2.13.1. Система живлення карбюраторних двигунів
Система живлення де пальна суміш створювалась у спеціальному приладі- карбюраторі була однією з найпоширених систем живлення двигунів внутрішнього згоряння. Основу створення пальної суміші у карбюраторі становить подача певної кількості палива у потік повітря. При цьому паливо має бути добре очищене, розпилене, випароване і перемішане з повітрям. У зв’язку з тим, що карбюратор створюючи пальну суміш, майже не враховує режим навантаження двигуна, ступінь наповнення циліндрів, склад відпрацьованих газів тощо, на сьогодні карбюратори майже не випускають .
Рис. 2.156. Система живлення карбюраторного двигуна
Пальне поступає у карбюратор з баку 4. Заправлення здійснюється через заливну горловину, закриту пробкою 3. В бак вмонтований електричний датчик рівня пального поплавкового типу. Пальне з баку до карбюратора 14 подається паливопідкачуючим насосом, який приводиться в дію від розподільного вала двигуна (електродвигуна). У фільтрі-відстійнику 6, пальне відокремлюється від механічних домішок і води, а у фільтрі тонкої очистки 10 проходить остаточне очищення і поступає у карбюратор де перемішується з повітрям. Повітря очищається повітряним фільтром 13. Утворена в карбюраторі паливна суміш по впускному трубопроводу 12 подається до камери згорання циліндрів двигуна, де і відбувається її згоряння. Найкращою вважається пальна суміш, в якій все паливо знаходиться в паровій фазі і рівномірно перемішане з повітрям, яке з певною швидкістю проходить через дифузор.
Рис. 2.157. Система живлення карбюраторного двигуна автомобіля ЗИЛ-131
Рис. 2.158. Схема найпростійшого карбюратора
Найпростіший карбюратор складається з: сумішеутворюючого пристрою і поплавкової камери. В сумішеутворюючому пристрої відбувається приготування пальної суміші, а поплавкова камера являється резервуаром, звідки подається паливо для змішування з повітрям.
Сумішеутворюючий пристрій карбюратора має вхідний повітряний патрубок, дифузор, змішувальну камеру, дросельну заслінку, вихідний патрубок. Вихідний патрубок як правило закінчується фланцем, яким карбюратор кріпиться до впускного трубопроводу двигуна.
На вхідному патрубку встановлюють шланг для підводу повітря або безпосередньо повітряний фільтр. Дифузор це місцеве зменшення перерізу сумішеутворюючого пристрою що дозволяє створити максимальну швидкість повітряного потоку і покращити умови розпилювання палива. В цьому місці встановлюють розпилювач, який являє собою трубку, що виведена в дифузор. Через розпилювач відбувається витікання і розпилювання палива.
У поплавковій камері розташований поплавок і голчастий клапан. Поплавок закріплений шарнірно на стінці поплавкової камери. На важіль поплавка опирається запірна голка голчатого клапана.
Під час подачі палива через вхідний штуцер в поплавкову камеру поплавок спливає і своїм важілем піднімає запірну голку, відкриваючи голчастий клапан. Як тільки рівень палива в поплавковій камері досягне заданої межі, голчастий клапан закриється повністю і подача палива в поплавкову камеру призупиниться. По мірі використання палива з поплавкової камери поплавок почне опускатися і привідкриє голчастий клапан. В поплавкову камеру знову почне поступати паливо до моменту досягнення заданого рівня. Таким чином, поплавкова камера забезпечує підтримання певного рівня палива при всіх режимах роботи двигуна.
Головний жиклер поплавкової камери призначений для дозування палива та отримання пальної суміші необхідного складу. Жиклер являє собою пробку з каліброваним отвором по центру. Діаметр каліброваного отвору жиклера вибирається в залежності від необхідної витрати палива. Головний жиклер може встановлюватись у верхній або нижній частині розпилювача.
Під час такту впуску та при відкритій дросельній заслінці через змішувальну камеру карбюратора проходить повітря. Всередині дифузора швидкість потоку повітря значно зростає, і на виході розпилювача створюється розрідження. При цьому в поплавковій камері внаслідок наявності отвору тиск залишається рівним атмосферному. Через різницю тисків у поплавковій камері і в розпилювачі паливо починає перетікати через головний жиклер і розпилювач в горловину диффузора, де потік поступаючого повітря розпилює витікаюче паливо на маленькі краплі, які перемішуються з повітрям, випаровуються і утворюють пальну суміш.
Найпростіший карбюратор на автомобільних двигунах практично не використовується, так як має ряд недоліків, головний з яких проявляється в тому, що цей карбюратор не може змінювати склад суміші при зміні режиму роботи двигуна. Тому для забезпечення роботи двигуна на різних режимах, в карбюратор вводять ряд додаткових пристроїв.
Рис. 2.159. Головна дозувальна система найпростішого карбюратора та її робота:
1 – поплавкова камера; 2 – повітряний жиклер; 3 – емульсійний канал; 4 – розпилювач; 5 – головний паливний жиклер.
Головна дозувальна система являє собою сумішеутворюючий пристрій, який забезпечує поступове збіднення суміші при переході від малих навантажень до середніх (компенсація суміші).
Разом з економайзером чи еконостатом головний дозуючий пристрій працює при повній потужності двигуна з максимальним відкриттям дросельної заслінки. При малих навантаженнях головний дозуючий пристрій через головний жиклер подає паливо в дозуючу систему холостого ходу. Таким чином, головний дозуючий пристрій карбюратора забезпечує роботу двигуна, практично, на всіх режимах. Через головний дозуючий пристрій витрачається найбільша кількість палива.
В сучасних карбюраторах регулювання складу суміші, яка готується головним дозуючим пристроєм, здійснюється головним чином пневматичним гальмуванням палива. Цей засіб широко застосовується через високу якість розпилювання палива в повітряному потоці і простоту виконання компенсації суміші. Для покращення процесу сумішеутворення головний дозуючий пристрій може мати 2 або 3 дифузори.
Працює головний дозувальний пристрій з пневматичним гальмуванням палива наступним чином. Паливо з поплавкової камери поступає через головний жиклер в розпилювач. Розпилювач з`єднаний емульсійним каналом з повітряним жиклером компенсаційної системи. Коли двигун не працює, паливо в поплавковій камері, розпилювачі і емульсійному каналі знаходиться на одинаковому рівні. При роботі двигуна в дифузорі створюється розрідження, і паливо починає витікати з розпилювача. При цьому рівень його в емульсійному каналі понижується. По мірі відкриття дросельної заслінки розрідження в дифузорі ще більше зростає. Це викликає повну витрату палива з емульсійного каналу і через повітряний жиклер в трубку починає поступати повітря. Зменшення розрідження біля головного жиклера, приводить до гальмування витікання палива через розпилювач і утворюється збіднена емульсія. (В сучасних карбюраторах емульсійний канал виконують у вигляді трубки, розміщеної в емульсійному колодязі, що підвищує емульсування палива.)
Приготування пальної суміші у карбюраторах, які виконані за розглянутою схемою головного дозуючого пристрою, здійснюють зміною прохідних отворів головного і повітряного жиклерів. Збільшення прохідного отвору повітряного жиклера збільшує коефіцієнта надлишку повітря, тобто збіднює пальну суміш, збільшення прохідного отвору головного жиклера викликає збагачення пальної суміші. Оптимальний склад пальної суміші для характерних режимів роботи двигуна досягається спільними діями головного дозуючого пристрою, системи холостого ходу та іншими пристроями карбюратора.
Рис. 2.160. Система холостого ходу найпростішого карбюратора:
1 – поплавкова камера; 2 – повітряний жиклер; 3 – паливний жиклер холостого ходу; 4 – емульсійний канал; 5 – верхній отвір у стінці змішувальної камери; 6 – гвинт регулювання якості суміші; 7 – нижній отвір у стінці змішувальної камери; 8 – дросельна заслінка; 9 – гвинт регулювання кількості суміші; 10 – горизонтальний канал системи холостого ходу; 11 – головний паливний жиклер.
Система холостого ходу призначена для роботи двигуна без навантаження. У режимі холостого ходу, дросельна заслінка майже закрита, за нею створюється велике розрідження і зменшуюється кількість пальної суміші, яка потрапляє в циліндри. При малих оберта колінчатого вала розрідження в дифузорі і у розпилювачі падає, що приводить до припинення витоку палива з головного дозуючого пристрою. Під дією цього розрідження паливо проходить через головний жиклер в горизонтальний канал і через паливний жиклер холостого ходу попадає в емульсійний канал. Повітря, проходячи через повітряний жиклер, змішується з паливом і утворює емульсію, яка по емульсійному каналу підводиться до двох отворів у стінці змішувальної камери.
При повністю закритій дросельній заслінці один з отворів знаходиться дещо нижче, а другий дещо вище від її краю. При роботі двигуна на холостому ходу емульсія поступає в зону найбільшого розрідження, під дросельну заслінку через нижчий отвір. Через отвір, що знаходиться вище від кромки дросельної заслінки, в емульсійний канал домішується повітря, зменшуючи розрідження в системі холостого ходу.
Як тільки дросельну заслінку привідкривають, через отвір над нею емульсія почне поступати в змішувальну камеру, тим самим не допускається збіднення суміші в перші моменти відкриття дросельної заслінки і забезпечується плавний перехід роботи двигуна з малої частоти обертання колінчастого вала при холостому ході на режим середніх навантажень.
Кількість емульсії, яка проходить повз дросельну заслінку, регулюють гвинтом, який встановлюється в емульсійному каналі. При закручуванні гвинта його конус зменшує прохідний розмір отвору, змінюючи склад суміші. Цей регулювальний гвинт називають гвинтом якості суміші.
Кількість суміші, яка поступає в циліндри, регулюють гвинтом, що змінює положення дросельної заслінки відносно стінок змішувальної камери. Такий гвинт називають гвинтом кількості суміші.
Карбюратори, які мають головний дозувальний пристрій з компенсацією суміші і систему холостого ходу, забезпечують економну і надійну роботу двигуна на малих і середніх навантаженнях. Але, щоб забезпечити усі режими роботи двигуна, карбюратор повинен мати збагачувальні пристрої. Сюда відноситься у сучасних карбюраторах економайзер, еконостат, прискорювальний насос і пусковий збагачувальний пристрій.
Рис. 2.161. Економайзер найпростішого карбюратора та його робота
Рис. 2.162. Робота економайзера карбюратора К-88А
Економайзер - призначений для збагачення пальної суміші при повному навантаженні двигуна. Як правило, економайзер працює разом з головною дозуючою системою, збільшуючи подачу палива для утворення суміші.
При збільшенні відкриття дросельної заслінки більш ніж на 75-85% планка починає натискувати на штовхач клапану, відкриваючи його. Внаслідок цього паливо під дією розрідження в дифузорі починає перетікати через жиклер економайзера в розпилювач головного жиклера.
Додаткова подача палива в головний дозуючий пристрій складає близько 10-20% від витрат палива при частковому навантаженні. Це забезпечує збагачення пальної суміші і перехід роботи двигуна з середніх навантажень на режим повної потужності.
Еконостат також збагачує суміш при повному навантаженні двигуна. Від економайзера еконостат (схема еконостата показана на рисунку прискорювального насоса) відрізняється простотою будови.
Робота: Під дією розрідження в дифузорі паливо з поплавкової камери через жиклер еконостата і розпилювач еконостата потрапляє в повітряний потік і розпилюється, що викликає збагачення пальної суміші.
Еконостат починає працювати тільки при значному розрідженні біля гирла розпилювача еконостата, яке досягається при частковому та при повному відкритті дросельної заслінки. Для запобігання занадто ранній подачі палива, розпилювач виведений у вхідний патрубок карбюратора значно вище від рівня поплавкової камери. В двокамерних карбюраторах еконостат деколи встановлюють тільки у вторинній змішувальній камері.
Рис. 2.163.Прискорювальний насос найпростішого карбюратора та його робота
Рис. 2.164. Прискорювальний насос карбюратора К-88А
Прискорювальний насос призначений для збагачення пальної суміші при різкому відкритті дросельної заслінки і збільшенні навантажень на двигун.
Прискорювальні насоси з механічним або вакуумним приводом. При закритій дросельній заслінці поршень прискорювального насосу через жорсткий зв`язок знаходиться у верхньому положенні. Паливо через кульковий зворотній клапан поступає у циліндр насосу. Нагнітальний клапан в цьому положенні під дією власної сили тяжіння закриває сідло та доступ повітря через розпилювач насоса в поплавкову камеру.
При різкому відкритті дросельної заслінки, важіль через шток і планку стискує пружину і поршень під дією її сили рухається вниз. Зворотній клапан закривається під тиском. В результаті цього паливо перетікає по каналу і відкриває нагнітальний клапан і через жиклер впорскується в змішувальну камеру карбюратора, збагачуючи суміш.