Карбюраторы двигателей легковых автомобилей

На двигателях легковых автомобилей устанавливают карбюраторы эмульсионного типа с падающим потоком, обеспечивающим хорошее наполнение цилиндров горючей смесью. Такие карбюраторы могут иметь несколько смесительных камер с параллельным включением. Это позволяет повысить мощность двигателя из-за лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам.

Широко применяют двухкамерные карбюраторы с последовательным включением смесительных камер. В таких карбюраторах сначала включается в работу одна, так называемая первая (основная) камера, а при увеличении нагрузки подключается другая, вторая (дополнительная) камера.

Рассмотрим работу карбюратора на примере карбюратора ДААЗ - 1107010, который устанавливается на двигателях автомобилей ВАЗ – 2109, 21099 и других.

Карбюратор ДААЗ - 1107010.(Димитровградский автоагрегатный завод, дочернее предприятие АвтоВАЗа) Это двухкамерный карбюратор с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок. Последовательность открытия заслонок позволяет условно разделить работу карбюратора на два периода:

• период работы на обедненной (экономичной) смеси при малых и средних нагрузках двигателя, которые обеспечиваются работой смеседозирующей системы первой камеры
• период на обогащенной смеси при полных нагрузках двигателя, в процессе совместной работы смеседозирующих устройств обеих камер карбюратора

Карбюратор (рис.3.10) через теплоизолирующую прокладку устанавливается на впускной газопровод с помощью 4 шпилек с гайками.

Рис. 3.10 Карбюратор ДААЗ - 1107010

Карбюратор состоит из 2 базовых деталей: корпуса 17 и крышки 24, в которой имеются входные горловины смесительных камер и колодцы для прохода воздуха к двум главным воздушным жиклерам 2. В горловине первой камеры установлена воздушная заслонка 3, а с боковой стороны крышки крепится пусковое устройство с регулировочным винтом 6, пружиной и мембраной 5 в сборе со штоком. В резьбовом канале крышки крепится электромагнитный клапан 20 и топливный жиклер 21 системы холостого хода. Для подачи в карбюратор топлива и слива его излишков в крышке 24 установлены соответственно патрубки 22 и 23.

Совместно с корпусом 17 отливаются большие диффузоры, в которые вставляются малые диффузоры 19, отлитые заодно с их распылителями. Внутри корпуса размещается поплавковая камера с топливными каналами и установлен распылитель 4 ускорительного насоса. Основная рабочая полость ускорительного насоса размещена в приливе корпуса, к которому крепится крышка с рычагом 12 привода и мембраной 14. Привод ускорительного насоса осуществляется от кулачка 13, установленного на оси дроссельной заслонки 10 первой камеры. К приливу корпуса, образующему рабочую полость с жиклером 15, крепится крышка 16 экономайзера мощностных режимов с мембраной 18, на которой закреплена игла, воздействующая на шариковый клапан.

В корпусе карбюратора установлены также регулировочные винты 7 и 9, соответственно количества и качества горючей смеси при работы двигателя на холостом ходу. Отверстия под регулировочный винт 9 закрывается заглушкой. Для передачи разряжения от карбюратора к вакуумному регулятору распределителя зажигания в корпусе установлен патрубок 8, а для отсоса картерных газов служит патрубок 11.

В первой и во второй смесительных камерах дроссельные заслонки 10 жестко закреплены винтами на осях, связанных с помощью троса с педальным приводом, расположенном в салоне кузова. Воздушная заслонка также с помощью троса соединена с рукояткой управления, расположенной под панелью приборов салона кузова.

К основным свойствам и системам карбюратора относятся: поплавковая камера, система холостого хода, переходные системы, главные дозирующие системы, экономайзер полных нагрузок (эконстат), ускорительный насос, пусковое устройство и система снижения токсичности отработавших газов.

Система холостого хода позволяет корректировать состав горючей смеси в диапазоне малых частот вращения коленчатого вала, а также при переходе двигателя на режимы работы при малых и средних нагрузках.

Рис. 3.11 Система холостого хода и переходные системы

На режиме холостого хода дроссельные заслонки 13 первой и 11 второй камер (рис. 3.11) закрыты, разряжения в диффузорах недостаточно для истечения топлива, а разряжение под дроссельной заслонкой первой камеры достигает значительной величины и передается во все каналы системы.

При этом топливо поступает из поплавковой камеры 9 через главный топливный жиклер 12 первой камеры и эмульсионный колодец 5, поднимается по топливному каналу, проходит жиклер 3, смешивается с воздухом, поступающим из жиклера 4, и по эмульсионному каналу 1 выходит в виде эмульсии под регулировочный винт 15 качества смеси. Из щели 14 на пути эмульсии подсасывается воздух из смесительной камеры. Образовавшаяся таким образом обогащенная горючая смесь поступает во впускной газопровод, а затем в цилиндры двигателя.

Количество смеси на холостом ходу регулируется винтом, установленном на рычаге дроссельной заслонки. При завертывании винта дроссельная заслонка приоткрывается. При выключении зажигания отключается электромагнитный клапан 2, игла которого под действием пружины перекрывает топливный жиклер 3 и не допускает работы системы с выключенным зажиганием.

Переходная система второй камеры вступает в работу в начале открытия дроссельной заслонки 11 второй камеры, когда поток воздуха раздваивается и горючая смесь переобедняется. В этом случае могут происходить обратные вспышки в воздушном фильтре. Во избежание этого явления вторую камеру оснащают переходной системой с выходным отверстием 10, обеспечивающим плавный переход с одного режима работы на другой в моменты начала полного открытия дроссельных заслонок обеих камер. Указанная переходная система работает подобно переходной системе с щелевидным отверстием 14 первой камеры, но она питается топливом через жиклер 6 непосредственно из поплавковой камеры 9. При этом топливо смешивается с воздухом, поступающим через жиклер 8, и образовавшаяся эмульсия по каналу 7 направляется под дроссельную заслонку через выходное отверстие 10.

При дальнейшем открытии дроссельной заслонки разряжение в диффузоре 2 камеры возрастает, а у отверстия 10 уменьшается, вследствие чего постепенно вступает в работу главная дозирующая система второй камеры, соединенная каналами с поплавковой камерой.

Поплавковая камера карбюратора сбалансирована, это достигается двумя отверстиями 5 (рис. 3.12), соединяющими поплавковую камеру 9 с воздушным фильтром вследствие чего в них уравновешивается давление и устраняется влияние загрязнения воздушного фильтра на состав горючей смеси.

Рис. 3.12 Главная дозирующая система

Если поплавковая камера не сбалансирована, т.е. сообщается непосредственно с атмосферой, то при увеличении сопротивления воздушного фильтра (из-за его загрязненности) возрастает разряжение в диффузоре, и горючая смесь значительно обогащается.

Благодаря двум сообщающимся объемам поплавковой камеры, которые охватывают смесительные камеры с двух сторон, обеспечена надежная подача к ним топлива через фильтр 6 даже при сильных кренах автомобиля. Карбюратор имеет двойной поплавок 10 из эбонита, соединенный с запорным устройством 8, и патрубок 7 с жиклером, перепускающим излишки топлива обратно в топливный бак.

Главные дозирующие системы приготавливают горючую смесь необходимого состава при работе двигателя на режимах с частичными нагрузками и при полном открытии дроссельных заслонок 14 и 11. При этом топливо из поплавковой камеры 9 через жиклеры 13 поступает к эмульсионным колодцам, в которых находятся эмульсионные трубки 12, и смешиваются с воздухом, поступающим из воздушных жиклеров 4. Затем это топливно-воздушная смесь поступает через каналы 3 в распылитель 2, где смешивается с воздухом, проходящим через диффузоры 1 смесительных камер, образуя горючую смесь.

Дозированием количества воздуха, поступающего в эмульсионные колодцы через жиклеры 4, можно получить характеристику карбюратора близкую к оптимальной. Это объясняется тем, что воздух, поступающий в колодцы через жиклеры 4, изменяет разряжение перед жиклерами 13. При этом интенсивность истечения топлива значительно снижается (затормаживается), а отверстия в эмульсионных трубках 12 обеспечивают хорошее эмульсирование топлива. Подбором размеров воздушных жиклеров 4 можно обеспечить такую закономерность изменения разряжения у топливных жиклеров 13, которая позволяет по мере открытия дроссельных заслонок и увеличения разряжения в диффузоре обеднять горючую смесь до необходимых значений коэффициента избытка воздуха.

Количество смеси, поступающей в двигатель, регулируется открытием дроссельных заслонок. При этом дроссельная заслонка 14 первой камеры соединяется механически с дроссельной заслонкой 11 второй камеры таким образом, что, когда первая открыта на 2/3 своего полного открытия, в этот момент начинает открываться заслонка 14 второй камеры. Следовательно, на режимах дросселирования в основном работает первая смесительная камера, обеспечивающая работу двигателя в диапазоне нагрузочных режимов.

Экономайзер мощностных режимов служит для обогащения смеси на мощностных режимах (при больших и полных открытиях дроссельной заслонки), обеспечивая тем самым соответствующий этим режимам состав горючей смеси (рис. 3.13).

Рис. 3.13 Экономайзер (эконостат) мощностных режимов

Экономайзер мощностных режимов мембранного типа соединяется каналом 10 с поплавковой камерой, в которой установлены топливные жиклеры 2 и 4. Полость над мембраной 7 соединяется с поддроссельным пространством воздушным каналом 6. Жиклер 9 экономайзера устанавливается в топливном канале 10.Через шариковый канал 8 соединяется внутренняя полость под мембраной и поплавковая камера карбюратора.

При открытии дроссельной заслонки 5 на большой угол разряжение во впускном газопроводе уменьшается и соответственно снижается его воздействие через канал 6 на мембрану 7. Вследствие этого пружина отжимает вправо связанные с ней мембрану 7 и клапан 8. При этом дополнительное количество топлива через жиклер 9 по каналу 10 поступает в главную дозирующую систему, обогащая горючую смесь.

Экономайзер (эконостат) полных нагрузок взаимодействует со второй смесительной камерой и вступает в работу на нагрузочных и скоростных режимах, близких к предельным, при полностью открытых дроссельных заслонках 5 и 1, обогащая горючую смесь для получения максимальной мощности двигателя. При этом топливо поступает через жиклер 3, проходит эмульсионную трубку 11 и по топливному каналу поступает к впрыскивающей трубке 12 эконостата, размещенной выше распылителя главной дозирующей системы.

Ускорительный насос служит для кратковременного обогащения горючей смеси в режиме ускорения (разгона) автомобиля.

Рис. 3.14 Ускорительный насос

Особенностью его устройства является наличие распылителя 1 в каждой смесительной камере (рис. 3.14) . Ускорительный насос – мембранного типа с приводом от кулачка 6, расположенного на оси дроссельной заслонки 7. Производительность насоса не регулируется, а зависит от профиля кулачка 6. При резком открытии дроссельной заслонки 7 кулачок 6 перемещает рычаг 5 и через толкатель 4 нажимает на мембрану 3, преодолевая сопротивление возвратной пружины. Мембрана через колодец ускорительного насоса, шариковый клапан 2 и распылители 1 подает топливо в первую и вторую смесительные камеры, тем самым обогащая горючую смесь. При возвращении мембраны в исходное положение топливо из поплавковой камеры засасывается через обратный шариковый клапан 8 и поступает в рабочую полость ускорительного насоса.

Пусковое устройство обеспечивает приготовление богатой смеси, что способствует быстрому пуску и прогреву холодного двигателя (рис. 3.15). В нем предусмотрены мембранный рычажный механизмы для закрытия воздушной заслонки 7 и прикрытия дроссельной заслонки 15. Особенность этих механизмов заключается в использовании фигурных кромок на рычаге 4.

Рис. 3.15 Пусковое устройство карбюратора

Наружная фигурная кромка 10 воздействует на промежуточный рычаг 14, связанный с дроссельными заслонками через регулировочный винт 13, фиксируемый скобой 12. При полном закрытии воздушной заслонки 7 дроссельная заслонка 15 первой камеры приоткрывается на 0,8 – 1,5 мм (величина h´). В промежуточных положениях рычага 4 его фигурные кромки 5 и 6 взаимодействуют со штифтом поводка 8 воздушной заслонки и допускают ее открытие на определенный угол. Ручное управление рычагом 4 осуществляется рукояткой из салона кузова посредством тяги 11.

При пуске холодного двигателя рычаг 4 поворачивается против часовой стрелки (вытягиванием рукоятки на себя), при этом образовавшийся зазор между кромками 5 и 6 рычага и поводка 8 позволяет возвратной пружине 9 удерживать воздушную заслонку в закрытом положении. Одновременно с этим из-за значительного разряжения под прикрытой дроссельной заслонкой и в смесительной камере вступают в работу система холостого хода и главная дозирующая система первой камеры, приготовляя богатую горючую смесь.

С увеличением разряжения под дросселем первой камеры мембрана 1 будет воздействовать на шток 3 и принудительно приоткрывать воздушную заслонку. Величину приоткрывания (пускового зазора h равного 2,5 – 3,2 мм) заслонки можно регулировать винтом 2. Величина приоткрывания зависит от ширины паза между кромками 5 и 6 рычага 4 и от положения регулировочного винта 2.

По мере прогрева двигателя рычаг 4 поворачивают по часовой стрелке, при этом с помощью профиля 10 этого рычага дроссельная заслонка приоткрывается на больший угол, а фигурной кромкой 6 полностью открывается воздушная заслонка. Все элементы пускового устройства подобраны таким образом, чтобы воздушная заслонка при пуске и начале прогрева двигателя открывалась и закрывалась автоматически, не допуская чрезмерного обогащения или обеднения горючей смеси.

Система снижения токсичности отработавших газов обеспечивает управление включением и отключением электромагнитного клапана 3 (рис. 3.16) карбюратора 4 при его работе в режиме энономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ). Это происходит, например, при движении автомобиля под уклон или при быстром его торможении, когда резко закрывается дроссельная заслонка 5 при высокой частоте вращения коленчатого вала.

Рис. 3.16 Принципиальная схема управления экономайзером принудительного холостого хода (ЭПХХ)

На указанном режиме при помощи электромагнитного клапана прекращается подача топлива в систему холостого хода, что снижает расход топлива и токсичность отработавших газов. Электронный блок управления 2 (ЭБУ) является основным узлом экономайзера принудительного холостого хода и всей системы снижения токсичности, встроенной в карбюратор. Информация к блоку проступает в виде импульсов напряжения по двум каналам: от концевого выключателя 10 о положении дроссельной заслонки и от катушки зажигания 1, связанной с электронным коммутатором 11, о частоте вращения коленчатого вала. Поступающая по обоим каналам информация обрабатывается блоком управления, который в необходимые моменты подает напряжение, достаточное для включения электромагнитного запорного клапан.

Концевой выключатель 10 регулировочного (упорного) винта 8 соединяет пятую клемму электронного блока управления 2 с «массой» автомобиля при закрытой дроссельной заслонке 5.

Принцип работы системы управления электромагнитным клапаном заключается в следующем. Перед пуском двигателя дроссельная заслонка первой камеры карбюратора закрыта. При этом регулировочный винт 8 количества горючей смеси, контактируя с рычагом 6 привода дроссельных заслонок, замыкает электрическую цепь. В результате этого ток поступает с корпуса карбюратора 4 на пятую клемму электронного блока управления 2 и далее через шестую клемму на электромагнитный клапан 3, который открывает топливный жиклер, установленный в канале 9 системы холостого хода. После пуска двигателя и его работы на холостом ходу электромагнитный клапан 3 получает питание от электронного блока управления.

При возрастании частоты вращения коленчатого вала более 1900 об/мин блок управления 2 отключается и не действует на электромагнитный клапан, но в катушку последнего ток поступает, т.к. пятая клемма блока управления не соединяется с «массой».

При резком закрытии дроссельных заслонок, что имеет место при принудительном холостом ходе, рычаг 6 упирается в регулировочный винт 8 и шунтирует пятую клемму на «массу». В этом случае электромагнитный клапан отключается, т.к. на него ток не поступает, его игла перекрывает топливный жиклер холостого хода, прерывая подачу горючей смеси.

При снижении частоты вращения коленчатого вала до значения 1650 об/мин включается блок управления 2 и на электромагнитный клапан 3 снова подается ток, который открывает топливный жиклер и подает горючую смесь из канала 9. Карбюратор имеет также полость 7 подогрева горючей смеси при выходе ее из системы холостого хода.