Корпус; теплоизоляция; глухая перегородка; перфорированная труба; дроссель
Рис. 4 Резонатор
Основной глушитель (Рис. 5) обеспечивает окончательное шумоподавление. Он имеет более сложную конструкцию. В металлическом корпусе размещается несколько перфорированных трубок. Корпус разделен перегородками на 2-4 камеры. Некоторые камеры могут заполняться звукопоглощающим материалом. В основном глушителе поток отработавших газов многократно меняет свое направление – лабиринтный глушитель. Из всех конструктивных элементов выпускной системы больше всех подвергается модернизации (тюнингу) глушитель. При тюнинге выпускной системы устанавливается т.н. прямоточный глушитель (рис. 6) (одна прямоточная труба на все камеры без изменения направления потока). Такой глушитель обладает меньшим противодавлением, но существенной прибавки в мощности двигателя он не дает. Основное преимущество прямоточного глушителя «благородное» или «спортивное» звучание автомобиля (кому, что больше нравиться).
Конструкция прямоточного глушителя объединяет корпус из нержавеющей стали, в котором размещена перфорированная труба, обернутая стальной сеткой и звукопоглощающим материалом. Стальная сетка обеспечивает в основном защиту звукопоглощающего материала от выдува. В качестве звукопоглощающего материала используется стекловолокно. В прямоточном глушителе звуковые волны беспрепятственно проходят через отверстия трубы, металлическую сетку и поглощаются стекловолокном (преобразуются в тепловую энергию).
Рис. 5 Основной глушитель Рис. 6 Прямоточный глушитель
6. передняя перфорированная труба; 7. впускной патрубок; 8. средняя перегородка; 9. выпускной патрубок; 10. передняя перегородка; 11. задняя перфорированная труба; 12. задняя перегородка4 13. корпус
Звукопоглощающий материал;
Корпус;
Прямоточный выпускной патрубок;
Стальня сетка;
Перфорированная труба;
Цельносварные стыки
6. На рис. 7 представлена принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя. Топливо, подаваемое из топливного бака 1 насосом 3, проходит предварительно фильтр 2, а затем поступает в карбюратор 5. Воздух поступает через воздухоочиститель 4 также в карбюратор 5. В карбюраторе топливо распыливается, испаряется и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Горючая смесь через впускной коллектор поступает в цилиндры двигателя и, смешиваясь с остаточными газами, образует рабочую смесь. Поступившая в цилиндры рабочая смесь воспламеняется при помощи электрической искры и сгорает. Отработавшие газы после сгорания отводятся из цилиндров двигателя через выпускной коллектор и глушитель 6 в окружающую среду.
Процесс распыления, испарения и перемешивания топлива с воздухом вне цилиндра двигателя называется карбюрацией.
Прибор, осуществляющий этот процесс, называется карбюратором.
Рис. 7. Схема питания карбюраторного двигателя
Карбюраторы могут быть трех типов: испарительный, впрыскивающий и поплавковый всасывающий.
Испарительные, или барботажные, карбюраторы (рис. 8) предназначались для работы на легкоиспаряющемся топливе. Воздух, проходя над поверхностью топлива, насыщался его парами и образовывал горючую смесь. Дроссельная заслонка 1 определяла количество подаваемой смеси. Качество смеси, т. е. концентрация паров, регулировалось путем изменения объема пространства между поверхностью бензина и крышкой карбюратора. При множестве недостатков этого карбюратора (громоздкость, пожарная опасность, необходимость частой регулировки из-за повышенной чувствительности к изменениям условий внешней среды и т. д.) у него было одно существенное преимущество – однородная топливовоздушная смесь с высоким паросодержанием, так как воздух смешивался с парами топлива.
Впрыскивающий (мембранный) карбюратор (рис. 9) имеет довольно сложное устройство. Топливный клапан 4 перемещается под действием двух эластичных мембран. Первая мембрана разделяет воздушные камеры высокого 5 и низкого 6 давлений. Вторая разделяет топливные камеры 7 и 8, соответственно низкого и высокого давлений.
Рис. 8. Схема испарительного карбюратора
Рис. 9. Схема впрыскивающего карбюратора
Дроссельной заслонкой 1 регулируется количество воздуха, а следовательно, и смеси, поступающей в двигатель. В камере 5, в результате скоростного напора воздуха, давление повышенное, а в камере 6, соединенной с горловиной диффузора 2, устанавливается разрежение.
Под действием разности давлений эластичная мембрана выгибается и открывает топливный клапан 4. Через открытый клапан в топливную камеру 8 бензонасосом под давлением подается топливо. Из камеры 8 топливо через жиклер 3 и форсунку 9 подается в смесительную камеру карбюратора, где оно распыливается и перемешивается с воздухом. Топливная камера 7 также заполняется топливом из топливного канала через жиклер 3, но давление в камере 7 меньше, чем давление в камере 8. В результате этого эластичная мембрана камер 7 и 8 прогибается и топливный клапан 4 стремится закрыться. При равенстве усилий на мембранах топливный клапан 4 находится в некотором определенном положении, что соответствует установившемуся режиму работы двигателя.
Впрыскивающие карбюраторы работают точно и надежно при любом положении двигателя. Однако из-за сложности регулировок и обслуживания в автомобильных двигателях не применяются.
Наибольшее распространение получили поплавковые всасывающие карбюраторы со всасыванием топлива при разрежении, возникающем в суженной части воздушного канала карбюратора – диффузоре вследствие местного повышения скорости потока воздуха. Устройство и работа систем таких карбюраторов будет подробно рассмотрена ниже.
Схема элементарного карбюратора показана на рис. 10. Топливо из бака поступает по топливопроводу в поплавковую камеру 3 карбюратора. В поплавковой камере плавает пустотелый поплавок 2. На поплавок опирается запорная игла 1, пропускающая топливо в камеру при понижении уровня и прекращающая доступ топлива, когда уровень достиг необходимой высоты. Поплавковая камера через воздушное отверстие сообщается с атмосферой, в связи с чем в камере поддерживается атмосферное давление.
Из поплавковой камеры через калиброванное отверстие, называемое жиклером 4, топливо поступает в распылитель 5. Выходное отверстие распылителя размещено в горловине диффузора 7, на 5–6 мм выше уровня топлива в поплавковой камере.
Воздух поступает в карбюратор через воздухоочиститель. При прохождении через диффузор скорость воздушного потока возрастает, а давление в диффузоре падает.
Истечение топлива из распылителя происходит под действием разности давлений в поплавковой камере (атмосферное давление) и горловине диффузора (разрежение). Скорость потока воздуха, проходящего через горловину диффузора, значительно превышает скорость топлива, истекающего из распылителя. При истечении из распылителя топливо распыливается потоком воздуха, частично испаряется и, перемешиваясь в смесительной камере с воздухом, образует горючую смесь.
Рис. 10. Схема элементарного карбюратора
Дроссельная заслонка 6 служит для регулирования количества смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и мощности, развиваемой двигателем.
Для карбюраторных двигателей при различной нагрузке (различные положения дросселя) установлена связь между мощностью и экономичностью двигателя и коэффициентом избытка воздуха .
Если график повернуть на 90° против часовой стрелки и оставить на нем только кривые А и Б, то на новом графике (рис. 11) кривая А будет показывать, как должен изменяться состав горючей смеси в зависимости от изменения нагрузки двигателя при реализации максимальной мощности, а кривая Б – как должен изменяться состав горючей смеси в зависимости от изменения нагрузки двигателя при наибольшей экономичности.
Основные требования, которым должен отвечать карбюратор при работе с различными нагрузками и постоянным числом оборотов, следующие:
На холостом ходу и малых нагрузках двигателя дроссель прикрыт. Скорость воздушного потока незначительна. Температурный режим двигателя понижен. Условия для распыливания и испарения топлива неблагоприятны. Для устойчивой и бесперебойной работы двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь (?=0.7–0.8).
При увеличении нагрузки дроссель постепенно открывается. Скорость воздушного потока возрастает. Температурный режим двигателя повышается. Условия для распыливания и испарения топлива улучшаются. Для экономичной работы карбюратор должен приготовлять горючую смесь, постепенно обедняющуюся по мере открытия дросселя. Коэффициент избытка воздуха должен при этом увеличиваться до ? = 1.05–1.15. Автомобильный карбюраторный двигатель преобладающее время работает на режимах неполных нагрузок. Поэтому приготовление экономичной горючей смеси является необходимым для понижения расхода топлива.
При полностью открытом дросселе для обеспечения максимальной мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь. Коэффициент избытка воздуха должен при этом понижаться до ? = 0.8–0.9.
На рис. 11 кривая В отвечает перечисленным требованиям и представляет собой характеристику желаемого карбюратора при работе двигателя на различных нагрузках.
Рис. 11. Характеристика желаемого карбюратора
Перечисленные требования к карбюратору не исчерпывают всех условий, необходимых для работы двигателя на различных эксплуатационных режимах. Рассмотрим эти дополнительные условия:
При пуске двигателя дроссель практически закрыт. Скорость воздуха незначительна. Температурный режим двигателя понижен. Условия смесеобразования неблагоприятны. Карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь, характеризуемую коэффициентом ? = = 0.5–0.6.
В случае резкого изменения нагрузки вследствие большей инерции топлива его расход возрастает медленнее, чем расход воздуха. Это вызывает временное обеднение смеси, перебои в работе двигателя и затрудняет процесс разгона машины. Для того чтобы резкое открытие дросселя не сопровождалось обеднением смеси, карбюратор должен обладать способностью кратковременно обогащать смесь до такого состава, при котором достижимо нормальное нарастание оборотов.