Заняття № 5. Карбюрація План заняття.

1. Вимоги до карбюратора.

2. Елементарний карбюратор з графіком зміни тисків.

3. Швидкість руху повітря та палива та їх миттєва витрата.

1. Явище карбюрації.

Процес приготування горючої суміші з рідкого палива і повітря називається карбюрацією, а пристрій, в якому відбувається розпилення рідкого палива і встановлюється потрібне співвідношення між кількістю палива і повітря, називається карбюратором.

Складний процес приготування паливноповітряної суміші почи­нається у карбюраторі, а закінчується всередині циліндрів двигуна протягом тактів впуску і стиснення. Він включає в себе проходження повітря крізь повітроочисник, карбюратор і впускний трубопровід двигуна, рух палива по каналах і крізь жиклери карбюратора, виті­кання палива і бензоповітряної емульсії з розпилювачів, розпилення, випаровування і перемішування палива з повітрям.

Приготування однорідної горючої суміші є одним з найважливіших факторів, які забезпечують високу якість процесу згоряння. Ефективне згоряння палива в циліндрах двигуна забезпечується певним співвідношенням між кількістю палива і повітря в суміші.

У зв'язку з тим, що автомобільні двигуни в процесі експлуатації працюють на різних швидкісних і навантажувальних режимах, то карбюратор повинен змінювати не тільки кількість горючої суміші (за допомогою дросельної заслінки), а й якісний склад суміші відповідно до режиму роботи двигуна.

Склад суміші, який характеризується коефіцієнтом надлишку повітря а, залежно від режиму роботи двигуна, наведено в табл. 1.

Таблиця 1

Залежність коефіцієнта надлишку повітря від режиму роботи двигуна

Режим роботи двигуна	Коефіцієнт надлишку повітря α	Склад суміші
Запуск	0,4…0,5	Багата
Холостий хід	0,6…0,8	Збагачена
Середні навантаження	1,05…1,15	Збіднена
Повні навантаження	0,85…0,95	Збагачена
Прискорення	0,85…0,9	Збагачена

Виходячи з умов експлуатації, до карбюраторів ставлять такі вимоги:

1)приготування пальної суміші при дрібному розпилюванні палива, його випаровування і добре перемішування палива з повітрям;

2) можливість кількісного регулювання суміші потрібного складу залежно від режиму роботи двигуна;

3)забезпечення надійного запуску двигуна при різних температур­них умовах і стійкої роботи в режимі холостого ходу;

4)швидкий перехід на любий із можливих режим роботи двигуна;

5)малий опір на впуску при роботі двигуна з повним навантаженням;

6)стабільність регулювань всіх систем карбюратора на протязі тривалого часу експлуатації

7)простота, надійність, довговічність конструкції та зручність технічного обслуговування і ремонту.

Основою кожного сучасного карбюратора є найпростіший (елементарний) карбюратор.

2. Найпростіший карбюратор

Основними частинами елементарного карбюратора є змішувальна камера 10 та поплавкова камера 4. Робочий процес приготування бензоповітряної суміші в найпростішому карбюраторі (рис. 1) здійснюється так: при русі поршня з ВМТ в НМТ протягом такту впуску в циліндрі двигуна створюється розрідження. Внаслідок цього атмосферне повітря крізь повітряний патрубок 9 карбюратора надходить до дифузора 7, який має форму насадка Вентурі з різко звуженим перерізом на вході і плавно розширеним на виході. У зоні найменшого перерізу дифузора, куди виведено сопло розпилювача 8, швидкість потоку повітря значно зростає, а тиск різко знижується (порівняно з атмосферним).

Поплавкова камера 4 в цей час заповнена бензином. У результаті перепаду тисків у поплавковій камері 4 і дифузорі 7 бензин з поплавкової камери 4, призначеної для автоматичного підтримування постійного рівня палива в розпилювачі 8, крізь жиклер 6, який являє собою різьбову пробку з каліброваним отвором і забезпечує потрібне дозування палива, надходить до розпилювача 8 і , піднявшись на висоту A_h , починає витікати в дифузор 7.

Рис. 1. Схема найпростішого карбюратора

Тут паливо підхоплюється турбулентним потоком повітря, розпилюється внаслідок тертя повітря об паливо, частково випаровується, перемішується з ним у змішувальній камері 10 і крізь впускний трубопровід надходить у циліндр двигуна. Кількість горючої суміші, яка надходить до циліндра, регулюється дросельною заслінкою 5.

Кількість повітря, яке проходить крізь дифузор, можна визначити з рівняння нерозривності витрати повітря у будь-якому перерізі

G_пов = F_д ε_д ϑ_д ρ (1)

де F_д – площа прохідного перерізу горловини дифузора, м² ;

ε_д – коефіцієнт стиснення струмини повітря;

ϑ_д – швидкість повітря в горловині дифузора, м/сек;

ρ_пов – густина повітря, кг/м³.

Швидкість повітря в горловині дифузора, нехтуючи втратами, можна одержати за рівнянням Бернуллі (рис. 1, переріз В — В)

ϑ_{д =} φ_д , м/с (2)

де φ_д = 0,75 … 0,90 - коефіцієнт швидкості повітря у дифузорі, при ϑ_д = 150…200 м/с і розрідженні у дифузорі ∆р_д =20…30 кПа.

Підставляючи значення ϑ_д у рівняння (1), після відповідних перетворень дістанемо вираз для витрати повітря:

G_пов = μ_д F_д , кг/с (3)

де μ_д = φ_д ε_д коефіцієнт витрати дифузора, який враховує стиснення струмини в дифузорі ε_д і втрати швидкості у впускному тракті φ_д.

μ_д =0,7…0,8

Кількість палива, що надходить у циліндр, визначають за формулою

G_пл = μ_ж F_ж , кг/с (4)

де μ_ж – коефіцієнт витрати жиклера; F_ж – площа прохідного перерізу жиклера, м²; ∆р_д – розрідження в дифузорі, кПа;

ρ_пл — густина палива, кг/м³.

Коефіцієнт витрати жиклера залежить від відношення його довжини до діаметра каліброваного отвору і розрідження в дифузорі ∆р_д

Середнє значення його лежить у межах μ_ж = 0.75… 0.85.