ускоренно уменьшаться, обедняя приготовляемую смесь. Одновременно с этим из распылителя 5 дополнительного жиклера начинает интенсивно поступать топливо, обогащая получаемую смесь. Таким образом с увеличением разрежения главный жиклер обедняет горючую смесь, а дополнительный – обогащает ее. При правильном подборе сечений жиклеров и пластин 1 в таком карбюраторе может приготовляться горючая смесь наивыгоднейшего состава.
При регулируемом сечении жиклера подача топлива изменяется путем движения в жиклере дозирующей иглы, которая связана системой рычагов с дроссельной заслонкой. Подбором профиля дозирующей иглы и величины жиклера можно получить смесь требуемого состава.
Пусковое устройство и система холостого хода
Пусковое устройство (рис. 2.35) служит для обогащения горючей смеси при пуске и прогреве холодного двигателя. При пуске двигателя частота вращения коленчатого вала мала, поэтому разрежение в диффузоре невелико. Для обеспечения требуемого в этом случае обогащения горючей смеси применяют воздушную заслонку 1, установленную во входном патрубке 2 карбюратора. При пуске двигателя воздушная заслонка прикрывается, что повышает разрежение в диффузоре. В результате смесь обогащается за счет интенсивного истечения топлива из распылителей главной дозирующей системы и системы холостого хода.
Воздух для образования горючей смеси поступает через щели у кромки воздушной заслонки.
Рис. 2.35. Схема пускового устройства карбюратора
Пуск двигателя сопровождается резким увеличением разрежения в диффузоре, при этом возникает возможность переобогащения горючей смеси, в результате которого двигатель может заглохнуть. Для предотвращения чрезмерного обогащения смеси на воздушной заслонке устанавливают автоматический клапан 3, удерживаемый в закрытом положении пружиной 4. При резком увеличении разрежения в диффузоре клапан открывается, и в смесительную камеру дополнительно поступает воздух, уменьшающий переобогащение смеси. По мере прогревания двигателя воздушная заслонка все более приоткрывается и по окончании прогрева будет открыта полностью.
Система холостого хода обеспечивает устойчивую работу двигателя без нагрузки (стоянка автомобиля). В этом случае дроссельная заслонка почти
91
прикрыта, разрежение в диффузоре весьма незначительно и истечение топлива из главной дозирующей системы прекращается. Для подачи горючей смеси в цилиндры при этом режиме работы двигателя используют разрежение, возникающее в полости карбюратора за дроссельной заслонкой 4 (рис. 2.36). При этом топливо из поплавковой камеры проходит через главный жиклер 1, жиклер холостого хода 12 и каналы 11, 10 и 8. При движении топлива по каналу 8 туда же через воздушный жиклер 9 поступает воздух. Образующаяся эмульсия через выходное отверстие 5 поступает во впускной трубопровод.
Рис. 2.36. Схема системы холостого хода карбюратора:
а – регулирование качества смеси изменением количества воздуха; б – регулирование качества смеси изменением количества эмульсии
При незначительном открывании дроссельной заслонки отверстие 7 оказывается в зоне разрежения под дроссельной заслонкой и из него наряду с отверстием 5 начнет тоже поступать эмульсия. Это обеспечивает возможность плавного перехода от холостого хода к работе на малых нагрузках. Количество поступающей в цилиндры горючей смеси при работе двигателя на холостом ходу регулируется винтом 2, при вращении которого рычаг 3 изменяет положение дроссельной заслонки. Качество смеси можно регулировать двумя способами: изменением количества воздуха, поступающего через отверстие, прикрываемое винтом 6 (рис. 2.36, а), или количеством эмульсии, протекающей через отверстие 5 (рис. 2.36, б), проходное сечение которого регулируется винтом 6.
Экономайзер и ускорительный насос
Экономайзер (обогатитель) предназначен для обогащения горючей смеси при переходе работы двигателя на режим максимальной мощности путем подачи дополнительного количества топлива в смесительную камеру. Экономайзеры выполняются как с вакуумным, так и с механическим приводом. На рис. 2.37 показана схема экономайзера с вакуумным приводом, получившего широкое распространение. Он состоит из жиклера 12 и клапана 9, который прижимается к седлу пружиной 11. Открывается клапан нажатием стержня 4, имеющего на верхнем конце поршень 5, расположенный в цилиндре 6. Верхняя часть цилиндра соединена каналом 10 с задроссельным пространством, а нижняя – каналом 3 с воздушным патрубком.
92
Рис. 2.37. Схема экономайзера с |
Рис. 2.38. Схема ускорительного |
вакуумным приводом |
насоса с механическим приводом |
При работе двигателя на малых и средних нагрузках дроссельная заслонка прикрыта, разрежение за ней, а следовательно, в канале 10 и над поршнем выше, чем в смесительной камере и под поршнем. Поэтому поршень находится в верхнем положении, несмотря на противодействие пружины 7. Клапан 9 закрыт, и жиклер 12 экономайзера не работает. Топливо поступает в смесительную камеру 1 только через главный жиклер 8, рассчитанный на обедненную смесь с коэффициентом избытка воздуха 
При переходе на наибольшую нагрузку дроссельная заслонка 13 открывается на значительный угол, разрежение за ней и поршнем 5 уменьшается и пружина 11 заставляет поршень опуститься вниз и открыть клапан 9 экономайзера. При этом топливо будет поступать в распылитель 2 через главный жиклер 8 и жиклер 12 экономайзера. Расход горючего увеличится в пределах, рассчитанных на обогащенную смесь для получения максимальной мощности.
Ускорительный насос служит для быстрой подачи дополнительного количества топлива при резком изменении режима работы двигателя (увеличение частоты вращения коленчатого вала или нагрузки). Он может иметь механический или пневматический привод. На рис. 2.38 показана схема ускорительного насоса с наиболее распространенным механическим приводом. При прикрытой дроссельной заслонке 16, расположенной на оси 1, поршень 9 находится в верхнем положении, и цилиндр 10 через впускной клапан 11 заполняется топливом. Нагнетательный клапан 12 при этом закрыт. При резком открытии дроссельной заслонки рычаг 15 через поводок 14 и тягу 13 опускает пластину 6 вниз. При этом пружина 7, установленная на стержне 8, сжимается, и поршень под ее действием движется вниз и давит на топливо в цилиндре. Под давлением топлива впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается, и дополнительные порции топлива впрыскиваются через жиклер 5 в смесительную камеру 3 выше диффузора 2.
Для выравнивания давления воздуха в полости поплавковой камеры и у жиклера 5 служит канал 4, благодаря которому предотвращается подсос топлива через систему ускорительного насоса в смесительную камеру, когда насос не работает. Кроме того, в верхней части цилиндра 10 имеется отверстие для перепуска топлива, просачивающегося между поршнем и стенкой цилиндра в поплавковую камеру при закрытии дроссельной заслонки.
93
Устройство и работа карбюратора
На современных двигателях преимущественно устанавливаются многокамерные карбюраторы с падающим потоком. В качестве примера рассмотрим карбюратор К-88А, устанавливаемый на двигателях Московского автомобильного завода им. И. А. Лихачева. Карбюратор – двухкамерный, обе смесительные камеры работают параллельно и каждая из них обеспечивает питание определенных цилиндров секций блока, на всех режимах работы двигателя. Карбюратор имеет главную дозирующую систему с пневматическим торможением топлива, регулируемую систему холостого хода, экономайзеры с пневматическим и механическим приводом и пневмо-центробежный ограничитель частоты вращения. Поплавковая камера, патрубок с воздушной заслонкой, экономайзер и ускорительный насос – общие для обеих смесительных камер, а системы холостого хода и главные дозирующие системы – отдельные.
Рис. 2.39, а. Схема работы карбюратора при пуске двигателя
Рис. 2.39, б. Схема работы карбюратора при средних нагрузках двигателя
94
Рис. 2.39в. Схема работы карбюратора при включении экономайзера
Рис. 2.39, г. Схема работы карбюратора при резком открытии дроссельной заслонки
Карбюратор состоит из трех основных разъемных частей: верхняя часть А (рис. 2.39, а – 2.39, г) состоит из воздушного патрубка и крышки поплавковой камеры, средняя часть Б включает в себя поплавковую и две смесительные камеры, которые являются корпусом карбюратора. Нижняя часть В, включающая смесительные патрубки с дроссельными заслонками, отлита из чугуна и присоединена к корпусу карбюратора на толстой теплоизоляционной прокладке, препятствующей проходу тепла от впускного трубопровода.
В верхней части карбюратора размещены воздушная заслонка 8, общая для обеих смесительных камер, на которой установлен автоматический клапан 7, сетчатый топливный фильтр 3, игольчатый клапан 2 подачи топлива и
95
балансировочный канал 6 поплавковой камеры, обеспечивающий неизменность состава горючей смеси при засорении воздухоочистителя.
В средней части карбюратора находятся поплавок 1, воздушный жиклер 5, поршень 33, пружина 32 и шток 31 ускорительного насоса, клапан 28 и жиклер 29 экономайзера, двойные диффузоры, топливные жиклеры: главные 23, холостого хода 24, полной мощности 22. Нижняя часть карбюратора состоит из двух смесительных патрубков. В каждом установлены дроссельная заслонка 16 и винт 17 регулировки системы холостого хода. Заслонки расположены на одной оси, которая посредством рычага 15 и тяги 14 связана с ускорительным насосом.
Работа карбюратора на различных режимах работы происходит следующим образом.
При пуске холодного двигателя и его прогревании (рис. 2.39, а) воздушная заслонка 8 прикрывается, а дроссельные заслонки 16 через систему рычагов и тяг приоткрываются. В смесительных камерах создается большое разряжение, и при проворачивании коленчатого вала топливо через жиклеры – главные 23 и холостого хода 24 поступает в канал 21 и далее через жиклер 22 полной мощности в малые диффузоры. Там топливо эмульсируется воздухом, поступающим через жиклеры 4 и 5. Обогащенная смесь из смесительных камер поступает в задроссельное пространство. Сюда же поступает эмульсия из каналов 21 через регулируемые отверстия 18 и 19 системы холостого хода, что обеспечивает приготовление богатой горючей смеси. Дополнительно смесь перед пуском двигателя обогащается с помощью ускорительного насоса путем резкого нажатия (один-два раза) на педаль управления дроссельными заслонками. Переобогащение смеси после запуска двигателя предотвращается клапаном 7 на воздушной заслонке 8.
При работе двигателя на холостом ходу воздушная заслонка 8 открыта полностью, а дроссельные 16 лишь приоткрыты. При этом скорость движения воздуха и разрежение в диффузорах незначительны для истечения топлива из кольцевых щелей малых диффузоров и питание двигателя происходит от системы холостого хода. Под действием разрежения в задроссельном пространстве, которое передается через отверстия 18, 19 и 20 в каналы 21, топливо из поплавковой камеры подается в главные жиклеры 23 и жиклеры 24 холостого хода и далее в каналы 21, где перемешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 4 холостого хода. Образующая эмульсия через отверстия 18, 19, 20 поступает в смесительные камеры, где смешивается с основным потоком воздуха, проходящим в зазоры между стенками смесительных камер и кромками дроссельных заслонок, и образует горючую смесь, состав которой регулируется винтом 17.
Наличие двух отверстий 18 и 19 обеспечивает устойчивую работу двигателя на холостом ходу и плавный переход на режим работы под нагрузкой.
При работе двигателя на малых и средних нагрузках (рис. 2.39, б) дроссельные заслонки 16 открываются, разрежение у отверстий 18 и 19 падает. Возрастает скорость движения воздуха в большом и малом диффузорах. Разрежение в малых диффузорах становится достаточным для начала работы главной дозирующей системы. Топливо начинает поступать через главные жиклеры 23, а затем и жиклеры 22 полной мощности, по пути смешиваясь с воздухом, поступающим через воздушные жиклеры 4 и 5. Образовавшаяся
96
эмульсия поступает через кольцевые щели в малых диффузорах в смесительную камеру. По мере увеличения открытия дроссельных заслонок и расхода топлива воздух начинает поступать в распылитель перед жиклером 22 через воздушные жиклеры 4 и 5 во все большем количестве и снижает разрежение у жиклера 22 полной мощности. Этим достигается торможение истечения топлива, а следовательно, поддерживается требуемый состав горючей смеси при изменении нагрузки или частоты вращения коленчатого вала.
При работе двигателя на полных нагрузках (рис. 2.39, в), когда дроссельные заслонки открыты полностью или почти полностью, топливо в смесительную камеру подается главной дозирующей системой и экономайзером. При этом в цилиндры двигателя подается обогащенная горючая смесь. Экономайзер включается в работу при отходе дроссельных заслонок 16 от стенок смесительных камер не менее чем на 9 мм.
Рычаг 15 через тягу 14, планку 13 и шток 12 перемещает толкатель 25 по направляющей 11. При этом клапан 28 отходит от седла 27, и дополнительное количество топлива через отверстие 26, жиклер 29 экономайзера и топливный канал 30 поступает к жиклерам 22 полной мощности. Смесь максимально обогатится, и двигатель разовьет полную мощность. Проходные сечения жиклеров 23 и 29 подобраны с учетом получения от двигателя максимальной мощности.
При резком открытии дроссельных заслонок (рис. 2.39, г) горючая смесь обогащается с помощью ускорительного насоса, привод которого объединен с механическим приводом клапана экономайзера. В этом случае движение рычага 15, тяги 14 и планки 13 заставит сжиматься пружину 32 ускорительного насоса и опускаться шток 31 и поршень 33. Вследствие образовавшегося под поршнем давления шариковый клапан 35 закрывается, а игольчатый клапан 36 открывается, и топливо, двигаясь по каналу 34, впрыскивается через полый винт 9 и распылитель 10 в смесительную камеру, кратковременно обогащая горючую смесь. Пружина 32 способствует плавному опусканию поршня 33 в колодце. Этим достигается затяжной впрыск топлива и устраняется чрезмерное и резкое давление поршня на топливо и, следовательно, торможение при открытии дроссельной заслонки.
При малых нагрузках и чрезмерной подаче топлива частота вращения коленчатого вала может оказаться выше допустимой, что приведет к значительной перегрузке деталей кривошипно-шатунного механизма и их повышенному износу. Ограничение частоты вращения коленчатого вала двигателя достигается путем автоматического прикрытия дроссельных заслонок с помощью специального устройства – ограничителя максимальной частоты вращения вала. Ограничители бывают двух типов – пневматические и пневмоцентробежные. Наиболее распространены пневмоцентробежные ограничители, позволяющие ограничивать частоту вращения вала в более узких пределах.
97
Рис. 2.40. Схема пневмоцентробежного ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя
Пневмоцентробежный ограничитель состоит из центробежного датчика, укрепленного на крышке картера распределительных шестерен двигателя, и диафрагменного исполнительного механизма, связанного приводом с дроссельной заслонкой. Датчик состоит из корпуса 3 (рис. 2.40) и ротора 4 с клапаном 7. Ротор приводится во вращение валиком 6 от распределительного вала двигателя. Клапан расположен против отверстия (седла клапана) 8 и соединен с помощью пружины 5 с регулировочным винтом 2, ввернутым в ротор. Внутри валика 6 имеется канал 1, который трубкой 9 соединен с полостью А над диафрагмой, а через отверстие 8 трубкой 10 соединен с воздушным патрубком карбюратора.
Диафрагменный исполнительный механизм состоит из корпуса 14, диафрагмы 15 и крышек. Диафрагма через шток 19, рычаг 18 и валик 25 соединена с рычагом 26 привода дроссельных заслонок.
Полости Б и 17 соединены с воздушным патрубком 12 карбюратора каналом 23 и отверстием 13. С патрубком 12 посредством трубки 10 и отверстия 11 сообщается полость корпуса 3 датчика.
При допустимой частоте вращения коленчатого вала (не более 3200 об/мин) ротор 4 датчика не развивает достаточной центробежной силы, и клапан 7, удерживаемый пружиной 5, не закрывает отверстия 8. Полость А сообщена с воздушным патрубком карбюратора и одновременно через канал 22 и жиклеры 21 и 20 – со смесительной камерой. Поскольку полость Б также сообщается каналом 23 с патрубком карбюратора, то давление по обе стороны диафрагмы одинаково, и механизм не оказывает влияние на положение дроссельных заслонок 24; ими управляют рычагом 26, связанным с педалью в кабине водителя.
Когда частота вращения коленчатого вала достигнет предельно допустимой величины, клапан 7 вращающегося ротора 4 под действием центробежной силы
98