11.2.6. Охолодження повітря

На багатьох ДВЗ з наддувом установлюється проміжний охолодник наддувного повітря (11.4) (intercooler, aftercooler). При наддуві температура повітря за компресором підвищується, тому при середньому і високому наддуві здійснюють проміжне охолодження повітря між компресором і впускним трубопроводом двигуна. Це сприяє поліпшенню масового наповнення циліндрів, підвищенню потужності і паливної економічності двигуна, зниженню теплової напруженості його деталей, зменшенню температури газів перед турбіною.

11.4. Проміжний охолодник наддувного повітря (адреса файлу Блок 4) Проміжний охолодник наддувного повітря здійснює проміжне охолодження повітря між компресором і впускним трубопроводом двигуна.

Повітря можна охолоджувати спеціальними охолодниками або за допомогою випарного охолодження – впорскування в повітря легковипарних речовин (спирту, аміаку, води тощо). Перший засіб отримав найбільше поширення.

Застосовують два типи охолодників: повітря-повітряні і рідинно-повітряні. Вони можуть бути як трубчастими, так і пластинчастими.

Повітря-повітряний охолодник (рис.11.25) встановлюють перед або поряд з масляним і рідинним радіаторами двигуна, рідше – зверху ДВЗ. Прокачування атмосферного повітря через охолодник здійснюють вентилятором системи охолодження двигуна або автономним вентилятором. Охолоджуване повітря рухається усередині латунних або алюмінієвих трубок серцевини охолодника, яка аналогічна тій, що застосовують звичайно у радіаторах системи охолодження.

При рідинно-повітряному охолодженні (рис.11.26) рідина системи охолодження за допомогою насоса (спеціального або наявного у системі охолодження двигуна) циркулює через охолодник з мідними трубками і радіатор.

Рис.11.25. ДВЗ з наддувом та охолодником повітря (SAAB)

Рис.11.26. ДВЗ з турбонаддувом та рідинно-повітряним охолодженням

ПИТАННЯ 11.1. Подумайте, який з охолодників ефективнішій:

А) повітря-повітряний;

Б) рідинно-повітряний.

22.

12.2.2. Карбюраторна система живлення

Паливо з паливного бака за допомогою насосу подається трубопроводом у фільтр тонкого очищення, потім у карбюратор.

Для попередження утворення парових пробок у системі частину палива, що йде до карбюратора, відводять трубопроводом назад у бак.

Паливоповітряна суміш з карбюратора впускним трубопроводом подається до циліндрів. Процес підготовки суміші триває до її попадання у циліндри.

Карбюратор – основний елемент паливної системи двигуна. Він служить для:

- розпилювання, часткового випару, змішування палива і повітря;

- забезпечення складу паливоповітряної суміші відповідно до режиму роботи двигуна;

- зміни відповідно до навантаження двигуна кількості паливоповітряної суміші.

За конструкцією розрізняють одно- і багатокамерні (дво- та чотири-) карбюратори, а також карбюратори з падаючим, висхідним і горизонтальним потоком. Багатокамерні можуть бути з послідовним та паралельним відкриттям дросельних заслінок кожної камери.

Найбільше поширення в сучасних двигунах одержали поплавкові карбюратори з усмоктуванням палива у вакуумованому потоці, що виникає у звуженій частині повітряного каналу карбюратора – дифузорі, внаслідок місцевого підвищення швидкості повітря.

Будову найпростішого (елементарного) карбюратора представлено на рис.12.1. Карбюратор включає у собі повітряний канал 1 з дифузором 2 і змішувальною камерою 9. У центрі вузького перетину дифузора встановлений розпилювач 11, через який у потік повітря з поплавцевої камери надходить паливо. У поплавцеву камеру паливо 4 попадає через голчастий клапан 6, а рівень палива регулюється поплавцем 7. При непрацюючому двигуні рівень палива у камері трохи нижче, ніж отвір розпилювача. При роботі двигуна паливо в потік повітря надходить за рахунок ежекції. Поплавцева камера повідомляється з вхідним патрубком через штуцер 3 у її верхній частині. Це забезпечує необхідну різницю тисків палива перед розпилювачем незалежно від втрат тиску у впускній системі двигуна, у тому числі гідравлічного опору повітряного фільтра. У сучасних карбюраторах забезпечується стабільний рівень палива в поплавковій камері при припустимих нахилах двигуна. Паливо у розпилювач надходить через калібрований отвір головного паливного жиклера 8.

Кількість пальної суміші, що надходить у циліндри двигуна, регулюється дросельним клапаном 10, який називають звичайно дросельною заслінкою (12.2). При цьому якісний склад суміші змінюється автоматично. По мірі відкриття заслінки (тобто, зі збільшенням розрідження у дифузорі) суміш збагачується (рис. 12.8,в).

Рисунок 12.1. Будова елементарного карбюратора:

а – зміна тиску у дифузорі та змішувальній камері; б – схема карбюратора; в – характеристика карбюратора; 1 – патрубок; 2 – дифузор; 3 – балансувальна трубка; 4 – поплавцева камера; 5 – сідло; 6 – клапан; 7 – поплавець; 8 – головний паливний жиклер; 9 – змішувальна камера; 10 – дросельна заслінка; 11 – розпилювач

12.2. Дросельна заслінка (адреса файлу Блок 4) Дросельна заслінка – додатковий опір зі змінним перетином у впускному трубопроводі, призначений для забезпечення кількісного регулювання складу суміші, що надходить у циліндри двигуна.

Залежність складу суміші від розрідження в дифузорі називається характеристикою карбюратора. Найвигідніші характеристики карбюратора при роботі двигуна у режимі максимальної економічності (т. зв. економічний склад суміші) і режимі максимальної потужності представлені на рис.12.2. З порівняння характеристик елементарного (рис.12.1в) та ідеального (рис.12.2) карбюраторів видно, що вони значно відрізняються. Це не єдиний недолік елементарного карбюратора.

Рисунок 12.2. Характеристика ідеального карбюратора:

1 –склад суміші при роботі двигуна в режимі максимальної потужності, 2 – економічний склад суміші

23.

Середніми вважаються навантаження у діапазоні 20÷80% від номінального. При цьому потрібно підтримувати постійний збіднений склад суміші (α = 1,1÷1,4) у всьому діапазоні, тоді як у елементарному карбюраторі суміш збагачується з відкриттям заслінки. Для забезпечення роботи ДВЗ на середніх навантаженнях карбюратор обладнують головною дозувальною системою (12.5) з системами компенсації складу суміші (12.6).

12.5. Головна дозувальна система карбюратора (адреса файлу Блок 4) Головна дозувальна система карбюратора – пристрій карбюратора, що забезпечує подачу палива у змішувальну камеру на середніх навантаженнях роботи ДВЗ та корекцію складу суміші від навантаження та частоти обертів.

12.6. Компенсація складу суміші (адреса файлу Блок 4) Компенсація складу суміші – підтримання постійного збідненого складу пальної суміші у всьому діапазоні середніх навантажень роботи ДВЗ.

Головні дозувальні системи. Виконують корекцію (компенсацію) складу пальної суміші на середніх навантаженнях. Відрізняються конструкцією систем компенсації.

1. Система з пневматичним гальмуванням палива (зі зменшенням розрідження біля паливного жиклера) (рис.12.3).

Рисунок 12.3. Головна дозувальна система з пневматичним гальмуванням палива (а) та її характеристика (б):

1 – дросельна заслінка; 2, 3, 4 – отвори системи холостого ходу; 5, 17 – регулювальні гвинти; 6, 8, 9 – канали системи холостого ходу; 7 – паливний жиклер холостого ходу; 10 – повітряний жиклер холостого ходу; 11 – запобіжний клапан повітряної заслінки; 12 – патрубок; 13 – повітряна заслінка; 14 – повітряний жиклер головної дозувальної системи; 15 – емульсійна трубка; 16 – головний паливний жиклер

Між головним паливним жиклером 16 і розпилювачем установлений колодязь з емульсійною трубкою 15 та повітряним жиклером 14. При високих значеннях розрідження у дифузорі витрата палива зростає, рівень палива у колодязі падає, і через повітряний жиклер та отвори у емульсійній трубці у паливо починає додаватися повітря. Емульсія (суміш палива з повітрям), що утворюється через це, надходить у розпилювач. Чим нижче рівень палива у колодязі, тим більше отворів у емульсійній трубці відкрито і, відповідно, тим більше повітря підмішується до палива, збіднюючи суміш. Повітряний жиклер обмежує подачу повітря, утворюючи розрідження у колодязі та зменшуючи витрату палива через розпилювач (таким чином, здійснюється пневматичне гальмування палива та виправляється характеристика найпростішого карбюратора на середніх навантаженнях).

Деякі конструкції емульсійних трубок зображені на рис.12.4.

Існують конструкції з двома і навіть трьома дифузорами у одній змішувальній камері (рис.12.5).

Рисунок 12.6. Головна дозувальна система з компенсаційним жиклером (а) та схема компенсаційної системи (б):

1 – головний паливний жиклер; 2 – компенсаційний жиклер; 3 – компенсаційний колодязь; 4 – розпилювач компенсаційної системи; 5 – основний розпилювач

24.

При максимальних навантаженнях суміш повинна бути збагаченою (α = 0,85÷0,95). При цьому часто розрідження невелике через повільне обертання колінчастого вала (наприклад, рух завантаженого автомобіля угору). Для забезпечення збагачення суміші встановлюють економайзер (12.7) та еконостат (12.8).

12.7. Економайзер (адреса файлу Блок 4) Економайзер – пристрій карбюратора, що забезпечує збагачення суміші при роботі ДВЗ на повних навантаженнях.

12.8. Еконостат (адреса файлу Блок 4) Еконостат – пристрій карбюратора, що забезпечує збагачення суміші при роботі ДВЗ з повністю відкритою дросельною заслінкою.

При різкому відкритті дросельної заслінки паливо через більшу інерційність реагує на зміну розрідження повільніше за повітря, тому карбюратор для збагачення суміші обладнують прискорювальним насосом (насосом-прискорювачем) (12.9).

12.9. Прискорювальний насос (адреса файлу Блок 4) Прискорювальний насос (насос-прискорювач) (12.9) – пристрій карбюратора, що забезпечує збагачення суміші при різкому відкритті дросельної заслінки.

Економайзер (збагачувач) карбюратора призначений для збагачення пальної суміші при великих навантаженнях двигуна. Дія збагачувача обумовлена зміною опору паливної системи за допомогою особливого клапана (голки). Привод економайзера може бути механічним чи пневматичним. Економайзер з механічним приводом від дросельної заслінки (рис.12.11) збагачує суміш при повному чи близькому до повного відкритті дросельної заслінки. Економайзер із пневматичним приводом (рис. 12.12) збагачує суміш у залежності від числа обертів двигуна. Такий економайзер включається в роботу тим раніш, чим менше частота обертання вала двигуна, тому що на малих оборотах розрідження, що необхідне для включення економайзера, створюється при меншому відкритті дросельної заслінки. Завдяки цьому поліпшується приємистість (розгін) двигуна без помітного погіршення економічності.

Принцип дії полягає у додаванні додаткового палива у розпилювач.

Рисунок 12.11. Схема економайзера з механічним приводом:

1 – клапан; 2 – жиклер економайзера; 3 – розпилювач; 4 – головний паливний жиклер

Рисунок 12.12. Економайзер з пневматичним приводом та еконостат:

1 – канал підводу розрідження; 2 – діафрагма; 3 – кульковий клапан; 4 – паливний жиклер економайзера; 5 – паливний канал; 6 – повітряна заслінка; 7 – головний повітряний жиклер; 8 – трубка еконостата; 9 – головний паливний жиклер; 10 – паливний жиклер еконостата

Еконостат (рис.12.12) запобігає перезбідненню суміші при великих витратах повітря. На відміну від економайзера, він не має клапанів і приводів для керування ними, а момент включення його в роботу залежить тільки від вакууму у гирлі розпилювача.

Прискорювальний насос (рис.12.13,12.14) служить для короткочасного збагачення пальної суміші упорскуванням у змішувальну камеру додаткової порції палива при різкому відкритті дросельної заслінки. Це необхідно для одержання гарної приємистості, тому що при різкому відкритті дроселя пальна суміш короткочасно збіднюється настільки, що можуть з'явитися перебої у роботі двигуна.

Рисунок 12.13. Схема прискорювального насоса поршневого типу:

1 – змішувальна камера; 2 – жиклер прискорювального насоса; 3 – розпилювач; 4 – нагнітальний клапан; 5 – пластина важеля; 6 – пружина; 7 – поршень; 8 – зворотний клапан; 9 – важіль приводу; 10 – дросельна заслінка

25.

Допоміжні пристрої карбюратора.

Пусковий пристрій (рис.12.9) служить для приготування карбюратором багатої суміші при пуску холодного двигуна, тому що в цих умовах відбувається погане розпилювання палива (мале число обертів) і погіршується його випаровуваність через відсутність підігріву від стінок. Він найчастіше являє собою повітряну заслінку, що встановлена у приймальному патрубку карбюратора. Привод її кінематично зв’язаний з дросельною заслінкою – при закритті повітряної дросельна трохи відкривається для утворення розрідження.

Для попередження перезбагачення суміші після запуску ДВЗ заслінка має клапан, що перепускає повітря при зростанні розрідження. Після прогріву двигуна повітряна заслінка закривається автоматично чи вручну.

Одну з конструкцій автоматичного відкриття показано на рис.12.10. Термосиловий елемент підігрівається охолодною рідиною. По мірі прогріву об’єм наповнювача збільшується, і через важелі повітряна заслінка відкривається, а дросельна – прикривається. Діафрагмовий механізм відкриває повітряну заслінку при зростанні розрідження у змішувальній камері.

Рисунок 12.9. Пусковий пристрій карбюратора:

1 – повітряна заслінка; 2 – клапан

Система холостого ходу (рис.12.3) забезпечує стійку та економічну роботу двигуна при зниженій частоті обертання без зовнішнього навантаження. Деяке збагачення суміші необхідно тому, що в циліндрах двигуна присутня велика кількість залишкових газів (уповільнення швидкості горіння робочої суміші), а також внаслідок погіршення випару бензину через зниження температури деталей двигуна. Система холостого ходу бере участь також у роботі разом з головною дозувальною системою при малих навантаженнях.

Паливо подається від головного паливного жиклера 16 каналом 8 через жиклер холостого ходу 7 та змішується з повітрям, яке поступає через повітряний жиклер 10. Емульсія каналами 9 та 6 подається під дросельну заслінку (отвори 2 та 3). Через отвір 4 подається додаткова порція повітря. Спільним регулюванням гвинтів 5 та 17 досягають сталої роботи ДВЗ на холостому ходу.

Рисунок 12.3. Головна дозувальна система з пневматичним гальмуванням палива (а) та її характеристика (б):

1 – дросельна заслінка; 2, 3, 4 – отвори системи холостого ходу; 5, 17 – регулювальні гвинти; 6, 8, 9 – канали системи холостого ходу; 7 – паливний жиклер холостого ходу; 10 – повітряний жиклер холостого ходу; 11 – запобіжний клапан повітряної заслінки; 12 – патрубок; 13 – повітряна заслінка; 14 – повітряний жиклер головної дозувальної системи; 15 – емульсійна трубка; 16 – головний паливний жиклер

Економайзер примусового холостого ходу (12.10) (ЕПХХ) (рис. 12.22) відключає подачу палива в двигун при русі автомобіля під гору, гальмуванні двигуном і ін.). Частота обертання вала двигуна при цьому підтримується за рахунок кінетичної енергії транспортного засобу чи механізму. Відключення подачі палива забезпечується звичайно електроклапаном, що керується від електронного блоку. Клапан перекриває паливний жиклер системи холостого ходу.

12.10. Економайзер примусового холостого ходу (адреса файлу Блок 4) Економайзер примусового холостого ходу – пристрій карбюратора, що забезпечує відключення подачі палива при примусовому холостому ході.

Рисунок 12.15. Система холостого ходу та перехідна система з економайзером примусового холостого ходу:

1 – канал; 2 – паливний жиклер холостого ходу з клапаном відключення; 3 – повітряний жиклер холостого ходу; 4 – паливний жиклер перехідної системи другої камери; 5 – повітряний жиклер перехідної системи другої камери; 6 – вихідний отвір перехідної системи другої камери; 7 – головні паливні жиклери; 8 – вихідна щілина перехідної системи першої камери; 9 –регулювальний гвинт

26.