Процес сумішоутворення у карбюраторних двигунах

У карбюраторних двигунах сумішоутворення починається у карбюраторі, продовжується у впускному колекторі і закінчується у циліндрі.

Карбюрація – процес приготування горючої суміші. Він складається з руху повітря крізь карбюратор і впускний тракт двигуна, руху палива каналами у корпусі карбюратора, через паливні жиклери і додаткові пристрої; витікання палива чи бензоповітряної емульсії з розпилювачів, розпилювання палива у повітряному потоці, випаровування й змішування з повітрям.

Складність отримання однорідної паливоповітряної суміші полягає у тому, що компоненти починають змішуватися при двофазному стані палива (частина палива перебуває у фазі пари, частина – у рідкій). Для поліпшення випаровування палива, яке засмоктується повітряним потоком, його струмінь має бути подрібненим на дрібні краплі, з поверхонь яких відбувається дифузія палива, що випаровується у повітря. Паливний струмінь руйнується при різниці швидкості руху палива й повітря у межах 4 – 6 м/с, повного розпилювання досягають при різниці 30 м/с.

У карбюраторі випаровується порівняно незначна частина палива. Решта його у вигляді великих крапель рухається разом з повітрям і парою у впускному трубопроводі й продовжує подрібнюватися. Частина палива залишається на стінках впускного колектора, утворюючи плівку. Рухаючись, плівка частково випаровується і при вході у циліндр до 60 – 80 % її набуває стану пари. Утворення паливної плівки погіршує нормальну робо ту двигуна.

Карбюратор, що забезпечує потрібний склад суміші у кожному режимі роботи двигуна, називають ідеальним. Залежність коефіцієнта надлишку повітря від розрідження у дифузорі або витрати повітря на різних режимах є дросельною характеристикою карбюратора.

Основою головної дозуючої системи будь-якого карбюратора є найпростіший карбюратор, що складається з вхідного патрубка, дифузора 3 (рис. 6), змішувальної камери 2, дросельної заслінки 1, поплавцевої камери 6 з поплавцем 7, голчастого клапана 8, отвору, паливного жиклера 5 й розпилювача 4.

Рис. 6. Схема найпростішого карбюратора:

1 – дросельна заслінка; 2 – змішувальна камера; 3 – дифузор; 4 – розпилювач; 5 – жиклер; 6 – поплавцева камера; 7 – поплавець; 8 – голчастий клапан

Рівень палива у поплавцевій камері встановлюють (на непрацюючому двигуні) нижче краю вихідного отвору розпилювача на 4 – 8 мм, що виключає його витікання. Тиск у поплавцевій камері, з’єднаній отвором з атмосферою, при роботі двигуна завжди більший, ніж у дифузорі. За рахунок перепаду тиску паливо витікає з розпилювача у повітряний потік. Загальну кількість суміші регулюють дросельною заслінкою.

За дросельною характеристикою (рис. 7, крива 1) найпростішого карбюратора із зменшенням розрідження у дифузорі суміш автоматично збіднюється, оскільки з прикриттям дросельної заслінки втрачається напір, що піднімає паливо у розпилювачі. Тобто такий карбюратор не спроможний підготувати суміш потрібного складу для нормальної роботи двигуна на різних режимах.

Потрібну характеристику карбюратора отримують наступним чином.

При роботі двигуна на холостому ході дросельну заслінку карбюратора прикривають, при цьому швидкість повітря знижується, погіршується розпилювання і випаровування палива. При цьому суміш забруднюється залишковими газами, погіршуються умови згоряння. Для забезпечення стійкої роботи двигуна на холостому ходу карбюратор має створювати збагачену суміш ().

У міру відкриття дросельної заслінки розрідження у дифузорі зростає і поліпшується сумішоутворення, тому економічна робота двигуна досягається шляхом поступового збільшення коефіцієнта надлишку повітря ().

Для досягнення максимальної потужності при повному відкритті дросельної заслінки карбюратор повинен збагачувати суміш ().

Дросельну характеристику карбюратора, що відповідає таким вимогам, наведено на рис. 7, крива 2.

Рис. 7. Дросельна характеристика карбюратора

Для корекції характеристики найпростішого карбюратора (маючи за зразок характеристику ідеального карбюратора) запроваджуються додаткові пристрої (системи). Зміну складу суміші до бажаного називають компенсацією суміші, для якої переважно використовують способи регулювання розрідження у дифузорі та біля жиклера.

Збагачення суміші при пуску двигуна досягається закриттям повітряної заслінки карбюратора. При цьому зростає розрідження у дифузорі, посилюється стікання палива з жиклера і поліпшується його випаровування. Проте у зв’язку з незадовільним розпилюванням палива сумішоутворення погіршується.

На холостому ходу двигун працює з прикритою дросельною заслінкою і відкритою повітряною. При цьому збагачення суміші досягається за допомогою системи холостого ходу (рис. 8).

Рис. 8. Схема системи холостого ходу карбюратора:

1 – повітряний жиклер; 2 – паливний жиклер; 3 – отвори для емульсії; 4 – регулювальний гвинт

Навантажувальний режим, при якому двигун має найкращі економічні показники, забезпечується економайзером (рис. 9).

Рис. 9. Схема економайзера з механічним приводом:

1 – клапан; 2 – шток

При різкому відкритті дросельної заслінки (наприклад, під час інтенсивного розгону) суміш збагачується додатковим впорскуванням палива у дифузор карбюратора насосом-прискорювачем з пневматичним або механічним приводом (рис. 10).

Для збереження регулювання карбюратора і складу суміші передбачено „балансування” карбюратора з’єднанням ізольованої від атмосфери поплавцевої камери з випускним повітряним патрубком.

У деяких конструкціях карбюраторів з метою економії палива на експлуатаційних режимах застосовують додатковий пристрій – еконостат, що являє собою дозувальну систему для подачі додаткового палива при значній витраті повітря (коли двигун працює з повністю відкритою дросельною заслінкою).

Рис. 10. Схема прискорювального насоса з механічним приводом:

1 – важіль; 2 – кульковий клапан; 3 – поршень; 4 – пружина; 5 – нагнітальний клапан

Вдосконалення сумішоутворення і врешті покращення динамічних та економічних показників двигуна, а також зниження токсичності відпрацьованих газів досягається шляхом застосування багатокамерних карбюраторів.

У двокамерних карбюраторах первинна камера забезпечує роботу двигуна на холостому ходу, при малих і середніх навантаженнях вторинна вмикається у роботу при переході до повних навантажень.

У чотирикамерних карбюраторах дві первинні й дві вторинні камери діють синхронно. У більшості карбюраторів дросельні заслінки вторинних камер починають відкриватися, коли заслінки первинних відкриті на 40 – 50°.

Карбюратор К-88А автомобіля ЗІЛ-130 складається з поплавцевої камери 1 (рис. 11) з поплавцем 2 і запірною голкою 4, двох сумішоутворювальних камер 46, в яких є подвійні дифузори 10 та дросельні заслінки 45. Поплавцева і сумішоутворювальна камери сполучаються між собою головними паливними жиклерами 37, а канал 35, жиклери 8 повної потужності та розпилювачі 11 виведені у горловину малого дифузора. У поплавцевій камері розміщені повітряні жиклери 9 головної дозувальної системи, паливні 6 і повітряні 7 жиклери холостого ходу, які каналами 44 з’єднані з вихідними отворами 42 і 43 біля дросельної заслінки. Переріз нижнього отвору змінюється обертанням гвинтів 41. У поплавцевій камері також є поршень 24 з пружиною 18 і штоком 19 насоса-прискорювача. Вихідним отвором 26 з клапаном 28 через канал 39 колодязь сполучається з нагнітальним голчастим клапаном 40 і форсункою-розпилювачем 12. У форсунці передбачено повітряну порожнину 13, що сприяє кращому розпилюванню палива і запобігає його підсмоктуванню при непрацюючому насосі-прискорювачі. Поряд з насосом-прискорювачем розміщений економайзер, який складається з корпусу 33 з клапаном 31 і пружиною. На клапан можуть діяти штовхачі 17 і 27, з’єднані планкою 20 із штоком 21 і важелем 32 дросельних заслінок. Канали розпилювача та економайзера закриваються пробками 34 і 36.

Рис. 11. Карбюратор К-88А (автомобіль ЗІЛ-130):

1 – поплавцева камера; 2 – поплавець; 3 – запірний механізм; 4 – запірна голка; 5 – балансувальний канал; 6, 7 – паливний і повітряний жиклери холостого ходу; 8 – паливний жиклер; 9 – повітряний жиклер; 10 – подвійні дифузори; 11 – розпилювач; 12 – форсунка-розпилювач; 13 – повітряна порожнина; 14 – порожнистий гвинт; 15 – заслінка; 16 – клапан; 17, 27 – штовхачі; 18 – пружина; 19, 21 – штоки; 20 – планка; 22, 38 – ущільнювальні прокладки; 23 – кришка; 24 – поршень; 25 – насос-прискорювач; 26 – вихідний отвір; 28 – зворотний клапан; 29 – тяга; 30 – сідло клапана; 31 – клапан; 32 – важіль; 33 – корпус економайзера; 34, 36 – пробки; 35, 39, 44 – канали; 37 – головні паливні жиклери; 40 – голчастий клапан; 41 – регулювальний гвинт; 42, 43 – вихідні отвори; 45 – дросельні заслінки; 46 – корпус сумішоутворювальних камер

Зверху до поплавцевої камери кріпиться кришка 23, в якій є паливопідвідний штуцер із сітчастим фільтром, повітряна заслінка 15 з клапаном 16. Повітряна камера з поплавцевою сполучена балансувальним каналом 5. До верхньої площини кріпиться повітроочисник, до нижньої – механізм пневмовідцентрового регулятора частоти обертання колінчастого вала двигуна.

Дата добавления: 2015-10-21