Простейший карбюратор

Процесс приготовления горючей смеси из паров бензина и воздуха называется карбюрацией, а прибор, в котором происходит приготовление горючей смеси, называется карбюратором.

Принцип работы карбюратора аналогичен принципу работы пульверизатора. Простейший карбюратор (рис. 3.4) состоит из поплавковой камеры 14 с поплавком 15 и игольчатым клапаном 1. Поплавковая камера предназначена для поддержания определенного уровня топлива на выходе в смесительную камеру 8, где и происходит смешивание мелко распыленного бензина с воздухом. Бензин выходит в смесительную камеру через жиклер 13 и распылитель 6.

Рис. 3.4. Схема простейшего карбюратора: 1 – игольчатый клапан, 2 – топливопровод, 3 – балансировочное отверстие, 4 – воздушный фильтр, 5 – воздушная заслонка, 6 – распылитель, 7 –диффузор, 8 - смесительная камера, 9 – поршень, 10 – впускной клапан, 11 – впускная труба, 12 – дроссельная заслонка, 13 – жиклер, 14 – поплавковая камера, 15 - поплавок

Жиклер – это калиброванное отверстие, которое может пропустить строго определенное количество бензина. В карбюраторах устанавливаются и воздушные жиклеры, предназначенные для пропуска определенного количества воздуха.

Распылитель необходим для подачи бензина в смесительную камеру. Для обеспечения пульверизации бензина воздух за счет разрежения должен проходить с большой скоростью. Для ускорения движения воздуха, а, следовательно, для поступления необходимого количества бензина служит диффузор 7. Для предотвращения произвольного вытекания бензина при перекосах двигателя выход из распылителя должен быть на 2-3 мм выше уровня бензина в поплавковой камере.

Топливо в поплавковую камеру подводится через трубопровод 2 и игольчатый клапан 1. При повышении уровня топлива в поплавковой камере поплавок всплывает, поднимая клапан. Когда топливо достигает определенного уровня, клапан закрывает седло и перекрывает поступление бензина внутрь поплавковой камеры.

Для регулирования количества смеси, направляемой в цилиндры двигателя, служит дроссельная заслонка 12. С увеличением ее открытия увеличивается количество подаваемой в цилиндр двигателя горючей смеси, а, следовательно, увеличивается частота вращения коленчатого вала и развиваемая двигателем мощность.

Карбюратор работает следующим образом. При таксе впуска, когда двигатель движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре создаются разряжение, передающееся через впускную трубу в смесительную камеру карбюратора. Одновременно в смесительную камеру поступают очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из поплавковой камеры через жиклер и распылитель. В диффузоре происходит их смешивание. Под действием быстрого движения воздуха бензин разбивается на мелкие капли, которые испаряются и смешиваются в виде паров с воздухом.

Разряжение в диффузоре зависит от степени открытия дроссельной заслонки. Чем больше открыта дроссельная заслонка, тем сильнее будет разряжение диффузоре, и больше будет истекать топливо. Если дроссельную заслонку прикрыть, то разряжение в диффузоре уменьшится, и уменьшится истечение бензина из поплавковой камеры.

Процесс перемешивания мелко распыленного топлива с воздухом (образование горючей смеси) начинается в момент поступления его из распылителя в диффузор и продолжается при движении смеси по карбюратору, впускному трубопроводу и в самих цилиндрах.

Если часть топлива испариться не успевает, то оно через зазоры между поршнем и цилиндром стекает в поддон картера двигателя. Интенсивное перемешивание горючей смеси с воздухом происходит в щели между выпускным клапаном и его седлом. Заканчивается процесс смесе-образования в цилиндре двигателя при такте сжатия. Для поддержания атмосферного давления внутри поплавковой камеры в крышке карбюратора имеется вентиляционное отверстие 2.

Рассмотренный простейший карбюратор с одним жиклером может обеспечить необходимый состав смеси лишь для определенного режима работы, а эксплуатационные режимы карбюраторных двигателей отличаются большим разнообразием, поэтому такой карбюратор практически не пригоден для автомобильных двигателей.

В условиях эксплуатации автомобиля для карбюраторного двигателя характерны следующие основные режимы работы:

• пуск холодного двигателя, требующий очень богатой смеси из-за плохого испарения топлива в результате соприкосновения его с непрогретыми стенками впускного газопровода и цилиндров;
• режим холостого хода и малых нагрузок, требующий богатой смеси. На этих режимах дроссельную заслонку прикрывают, уменьшая наполнение цилиндров горючей смесью, в результате чего увеличивается относительное содержание в рабочей смеси остаточных газов, ухудшающих процесс сгорания. В этих условиях для поддержания устойчивой работы двигателя горючая смесь должна быть богатой;

• режим частичных (средних) нагрузок, соответствующий открытию дроссельных заслонок до 80%. На этих нагрузках двигатель работает большую часть времени, а поэтому для такого режима целесообразен экономичный состав смеси, т. е. смесь должна быть обедненной
• режим полных (максимальных) нагрузок, обеспечивающий получение от двигателя максимальной мощности. Обычно такие режимы используют кратковременно (при разгоне автомобиля, движении его с максимальной скоростью, преодолении крутых подъемов и т.д.). На указанных режимах, пренебрегая экономичностью, применяют обогащенную смесь

В этих условиях движения неизбежно резкое и полное открытие дроссельной заслонки, которое не должно сопровождаться ощутимым обеднением горючей смеси из-за увеличения количества поступающего воздуха. Для предотвращения такого обеднения смеси карбюраторы имеют специальные смесеобогащающие устройства.

Разнообразие условий эксплуатации компенсируется стабильностью работы дозирующих систем карбюратора, которые обеспечивают приготовление горючей смеси следующих составов:

• экономичного при всех нагрузочных (меняющееся положение дросселя) и скоростных (меняющаяся частота вращения) режимах с частичными открытиями дроссельной заслонки;
• мощностного при полном открытии дроссельной заслонки на всех скоростных режимах
• обогащенного при резких открытиях дроссельной заслонки и – особенно в момент начала разгона автомобиля
• сильно обогащенного при пуске холодного двигателя с постепенным обеднением смеси при переходе на режим холостого хода

Кроме того, карбюратор должен обеспечивать минимальную токсичность отработавших газов на всех режимах работы двигателя.

Для реализации всех этих во многом противоречивых требований современные карбюраторы имеют дополнительные устройства:

• пусковое устройство, предназначенное для приготовления горючей смеси богатого состава при запуске холодного двигателя
• систему холостого хода, позволяющую двигателю работать с малыми нагрузками
• главную дозирующую систему, которая должна поддерживать работу двигателя на средних режимах, приготавливая горючую смесь обедненного состава
• экономайзер или эконостат для обогащения горючей смеси с целью получения от двигателя полной мощности
• ускорительный насос для обеспечения впрыска топлива при резком открытии дроссельной заслонки