
Система холостого хода (СХХ) обеспечивает работу двигателя без нагрузки на холостом ходу, например при остановке автомобиля. Чтобы перевести двигатель на холостой ход, дроссельную заслонку закрывают и этим уменьшают количество горючей смеси, которая поступает в цилиндры. При этом разрежение в диффузоре и устья распылителя падает, что приводит к прекращению работы главного дозирующего устройства. На рис. 9 приведена схема системы холостого хода, в которую топливо поступает из главного жиклера 11. При малой частоте вращения коленчатого вала дроссельная заслонка закрыта и за ней образуется большое разрежение. Под действием этого разрежения топливо проходит через главный жиклер 11 в горизонтальный канал 10 и через топливный жиклер 3 холостого хода попадает в эмульсионный канал 4. В начале эмульсионного канала установлен воздушный жиклер 2 холостого хода, через который подается воздух в систему холостого хода. Воздух, пройдя через жиклер 2, смешивается с топливом и образует эмульсию, которая по эмульсионному каналу подводится к отверстиям 5 и 7 в стенке смесительной камеры. Точное расположение отверстий относительно дроссельной заслонки играет важную роль в образовании горючей смеси. При полностью закрытой дроссельной заслонке отверстие 7 находится несколько ниже, а отверстие 5 несколько выше ее края.
Поэтому при работе двигателя на холостом ходу эмульсия будет поступать в зону наибольшего разрежения, т. е. под дроссельную заслонку и через отверстие 7. Через отверстие 5 в эмульсионный канал примешивается воздух, уменьшающий разрежение в системе холостого хода. Как только дроссельную заслонку приоткрывают, через отверстие 5 эмульсия начинает поступать в смесительную камеру, тем самым не допускается переобеднение смеси в первые моменты открытия дроссельной заслонки и обеспечивается плавный перевод работы двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала при холостом ходе на режим средних нагрузок. Количество эмульсии, поступающей под дроссельную заслонку, регулируют винтом 6, установленным в канале 4. При завертывании винта его конус уменьшает проходное сечение отверстия 7, изменяя состав смеси. Регулировочный винт 6 обычно называют винтом качества смеси. Количество поступающей в цилиндры горючей смеси регулируют также винтом 9, при вращении которого изменяется положение дроссельной заслонки 8. Регулировочный винт 9 называют винтом количества смеси.
|
|
|
Рисунок 1.9 – Схема системы холостого хода: 1 — поплавковая камера; 2 — воздушный жиклер холостого хода; 3 — топливный жиклер холостого хода, 4 — эмульсионный канал; 5 — верхнее отверстие в стенке смесительной камеры; 6 — винт регулировки качества смеси; 7 — нижнее отверстие в стенке смесительной камеры; 8 — дроссельная заслонка; 9 — винт регулировки количества смеси; 10 — горизонтальный канал системы холостого хода; 11 — главный жиклер.
Система XX предназначена для приготовления и подачи горючей смеси при работе двигателя на режимах полностью закрытой или приоткрытой дроссельной заслонки. Система XX выполнена только в первичной камере и снабжена элементами ограничения содержания вредных веществ в ОГ.
Рисунок 1.10 – Схема размещения регулировочных винтов карбюратора
Система XX на рисунке 1.10, а содержит вертикальный эмульсионный канал 4, регулировочный винт 1 качества, канал 5 переходной системы, выходящий в задроссельное пространство 7. Переходная система выполнена в виде нескольких последовательно соединенных отверстий или в виде прямоугольной щели. Традиционный винт 1 качества снабжен головкой 2 со шлицем, на которую напрессован упор 3, и конусом, размещенным в регулировочном отверстии 6. Диапазон регулирования состава смеси винтом качества 1 чрезмерно высок: от смеси переобедненной, вызывающей неустойчивую работу двигателя, и характеризующейся повышенным содержанием СН в ОГ, до переобогащенной, при которой содержание СО в ОГ может достигать 9 % и более. Конструкция карбюратора не исключает возможности самопроизвольного или случайного изменения положения винта качества 1, на головку которого напрессовывают упор, фиксирующий головку 2. Для сужения возможного диапазона изменения состава горючей смеси винтом качества вводят дополнительные дросселирующие винты (например, карбюраторы типа "Солекс"). Винт 8 (рисунок 1.10, б) с регулировочным отверстием 9 обеспечивает предельное обеднение горючей смеси карбюраторов при полностью ввернутом винте качества. В выходном отверстии находится регулировочный винт 8 (рис. 9, в) токсичности для обеспечения регулировки содержания СО в ОГ при наличии сответствующего оборудования. После этой регулировки у карбюраторов винтом качества 7 устанавливается максимально возможное обеднение смеси. Эти смеси далее обедняются винтом 8 до заданной величины. Винт 10 заводской подстройки с регулировочным отверстием 11 предназначен для компенсации технологических погрешностей при изготовлении дозирующих отверстий. Система XX на рис. 10, б ограничивается зазором между цилиндрической частью винта 9 качества и стенкой смесительной камеры.
|
|
|
Современные карбюраторы, кроме винта качества 1 (см. рисунок 1.10, а и в), содержат винт упора, обеспечивающий приоткрывание дроссельной заслонки и регулирование количества смеси на холостом ходу и тем самым устанавливающий величину минимальной частоты вращения коленчатого вала. При регулировке СХХ с помощью упорного винта содержание СО в ОГ также несколько уменьшится, хотя и существенно меньше по сравнению с винтом качества, так как состав горючей смеси зависит от положения кромки дроссельной заслонки относительно переходных отверстий 5 (см. рис. 10, a). Карбюраторы с дополнительной СХХ исключают такой недостаток. В таких карбюраторах на предприятии-изготовителе винтом упора устанавливают заданное положение дроссельной заслонки относительно переходных отверстий, а винтом качества — требуемый состав горючей смеси. Регулирование частоты вращения коленчатого вала на режимах XX двигателя с таким карбюратором осуществляют путем изменения количества горючей смеси постоянного состава. Регулировка СХХ оказывает заметное влияние на токсичность ОГ при работе двигателя практически на любых режимах, встречающихся в городских условиях.
Вывертывание винта качества сопровождается увеличением расхода топлива и повышенным содержанием СО в ОГ. Винт вывертывают на один оборот при неработающем двигателе с последующим медленным его ввертыванием, пока снижение частоты вращения коленчатого вала не достигнет максимума. При дальнейшем ввертывании винта еще на 1/8 оборота частота вращения уменьшается на 20—30 мин -1. Содержание СО в ОГ для различных экземпляров составляет 2— 4 %. Дальнейшее ввертывание винта качества, хотя и сопровождается дополнительным уменьшением содержания СО в ОГ, нежелательно, так как это приведет к неустойчивой работе двигателя и к увеличению содержания СО в ОГ. Неустойчивая работа двигателя при регулировке карбюратора связана не только с переобогащением горючей смеси, но и с различными неисправностями или неправильной регулировкой приборов системы зажигания. Поэтому регулировку карбюратора на обороты XX двигателя следует проводить после устранения неисправности и правильной регулировки приборов системы зажигания, а также установления правильных тепловых зазоров в приводе клапанов.
|
|
|
Кроме того, регулировку следует проводить при полностью прогретом двигателе, так как по мере последующего после регулировки прогрева двигателя частота вращения увеличивается по сравнению с ранее установленной. Винт характеризует предельное обеднение горючей смеси. В карбюраторах применяют две типовые схемы СХХ. Первая схема представляет собой традиционную СХХ с задроссельным, а вторая — до-дроссельным смесеобразованием, представляющим собой АСХХ. Для питания двигателя горючей смесью в случае прикрытой дроссельной заслонки в современных карбюраторах предусмотрена СХХ. Различают два вида СХХ: с задроссельным смесеобразованием и автономную. Система холостого хода с задроссельным смесеобразованием (рис. 11) содержит топливный жиклер 4, сообщенный через канал 6 с топливным жиклером 7 главной дозирующей системы (ГДС), воздушный жиклер 5 и эмульсионный канал 2 с размещенными в нем подстроечным винтом 3 и винтом 7 регулировки качества (состава) горючей смеси. Подстроечный винт 3 (получил распространение в карбюраторах семейства ДААЗ) предназначен для уменьшения разброса характеристик холостого хода карбюратора в условиях массового производства. Он позволяет компенсировать производственные неточности расположения переходных отверстий 11 по высоте относительно верхней кромки дроссельной заслонки. С помощью винта 3 регулируют подачу воздуха из диффузорного пространства в эмульсионный канал 2. Такую операцию выполняют при настройке карбюратора на заводе-изготовителе. В дальнейшем винт 3 пломбируют и вскрывать его нельзя, так как на регулировку СХХ в эксплуатации он не влияет
. 
Рисунок 1.11 – Система холостого хода с задроссельным смесеобразованием
Количество горючей смеси, подаваемой в двигатель, регулируют с помощью регулировочного (упорного) винта 9, размещенного на корпусе карбюратора. Наличие средств регулирования состава и количества горючей смеси обусловлено тем, что различные двигатели имеют неодинаковые механические потери, на преодоление которых затрачивается и различное количество топлива на режимах холостого хода. При работе двигателя на режимах XX дроссельная заслонка полностью прикрыта, и разрежение из задроссельного пространства 8 через выходное отверстие 10 и каналы передается к топливному жиклеру 7 дозирующей системы. Под действием этого разрежения топливо через жиклер 7, канал 6 и топливный жиклер 4 холостого хода поступает в эмульсионный канал 2 и через выходное отверстие 10 в задроссельное пространство. Скорость движения воздуха в задроссельном пространстве невысокая, поэтому топливо здесь распыляется неэффективно и, следовательно, возможно неравномерное его распределение по цилиндрам двигателя. Это требует обогащения горючей смеси, сопровождающегося неизбежным увеличением содержания СО и СmНn в ОГ. Ужесточение экологических требований привело к созданию элементов, препятствующих неквалифицированному вмешательству в работу СХХ.
В карбюраторах производства ДААЗ для этой цели на винт 7 качества смеси устанавливают пластмассовую ограничительную втулку, которая позволяет вращать винт только в пределах одного оборота, а на карбюраторах производства "ПеКАР" в эмульсионные каналы СХХ устанавливают винты токсичности. Приведенная принципиальная схема СХХ является наиболее распространенной и реализована в современных карбюраторах производства ДААЗ и ОАО "ПеКАР". Система холостого хода карбюратора ВАЗ-2101 (Рисунок 1.12, а) имеется только в первичной камере карбюратора. Она обеспечивает переход двигателя с режима XX к работе его под нагрузкой. СХХ содержит подстроечный регулировочный винт 5, топливный жиклер 9 с винтом 7, сообщенный через топливный канал 10 и главный топливный жиклер 12 с поплавковой камерой 11. Эмульсионный канал 3 через нерегулируемое отверстие 2 переходной системы и регулируемое выходное отверстие 15 сообщен с задроссельным пространством. Регулировочный винт 1 обеспечивает необходимый состав горючей смеси. Питание СХХ осуществляется от ГДС и выполнено после жиклера 12. В корпусе поплавковой камеры выполнено вентиляционное отверстие и размещен клапан, кинематически связанный через шток с дроссельной заслонкой 14. В случае прикрытия дроссельной заслонки клапан обеспечивает сообщение поплавковой камеры 11 с атмосферой. С помощью винта 5 обеспечивают дополнительную подачу воздуха в эмульсионный канал 3 из главного воздушного канала б в корпусе 4. Воздушный жиклер 8 располагается в зоне устойчивого воздушного потока.
Для улучшения испарения, смешивания и распределения топлива но цилиндрам двигателя корпус смесительной камеры в зоне регулируемого отверстия 15 СХХ обогревается теплом охлаждающей жидкости двигателя, поступающей через канал 16. Количество горючей смеси, поступающей в двигатель, регулируют с помощью винта 13.
Рисунок 1.12 – Система холостого хода карбюратора ВАЗ-2101 (а), -2103 и -2106 (6)
Под действием разрежения, создаваемого работающим двигателем, топливо из поплавковой камеры 11 через жиклер 12, топливный канал 10 и топливный жиклер 9 поступает в эмульсионный канал 3, где смешивается с воздухом, проходящим через воздушный жиклер 8. Образовавшаяся горючая смесь поступает в задроссельное пространство карбюратора. При полном открытии дросселя 14 СХХ работает как дополнительный воздушный жиклер ГДС. Система холостого хода карбюратора ВАЗ-2103 и –2106 (Рисунок 1.12, б) отличается от аналогичной системы карбюратора ВАЗ-2101 наличием электромагнитного клапана 17. Клапан состоит из электромагнита с подвижным стержнем, нажимной пружины и корпуса. На работающем двигателе на клапан 17 подается напряжение, и стержень перемещается, открывая клапан. Клапан при выключенном зажигании перекрывает канал 10 подачи топлива и его паров и тем самым исключает возможность самовоспламенения горючей смеси (калильного зажигания) в горячем двигателе после его остановки. Рассмотренные СХХ включены последовательно после топливного жиклера ГДС. Такое включение обеспечивает плавный переход от режимов XX к режимам с нагрузкой. Вместе с тем в подобных системах наблюдается неудовлетворительное перемешивание топлива с воздухом. Автономные системы холостого хода (АСХХ) (Рисунок 1.13), представляющие по существу автономный карбюратор, реализованы в карбюраторах "Озон", ДААЗ-2108,-2141, К-131, -151, -156 и др. Они содержат топливный жиклер 4, сообщенный через топливный канал б, топливный жиклер 7 ГДС с поплавковой камерой, и эмульсионный канал 2 с подстроечным винтом 3, обводной воздушный канал 12 с размещенным в нем профильным дозирующим винтом 11 и выходное регулируемое отверстие 9, сообщенное с задроссельным пространством 8. В эмульсионном канале 2 размещены воздушный жиклер 5 и регулировочные винты 1 и 11 соответственно состава и количества горючей смеси.
Рисунок 1.13 – Автономная система холостого хода
Под действием разрежения, создаваемого в задроссельном пространстве работающим двигателем, топливо через канал 6 поступает к жиклеру 4, смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 5. При этом основная часть воздуха проходит через обводной канал 12 и кольцевой распылитель 10 со скоростями, близкими к звуковым. Одновременно с этим к кольцевому распылителю по эмульсионному каналу 2 поступает горючая смесь, где она дополнительно испаряется и равномерно перемешивается с воздухом, а затем через регулируемое отверстие 9 поступает в задроссельное пространство. Конструкция профиля дозирующего винта 11 в зоне кольцевого распылителя 10 обеспечивает стабильный состав горючей смеси независимо от величины проходного сечения регулируемого отверстия 9. Особенность смесеобразования АСХХ заключается в том, что в задроссельное пространство 8 поступает хорошо испаренная и перемешанная горючая смесь. Равномерное ее распределение по цилиндрам двигателя позволяет снизить концентрации СО и СmНn, повысить топливную экономичность и устойчивость работы двигателя на режимах XX. В многокамерных карбюраторах система холостого хода предусмотрена только в первичной камере. Во вторичной камере вместо СХХ предусмотрена переходная система, которая вступает в работу в момент открывания вторичной заслонки карбюратора. Система холостого хода карбюратора ДААЗ-21081 (Рисунок 1.14) содержит топливный жиклер 4 с электромагнитным клапаном 3, сообщенный через канал 7 с поплавковой камерой, воздушный жиклер 5, выходящий в главный воздушный канал 6, винты качества и количества 11 и 7 соответственно и каналы 9 и 10 выхода горючей смеси в главный воздушный канал. Жиклер 8 не связан с системой АСХХ.
Рисунок 1.14 – Система холостого хода карбюратора ДААЗ-21081
Под воздействием разрежения в задроссельном пространстве топливо поступает по каналам 7, через топливный жиклер 4 электромагнитного клапана 3 и эмульсионный канал 2 и каналы 9 и 10 в главный воздушный канал 6. Винт 11 качества горючей смеси не подлежит регулировке в эксплуатации. Его регулируют на предприятиях-изготовителях или на специализированных станциях, а затем пломбируют. В эксплуатации в таких карбюраторах регулируют только минимальную частоту вращения коленчатого вала с помощью винта 1 упора дроссельной заслонки. Винт 1 не позволяет обогащать горючую смесь, поступающую в цилиндры двигателя. Система холостого хода карбюратора К-151 (Рисунок 1.15) содержит блок 1 с воздушным 3 и эмульсионным 2 жиклерами соответственно, эмульсионный канал 4, обводной канал 21, винты 22 и 13 качества горючей смеси, диффузор 17 обводного канала и винт 15 количества (эксплуатационной настройки).
Рисунок 1.15 – Система холостого хода карбюратора К-151
СХХ тесно взаимодействует с ЭПХХ, содержащим блок 16 с винтом 15 и выходным отверстием 14, запорный элемент 12. Пневмоклапан имеет мембрану 9, нагруженную пружиной 10, и отверстие 11. ЭПК 6 через трубопровод 7 сообщен с задроссельным пространством 20 вторичной камеры и шланг 5 и трубку 8 с наддиафрагменной полостью пневмоклапана. Под действием разрежения при закрытой дроссельной заслонке 19 первичной камеры эмульсия поступает через обводной канал и его диффузор 17, отверстие 14 и выходит в задроссельное пространство первичной камеры. При открывании дроссельной заслонки 19 эмульсия из канала 4 через переходные отверстия 18 поступает в задроссельное пространство. Система холостого хода карбюратора К-156 снабжена дополнительной СХХ в дополнительной секции. Обе системы соединены с эмульсионным колодцем главной дозирующей системы. Топливные жиклеры выполнены в блоке с воздушными и представляют собой трубки с калиброванными отверстиями. Система XX имеет двойное эмульсирование, обеспечивающее улучшение смесеобразования и обеднение горючей смеси. В современных карбюраторах (К-88, К-126 и др.) система холостого хода работает не только в режиме холостого хода. Она играет важную роль в исправлении характеристики простейшего карбюратора на режимах средних нагрузок и полной мощности. Достигается это благодаря тому, что система холостого хода постепенно включается в работу главной дозирующей системы по мере открытия дроссельной заслонки. При этом расход топлива через систему уменьшается. На холостом ходу расход топлива, поступающего через систему холостого хода, составляет от 100 до 40% общего расхода топлива. С увеличением частоты вращения коленчатого вала основная масса топлива подается главным дозирующим устройством, а на долю системы холостого хода приходится не более 20%. При полностью открытой дроссельной заслонке система холостого хода подает по своим каналам воздух в главное дозирующее устройство. Благодаря такому влиянию системы холостого хода характеристика карбюратора приближается к требуемой, которая обеспечивает наиболее выгодные условия работы двигателя на всех режимах.
Обогатительные устройства карбюраторов Карбюраторы, имеющие главное дозирующее устройство с компенсацией смеси и систему холостого хода, обеспечивают экономичную и надежную работу двигателя на малых и средних нагрузках. Однако, чтобы обеспечить все режимы работы двигателя, карбюратор должен иметь обогатительные устройства. Такими устройствами в современных карбюраторах являются экономайзер, эконостат, ускорительный насос и пусковое обогатительное устройство.
|
|
|
