книги из ГПНТБ / Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция

- 60 -

нос.Экспериментально установлено, что при работе двигателя без воздухоочистителя износ стенок цилиндров и поршневых колец увели­ чивается в 10 раз.

Все автотракторные двигатели снабжаются воздухоочистителями, ко­ торые подразделяются на три основные группы: двухступенчатые мас­ ляно-инерционные, многоступенчатые (пено-масляные, масляно-инерцион­ ные в сочетании с инерционными пылеотделителями) для эксплуатации при сильной запыленности воздуха и масляно-инерционные с встроен­ ными глушителями шума всасывания, а также фильтры с сухим филь­ трующим элементом и глушителями шума всасывания.

Сначала очистка воздуха осуществляется путем осаждения пыли в масляной ванне при резком изменении направления движения запылен­ ного воздуха, затем производится задержание пыли на смоченной мас­ лом поверхности фильтрующего элемента воздухоочистителя.

На автомобилях типа "Урал"-375 применяется предварительная инер­ ционная очистка воздуха до поступления в масляно-инерционный воздуш­ ный фильтр. Инерционный пылеотделитель расположен в воздухозаборной трубе, выведенной наверх из-под капота автомобиля. Запыленный возду: поступает в инерционный пылеотделитель, где происходит поворот по­ тока воздуха, а крупные частицы пыли продолжают двигаться по инерцш прямо и попадают в трубу эжекции. Выхлопные газы, омывающие конец трубы эжекции, отсасывают и выбрасывают их в атмосферу.

Воздушный фильтр двигателя ЗИЛ-375 масляно-инерционный с двух­ ступенчатой очисткой воздуха и специальным патрубком отбора воздуха в компрессор. Воздушный фильтр состоит из четырех основных частей: фильтрующего элемента из капрона, масляной ванны, переходника для крепления фильтра на карбюраторе и переходника для забора воздуха.

Подвод воздуха к фильтру происходит через воздушный канал в капоте двигателя, с которым воздухоочиститель соединен гофрирован­ ным патрубком. В канал может поступать как наружный воздух, так и воздух из подкапотного пространства в зависимости от положения за­ слонки, установленной в канале. В холодное время питание воздухом производится из подкапотного пространства, а в теплое и при работе в тяжелых дорожных условиях - наружным воздухом.

Основным топливом, применяющимся в карбюраторных двигателях, в настоящее время является бензин. ГОСТ £084-56 предусматривает следующие марки автомобильного бензина А-66, А—72, А-74 и А-76.

- 61 -

Хранение топлива, его подача, приготовление горючей смеси и от­ вод отработанных газов осуществляются с помощью топливной системы двигателя.

а) Топливная система карбюраторного двигателя

Топливная система карбюраторных двигателей предназначена для приготовления горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и для отвода отработавших газов. Таким образом, в цилиндры карбюраторных двигателей в процессе всасывания поступает заранее приготовленная

вания: топливо и воздух должны содержаться в горючей смеси в стро­ го определенных соотношениях, топливо должно быть хорошо распылено и равномерно перемешано с воздухом.

Содержание топлива и воздуха в горючей смеси характеризует ее состав, который оценивается коэффициентом избытка воздуха. Коэффи­ циентом избытка воздуха сС называется отношение количества возду­ ха, действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходи­ мому для полного сгорания топлива и определяется из следующей за­ висимости:

гда в составе смеси содержится воздуха больше теоретически необхо­ димого количества, то смесь называется бедной, а меньше - богатой.

- 62 -

При эксплуатации двигателя коэффициент оС изменяется в пределах 0,8-1,15. Если коэффициент об выходит за эти пределы, то смесь горит медленно, что ведет к увеличению тепловых потерь, а следова­ тельно, и к повышенным расходам топлива, поэтому ухудшаются эконо­ мические показатели двигателя.

В зависимости от режимов работы двигателя (пуск, холостой ход, средние и максимальные нагрузки) должен меняться и состав горючей смеси. При пуске двигателя смесь должна быть очень богатой, холос­ том ходе - богатая (об = 0,55-0,65), средних нагрузках - обеднен­ ная (об = 1,1-1,15), максимальных нагрузках - обогащенная ( об = 0,8-0,9).

Для достижения наибольших экономических и мощностных показа­ телей необходимо обеспечить сжигание смеси в цилиндре за малый промежуток времени, а именно, в момент нахождения поршня около ВМТ. Топливо сгорает тем быстрее, чем мельче оно раздроблено на отдельные частицы, что объясняется увеличением в этом случае по­ верхности горения топлива. Пределом дробления жидкого топлива яв­ ляется его испарение; пары топлива сгорают наиболее быстро.

Топливная система карбюраторного двигателя состоит из бака, фильтра-отстойника, насоса, карбюратора, воздухоочистителя и впускного трубопровода.

Подача топлива осуществляется обычно при помощи диафрагменного насоса, проводимого от эксцентрика, расположенного на распредели­ тельном валу двигателя, через рычаг, создающий перемещение диа­ фрагмы.

В приготовлении горючей смеси участвует ряд приборов системы питания, главным из которых является карбюратор. Процесс приготов­ ления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор, в котором происходит приготовление горючей смеси из жидкого топлива и возду­ ха, называется карбюратором.

Работа современного карбюратора основана на использовании прин­ ципа пульверизации.

На современных автотракторных двигателях применяются самые раз­

- 63 -

Расположение поплавковой камеры может быть передним (К-49А, К-22А), задним (К-80), боковым (К-82, К-84) и концентрическим (К-85). По количеству смесительных камер карбюраторы делятся на однокамерные (К-22, К-82), двухкамерные (K-2I, К-84, К-88, К-89, K-I26), применяющиеся на многоцилиндровых рядных и V-образных двигателях и четырехкамерные (К-85, K-II4), применяющиеся на

V-образных двигателях легковых автомобилей высокого класса. Двухкамерные карбюраторы имеют две смесительные камеры, в ко­

торых расположены два, главных дозирующих устройства; один ускори­ тельный насос с механическим приводом затяжного действия, обеспе­ чивающий впрыскивание топлива в обе смесительные камеры; два эко­ номайзера: с механическим и вакуумным приводами; две системы хо­ лостого хода.

Двухкамерные карбюраторы обеспечивают повыоение мощности дви­ гателя на 5-8% и равномерное наполнение цилиндров двигателя.

Двухкамерные карбюраторы выполняются двух типов: с одновремен­ ным и последовательным открытием дроссельных заслонок.

По направлению движения воздушного потока карбюраторы разде­ ляются на три группы: с падающим потоком, применяющиеся в основ­ ном на автомобильных двигателях; с восходящим - на тракторных двигателях; с горизонтальным - на мотоциклетных, лодочных и пус­ ковых двигателях.

Простейший карбюратор (рис.II) состоит из поплавковой камеры 7 с поплавком II, запорной иглы 10, жиклера 6 с распылителем 5, диф­ фузора 3, дроссельной I и воздушной 4 заслонок и смесительной ка­ меры, или можно сказать, состоит из трех основных частей - поплав­ ковой камеры, дозирующего устройства и смесительной камеры с диф­ фузором.

Поплавок и запорная игла служат для поддержания постоянного уровня топлива в распылителе, жиклер - для дозирования топлива (воздуха или эмульсии), диффузор - для увеличения скорости возду­ ха, чтобы улучшить распиливание топлива.

Для изменения количества горючей смеси, поступающей в двигатель, служит дроссельная заслонка. Участок воздушного патрубка от гор­ ловины диффузора до оси дроссельной заслонки называется смеситель­ ной камерой.

- 64 -

Рис.II. Схем" простейшего карбюратора

Во время такта впуска при открытой воздушной заслонке в смеси­ тельной камере создается разряжение, величина которого может ре­ гулироваться дроссельной и воздушной заслонками.

Благодаря разности давлений в поплавковой и смесительной ка­ мерах из распылителя происходит истечение топлива в диффузор и пе­ ремешивание его с воздухом.

Состав смеси, приготовляемый простейшим карбюратором, изменяет­ ся при различных положениях дроссельной заслонки. График изменения

ра (или кривая изменения коэффициента избытка воздуха о£ в зависи­ мости от разряжения в диффузоре).

В связи с тем, что автотракторные карбюраторные двигатели рабо­ тают на различных режимах: пуск, холостой ход, малые, средние и полная нагрузки, то карбюраторы должны иметь такие характеристики, которые бы обеспечивали наиболее эффективную и экономическую рабо­ ту двигателя.

На графике рис.1В представлены кривая характеристики требуемо­

го карбюратора cCi - t w и кривая характеристики простейшего карбюратора eC2 = fl()fe) .

Характеристика простейшего карбюратора - кривая «62 значительно отличается от требуемой характеристики карбюратора - кривая оС^ . Кроме того, простейший карбюратор не может обеспечить работу двигателя на холостом ходу, так как не дает

- 65 -

Рис. 12. Характеристики простейшего и требуемого карбюраторов

При пуске холодного двигателя смесеобразование сильно ухудшает­ ся вследствие недостаточной величины разрежения в диффузоре, не­ значительной скорости воздуха и низкой температуры деталей двига­ тели . Поэтому при пуске в цилиндры двигателя должна подаваться бо­ гатая горючая смесь ( <£ = 0,5-0,6), чтобы для воспламенения в ней было достаточное количество легких быстро испаряющихся фракций то­ плива .

Во время пуска двигателя практически испаряются лишь легкие фракции, составляющие около 10# от всего количества бензина. По­ этому для приготовления смеси только из этих легких фракций необ­ ходимо 5-10 - кратное обогащение горючей смеси.

- 66 —

На холостом хода и малых нагрузках дроссельная заслонка прикры­ та, потому что в двигатель нужно подавать небольшое количество го­ рючей смеси. Разрежение и скорость воздушного потока в диффузоре незначительны, условия для распиливания и испарения топлива небла­ гоприятны. Для обеспечения устойчивой работы двигателя на холостом ходу карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь с об =0,6-0,8

нагрузки двигателя, необходимо подавать разные количества горючей смеси слегка обедненного (<£ = 1,10 - 1,13), но постоянного соста­ ва для получения наиболее экономичной работы.

На полных нагрузках двигателя (участок 4-5), т.е. когда полностью открыта дроссельная заслонка, для получения от двигателя максималь­ ной мощности горючая смесь должна быть обогащенной об = 0,85-0,90.

Автотракторные двигатели большую часть времени работают с пе­ ременными нагрузками, т.е. на прикрытых дроссельных заслонках, в таких случаях от двигателя не требуется максимальной мощности. По­ этому на средних нагрузках карбюратор должен давать экономическую смесь, а при полном открытии дроссельной заслонки от двигателя не­ обходимо получить максимальную мощность и карбюратор при этом дол­ жен давать мощностную смесь.

Простейший карбюратор дает изменение состава смеси (кривая d 2 ) обратное тому, которое требуется по условиям эксплуатации двига­ телей.

Кроме того, при резком открытии дроссельной заслонки нужно в ци­ линдры подавать обогащенную смесь, чтобы двигатель быстро повысил число оборотов, увеличивая свою мощное.ь, т.е. имел хорошую при­ емистость. В простейшем карбюраторе при резком открытии дроссель­ ной заслонки смесь обедняется.

Для того чтобы карбюратор отвечал предъявляемым к нему требо­ ваниям, в него вводится ряд систем и дополнительных устройств:

- 67 -

пусковое устройство; система холостого хода; главное дозирующее устройство; экономайзер; ускорительный насос.

Дозирующим называется устройство, обеспечивающее приготовле­ ние горючей смеси требуемого (наивыгоднейшего) состава на одном или нескольких режимах работы двигателя. Современные карбюраторы имеют, как правило, пять дозирующих устройств по числу основных режимов работы двигателя: главное дозирующее устройство, эконо­ майзер, ускорительный насос, систему холостого хода и пусковое устройство.

Главное дозирующее устройство является основным элементом каж­ дого карбюратора, который служит для приготовления экономичной горючей смеси при режиме средних (частичных) нагрузок, т.е. обе­ спечивает работу двигателя на режиме средних нагрузок. Кроме то­ го, главное дозирующее устройство работает на режиме максимальных нагрузок, а при малых нагрузках совместно с системой холостого хода. Основой конструкции главного дозирующего устройства являет­ ся простейший карбюратор. Необходимое изменение состава смеси при увеличении нагрузки или числа оборотов коленчатого вала достига­ ется изменением количества подаваемого топлива.

Главные дозирующие устройства карбюраторов по методу корректи­ рования состава смеси делятся на три типа:

- метод изменения разрежения у топливного жиклера (карбюрато­ ры К-82М, К-8Д, К-8ДМ, К-88 и К-89);

- метод изменения разрежения в диффузоре (К-80, К-80Б, K-8I с переменным сечением диффузора и К—22, К-49А - перепуском воздуха);

- метод компенсационного жиклера (МКЗ-б, MK3-I4, K-IA).

Главное дозирующее устройство с изменением разрежения у топлив­ ного жиклера (рис.13,а) имеет колодец с воздушным жиклером. Посту­ пающий через жиклер воздух уменьшает перепад давлений, под кото­ рым происходит истечение топлива из распылителя, т.е. сникает рас­ ход топлива. Необходимый характер изменения состава рабочей смеси по мере увеличения нагрузки двигателя получают подбором проходных сечений топливного и воздушного жиклеров.

Главное дозирующее устройство с изменением разрежения в диффу­ зоре (рис.13,о) имеет диффузор переменного проходного сечения. По мере открытия дроссельной заслонки, пластинки диффузора расхо­

дятся под давлением воздушного потока и увеличивают проходное се­ чение диффузора.

- 68 -

3)

t)

Рис.13. Принципиальные схемы главных дозирующих устройств

Таким образом, достигается понижение разрежения у распылителя, и расход топлива уменьшается. Это обеспечивает постепенное обед­ нение горючей смеси по мере увеличения открытия дроссельной за­ слонки .

Главное дозирующее устройство с компенсационным жиклером (рис.13,$ имеет два жиклера: главный и компенсационный.

При ..енении нагрузки двигателя главный жиклер дает горючую смесь как и простейший карбюратор, т.е. он не обеспечивает необ­ ходимую подачу топлива при полной нагрузке двигателя. Недостающая часть топлива подается через компенсационный жиклер, распылитель которого соединен колодцем с атмосферой. Расход топлива через ком пенсационный жиклер не зависит от разрежения в диффузоре и опреде ляется только разностью уровней в колодце и поплавковой камере.

При неработающем двигателе топливо в поплавковой камере и в компенсационном колодце находится на одном уровне. После пуска двигателя и увеличения разрежения в диффузоре уровень топлива в

- 69 -

колодце понижается и достигает нуля, так как расход топлива через распылитель превышает приток топлива через компенсационный жиклер. Через распылитель будет поступать эмульсия. Совместная работа глав­ ного и компенсационного жиклеров обеспечивает характеристику рабо­ ты карбюратора, близкую к требуемой характеристике.

Система холостого хода (рис.14) обеспечивает устойчивую работу двигателя без нагрузки, т.е. когда в цилиндры двигателя поступает небольшое количество горючей смеси, соответствующее мощности двига­ теля, затрачиваемой на преодоление сил трения в двигателе и на при­ вод вспомогательных механизмов. В этом случае дроссельная заслонка почти прикрыта, что вызывает резкое снижение разрежения в диффузо­ ре и прекращение подачи топлива главной дозирующей системой.

Для приготовления рабочей смеси на холостом ходу используется разрежение, которое образуется за дроссельной заслонкой.

Жиклер холостого хода I располо­ жен в канале 2, который соединен с поплавковой камерой, с задроссельным пространством и с атмос­ ферой через воздушный жиклер 3.

Топливо за счет разрежения по каналу 2 поступает вверх, смешива­ ется с воздухом и через отверстие 5 в виде эмульсии поступает в двига­ тель.

Для обеспечения плавного перехода с холостого хода на малые на­ грузки в карбюраторах предусматривают два выходных отверстия (4 и 5) системы холостого хода. Подача топлива через систему холостого хода прекращается тогда, когда через диффузор будет поступать до­ статочное количество воздуха для создания необходимого разрежения у распылителя главной дозирующей систеш.

Пусковое устройство обеспечивает запуск двигателя, так как при пуске холодного двигателя разрежение в диффузоре имеет незначитель­ ную величину, ибо коленчатый вал вращается с малыми оборотами. При этом через распылитель поступает небольшое количество топлива, ко­ торое плохо распыливается при небольших скоростях воздуха, прохо­ дящего через карбюратор. Низкая температура впускных трубопроводов,