5.1.2. Робочий процес елементарного карбюратора

В основі кожного сучасного карбюратора використовується схема найпростішого, елементарного карбюратора (рис. 5.1).

Обов'язкові еле­менти карбюратора такі: поплавцева камера 1, паливний жиклер 2, ди­фузор 3, розпилювач 4, змішувальна камера 5 і дросельна заслінка 6.

Поплавцева камера підтримує постійний рівень палива в розпилю­вачі нижчий, чим вихідний його отвір.

Завдяки дифузору швидкість руху повітря на виході розпилювача зростає, що призводить до зменшення тиску в цьому місці, порівняно з тиском навколишнього середовища. Внаслідок цього при русі повітря через дифузор має місце засмоктування і розпилювання палива, що надходить через паливний жиклер і розпилювач.

Із допомогою дросельної заслінки регулюється кількість паливоповітряної суміші, що визначає потужність двигуна. У залежності від положення дросельної заслінки змінюється тиск у дифузорі.

Розглянемо, як змінюється склад паливоповітряної суміші, що приготовляється в елементарному карбюраторі, від перепаду тиску ʌр_д між атмосферним р₀ і тиском у дифузорі р_д

. Виходячи з рівняння нерозрив­ності, кількість повітря (кг/с), що

проходить за одиницю часу через будь-який, у тому числі і найменший переріз дифузора, визначається рівнянням:

де f_д - площа мінімального перерізу дифузора, м²; р_пов — густина по­вітря, кг/м³; W_пов — швидкість руху повітря у перерізі, що розглядається, м/с.

Швидкість повітря згідно рівнянню Бернулі, м/с:

де μ_д — коефіцієнт витрати, що враховує гідравлічні витрати у дифузо­рі і стискування повітряного струменя, μ_д = φε , φ — коефіцієнт швид­кості, що враховує зменшення швидкості внаслідок гідравлічного опору дифузора; ε — коефіцієнт звуження повітряного струменя.

При підстановці значення W_{п о в} в формулу (5.1) отримуємо

Кількість бензину, що надходить через жиклер, кг/с:

де f_ж — площа приходного перерізу жиклера, м²; W_{п а л} - швидкість бе­нзину в жиклері, м/с; р_{п а л} — густина бензину, кг/м³.

Вплив висоти стовпа бензину в розпалювачі ʌh можна не врахову­вати через його незначне значення. Тоді швидкість бензину в жиклері

де μ_ж — коефіцієнт витрати жиклера.

Використовуючи значення G_пов і G_пал, можна визначити закономір­ність зміни коефіцієнта надміру повітря у залежності від розрідження у дифузорі:

Оскільки

то

Тобто склад суміші, що готується в елементарному карбюраторі у залежності від розрідження у дифузорі, визначається зміною коефіцієн­тів витрати у дифузорі і жиклері у залежності від розрідження.

На рис. 5.2 показані залежності μ_д і μ_ж від розрідження ʌр_д у дифузорі. У зоні малих розріджень коефіцієнт μ_д різко зростає, а після

розрідження у 2 кПа майже не змінюється. Коефіцієнт μ_ж характеризу­ється більше плавним зростанням і стабілізується при більших розрі­дженнях. Крім того, має місце зміщення залежності μ_ж відносно залеж­ності μ_д внаслідок того, що витікання бензину починається при розрі­дженні ʌр_д, рівному тискові стовпа бензину висотою ʌh. На рис. 5.2 також показано, як змінюється відношення μ_д / μ_ж , пропорційно якому змінюється коефіцієнт надміру повітря. Це відношення з ростом ʌр_д, тобто із збільшенням витрати повітря внаслідок відкриття дросельної заслінки, інтенсивно зменшується в зоні малих ʌр_д і стабілізується при високих ʌр_д. Таким чином, елементарний карбюратор у міру відкриття дросельної заслінки, тобто із збільшенням навантаження, забезпечує збагачення паливоповітряної суміші — інтенсивне при малих і середніх навантаженнях і незначне — при великих. Така зміна складу суміші не відповідає вимогам, тому що у міру збільшення навантаження умови для згоряння у двигуні покращуються, і суміш доцільно збіднювати, ли­ше при близьких до повного відкриттях дросельної заслінки суміш необ­хідно збагатити, щоб отримати максимальну потужність двигуна.

Характеристика такого карбюратора, який часто називають ідеаль­ним, показана на рис. 5.3. Там показана і характеристика елементарно­го карбюратора. Як видно з рис. 5.3, ці характеристики значно відрізня­ються. Щоб наблизити характеристику карбюратора до ідеальної, за­стосовують різні допоміжні системи і пристрої: головну дозуючу систему з різними системами компенсації; пусковий пристрій; систему холостого хода; прискорювальний насос; економайзерний пристрій.