Назначение и общее устройство

Карбюратор предназначен для приготовления смеси бензина с воздухом, которая называется горючей смесью. Он устанавливается на впускном трубопроводе двигателя.

Простейший карбюратор (рис. 3) состоит из поплавковой камеры с поплавком 2 и игольчатым клапаном 3, жиклера /, распылителя 4, входной камеры с воздушной заслонкой 6, смесительной камеры, в которой расположены диффузор 7 и дроссельная заслонка 8.

Рисунок 3. Схема простейшего карбюратора: 1—главный жиклер, 2—поплавок, 3—игольчатый клапан, 4—распылитель, 5—воздушный фильтр, 6—воздушная заслонка, 7—диффузор, 8—дрос­сельная заслонка, 9—впускной трубопровод, 10— впускной клапан, 11—поршень

Из бака топливоподкачивающим насосом бензин подается в поплавковую камеру, уровень в которой поддерживается постоянным с помощью поплавка 2 и клапана 3. Поплавковая камера сообщается с входным патрубком карбюратора, а через жиклер 7 и распылитель 4 — со смесительной камерой.

Жиклер представляет собой пробку или трубку с калиброванным отверстием, пропускающим определенное количество топлива. Распылитель 4 имеет вид тонкой трубки. При неработающем двигателе топливо в распылителе и поплавковой камере устанавливается на одном уровне, который на 1,0—4,0 мм ниже верхнего конца распылителя.

При такте впуска, когда поршень 11 в цилиндре движется вниз, а впускной клапан 10 открыт, во впускном трубопроводе Р двигателя создается разрежение и поток воздуха поступает в смесительную камеру карбюратора. Диффузор 7, имеющий сужение, увеличивает скорость потока и разрежение около верхнего конца распылителя 4. Из-за разности давлений в поплавковой и смесительной камерах топливо вытекает из распылителя, распыливается воздухом и смешивается с ним, образуя горючую смесь.

Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, зависит от положения дроссельной заслонки 8, управляемой из кабины водителя педалью. Воздушной заслонкой можно уменьшить проходное сечение для воздуха и тем самым увеличить разрежение в смесительной камере, а следовательно, подачу топлива. Воздушной заслонкой пользуются при пуске холодного двигателя.

Процесс приготовления горючей смеси из топлива и воздуха называют карбюрацией. Для полного сгорания 1 кг бензина необходимо приблизительно 15 кг воздуха. Смесь такого состава называют нормальной. При недостатке воздуха смесь называют обогащенной (содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина) или богатой (менее 13 кг воздуха), а при избытке воздуха — обедненной (15—16,5 кг воздуха) или бедной (свыше 16,5 кг воздуха).

Рисунок 4. Главная дозирующая система карбюратора:

1—распылитель, 2, 3 — большой и малый диффузоры, 4, 6 — воздушный и топливный жиклеры, 5 — поплавковая камера, 7—дрос­сельная заслонка

Карбюратор должен приготовлять горючую смесь необходимого состава на различных режимах двигателя, определяемых величиной открытия дроссельной заслонки и частотой вращения коленчатого вала. Различают пять основных режимов работы двигателя: пуск, холостой ход, малые и средние нагрузки, полную нагрузку и разгон (ускорение) двигателя.

Простейший (одножиклерный) карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при изменении режима работы двигателя. В связи с этим современные карбюраторы имеют дополнительные устройства и системы, устраняющие недостатки простейшего карбюратора.

Главная дозирующая система обеспечивает компенсацию горючей смеси, т. е. препятствует обогащению и способствует получению постоянного состава обедненной экономичной горючей смеси при работе двигатели на средних нагрузках. В карбюраторах автомобильных двигателей главная дозирующая система с пневматическим торможением топлива (рис. 4) состоит из воздушного 4 и топливного 6 жиклеров, распылителя 1 и двух диффузоров 2 и 3. При работе двигателя топливо, поступающее через топливный жиклер в распылитель, под действием разности давления вытекает из него, распыливается и смешивается с воздухом. Когда открывается дроссельная заслонка и увеличивается расширение в диффузоре, возрастает скорость истекания топлива из распылителя, но обогащение смеси при этом не происходит, так как в это время через воздушный жиклер в распылитель начинает поступать дополнительное количество воздуха, уменьшая разрежение у распылителя и тормозя тем самым распыление топлива. В результате из распылителя поступает смесь воздуха с топливом (эмульсия), что обеспечивает получение экономичной обедненной горючей смеси постоянного состава.

Системой холостого хода предусмотрена система для работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу, когда нагрузка на двигатель небольшая и дроссельная заслонка закрыта. Система состоит (рис. 5) из топливного 5 и воздушного 4 жиклеров, каналов 3 для поступления топлива и воздуха, двух отверстий 2 для выхода эмульсии в смесительную камеру и регулировочного винта 1. Разрежение в смесительной камере при таком режиме работы двигателя незначительное, и Главная дозирующая система не работает.

Рисунок. 5. Система холостого хода:

1 — регулировочный винт, 2 — вер­хнее и нижнее отверстия, 3—кана­лы, 4, 5 — воздушный и топливный жиклеры V, 6 —топливный жиклер главной дозирующей системы, 7— дроссельная заслонка

Рисунок. 6. Экономайзер с механическим приводом:

/ — распылитель главной дозируют , системы, 2 — планка, 3 — шток, 4 — тяга, клапан экономайзера, 6 — серьга, пружина клапана, 8 — жиклер экономайзера|

9 — жиклер главной дозирующей системы

10 — рычаг, 11 — дроссельная заслонка

В этом случае большое разрежение ниже дроссельной заслонки и по каналам 3 оно передастся топливному жиклеру 5 холостого хода, вызывая истечение из него топлива. Пройдя этот жиклер, топливо смешивается с воздухом, поступающим сначала через воздушный жиклер 4, а затем и через отверстие 2, расположенные выше дроссельной заслонки, образуя пенистую смесь топлива с пузырьками воздуха. Полученная эмульсия через нижнее распыливающее отверстие попадает в задроссельное пространство и, смешиваясь с воздухом, проходящим через диффузор, образует обогащенную горючую смесь. При открытии дроссельной заслонки на небольшой угол эмульсия поступает и через отверстие 2, обеспечивая плавный переход холостого хода к малым и средним нагрузкам.

Экономайзер служит для обогащения горючей смеси с целью получения от двигателя большей мощности. Экономайзер с механическим приводом (рис. 6) выполнен в виде цилиндра (колодца), в котором помещены шток 3 и клапан 5. Он приводится в действие от дроссельной заслонки 11 с помощью рычага 10 и тяги 4с планкой 2. При открытии дроссельной заслонки более чем на 3/4 (полная нагрузка) приводной рычаг через серьгу, тягу и планку опускает вниз шток, который открывает клапан, из колодца экономайзера через жиклер 8 поступает дополнительное топливо в распылитель 7 главной дозирующей системы, а через него в смесительную камеру.

Ускорительный насос предназначен для временного обогащения горючей смеси при резком открывании дроссельной заслонки, что улучшает динамические качества автомобиля (ускоряет разгон).

Рисунок. 7. Ускорительный насос:

/ — нагнетательный клапан, 2 — распылитель ускорительного насо­си, 3 — колодец, 4 — шток, 5 — шишка, 6 — пружина, 7 — обрат­ный клапан, 8—тяга, 9 — рычаг, 10 — поршень, 11 —дроссельная заслонка

Привод ускорительного насоса часто объединяют с приводом экономайзера. Ускорительный насос состоит (рис. 7) из колодца 3, поршня 10 со штоком 4, обратного 7и нагнетательного клапанов, распылителя 2 и привода. При резком открытии дроссельной заслонки 11 под действием рычага 9, тяги 8 и планки 5 привода поршень в колодце быстро перемещается вниз, вызывая резкое возрастание давления топлива, обратный клапан закрывается, а нагнетательный открывается, и порция топлива через распылитель впрыскивается в смесительную камеру, обогащая горючую смесь. При плавном открытии дроссельной заслонки обратный клапан остается открытым, и часть топлива из колодца через этот клапан вытесняется в поплавковую камеру.

Система пуска (рис. 8), предназначенная для обогащения горючей смеси при пуске и прогреве холодного двигателя, состоит из воздушной заслонки 1 с одним или двумя автоматическими клапанами 2, обеспечивающими обогащение горючей смеси, и привода заслонки с рукояткой управления, расположенной на панели приборов.

В карбюраторе двигателя ВАЗ для открытия воздушной заслонки предусмотрено специальное автоматическое устройство (рис. 9). При повороте рычага 4 управления воздушной заслонкой за трос 8 против часовой стрелки приоткрывается дроссельная заслонка 10 (зазор Д) первой камеры путем воздействия наружной кромки Г на регулировочной винт 9. Расширяющийся синхронно с ней паз между внутренними профилями А и Б рычага 4 освобождает штифт рычага 6 воздушной заслонки, и та благодаря возвратной пружине 7 удерживается полностью закрытой. Ось воздушной заслонки 5 смещена, поэтому воздушная заслонка после пуска двигателя может приоткрываться (зазор Б) потоком воздуха, растягивая пружину 7, чем обеспечивает обеднение смеси.

Разряжение из задроссельного пространства воздействует на диафрагму 1 и штоком 3 приоткрывает воздушную заслонку. Регулировочный винт 2 позволяет регулировать степень приоткрывания заслонки.

По направлению воздуха и горючей смеси карбюраторы могут быть с падающим, восходящим и горизонтальными потоками. На легковых автомобилях устанавливают карбюраторы с падающим потоком, обеспечивающим наилучшие условия смесеобразования и наполнения цилиндров горючей смесью. Поплавковая камера в карбюраторах балансированная: она сообщается с атмосферой не непосредственно, а с помощью канала, выведенного в полость воздушного патрубка карбюратора над воздушной заслонкой. При таком устройстве в случае сильного загрязнения воздушного фильтра воздушная смесь не обогащается, так как топливо через жиклеры поступает под действием разности давлений в поплавковой камере и диффузоре, которая при изменении сопротивления в воздушном фильтре не меняется

.

Рисунок 10. Схема работы карбюратора:

1, 2, 3 — регулировочный винт, диафрагма и воздушный канал пускового устройства, 4 — электромагнитный запорный клапан, 5 — топливный жиклер холостого хода, 6, 13 — главные воздушные жиклеры первой и второй камер, 7—воздушный жиклер холостого хода, 8 — воздушная заслонка, 9, 11 — распылители главной дозирующей системы первой и второй камер, 10 — распылитель ускорительного насоса, 12 — распылитель эконостата, 14 — воздушный жиклер переходной системы второй камеры, /5 — канал балансировки поплавковой камеры, 16 — поплавковая камера, 17 — игольчатый клапан, 18 — калиброванное отверстие перепуска топлива в бак, 19 — топливный фильтр карбюратора, 20 — патрубок подачи топлива, 21 — диафрагма экономайзера мощностных режимов, 22—топливный жиклер экономайзера мощ­ностных режимов, 23 — шариковый клапан экономайзера мощностных режимов, 24 — попла­вок, 25 — топливный жиклер эконостата с трубкой, 26—топливный жиклер переходной системы второй камеры с трубой, 27—эмульсионная трубка второй камеры, 28, 38 — главные топливные жиклеры второй и первой камер, 29—выходные отверстия переходной системы второй камеры, 30, 32 — дроссельные заслонки второй и первой камер, 31 —щель переходной системы первой камеры, 33 — выходное отверстие системы холостого хода, 34 — блок подогрева карбюратора, 35 — регулировочный винт качества (состава) смеси холостого хода, 36 — патрубок для отсоса картерных газов, 37 — патрубок для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания, 39 — эмульсионная трубка первой камеры, 40 — шариковый клапан ускорительного насоса, 41 —диафрагма ускорительного насоса, 42 — рычаг привода ускорительного насоса

Наиболее типичной конструкцией отечественных карбюраторов являются двухкамерные карбюраторы, установленные на двигателях автомобилей ВАЗ-2108. Карбюратор имеет сбалансированную поплавковую камеру, систему отсоса картерных газов за дроссельную заслонку. Предусмотрен подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры на выходе эмульсии из системы холостого хода. На входной горловине крышки карбюратора над первой камерой устанавливается воздушная заслонка с ручным управлением. В карбюраторе две главные дозирующие системы, переходная система и система холостого хода с электромагнитным запорным клапаном первой камеры, переходная система второй камеры, эконостат, экономайзер мощностных режимов, диафрагаенный ускорительный насос, пусковое устройство (рис. 10).

Главная дозирующая система запитывается из поплавковой камеры, в которую топливо поступает через игольчатый клапан 17. Через главные топливные жиклеры 28 и 38 топливо попадает в эмульсионные колодцы. При достаточном разряжении в распылителях главных дозирующих систем топливо смешивается в эмульсионных колодцах с воздухом, поступающим через воздушные жиклеры 6 и 13, и в виде эмульсии всасывается в диффузоры смесительных камер. На режимах дросселирования работает только главная дозирующая система первой камеры, вторая начинает открываться и работать, когда дроссельная заслонка первой камеры открыта более чем на 2/3.

Рисунок 11 Система снижения токсичности отработавших газов:

/—блок управления 2 — электромагнитный клапан, 3 — карбюратор, 4—воздушная заслонка, 5—пусковое устройство 6—тепловой экран 7 — впускная труба, 8 — теплоизоляционная проставка, 9—рычаг привода дроссельных заслонок, 10 — винт качества смеси, 11 — подогрев системы холостого хода, 12 — упорный винт дроссельной заслонки, « — выключатель зажигания, 14 — электронный коммутатор, 15 — аккумуляторная батарея, 16 — катушка зажигания, 17—датчик-распределитель, 18 — высоковольтные провода

Система холостого хода обеспечивает необходимый состав горючей смеси на холостом ходу. При этом дроссельные заслонки 30 и 32 закрыты. Топливо с эмульсионного колодца главной дозирующей системы поднимается по топливному каналу, проходит топливный жиклер 5, смешивается с воздухом из воздушного жиклера 7 и проточного канала и далее поступает под винт 35 качества (состава) смеси в задроссельное пространство.

Переходная система первой камеры обеспечивает плавный переход работы двигателя с холостого хода на режимы дросселирования. В момент открытия дроссельной заслонки первой камеры щель 31 переходной системы попадает под разряжение: из нее также будет поступать эмульсия, обеспечивая плавный переход. При выключении зажигания отключается электромагнитный запорный клапан 4, игла перекрывает топливный жиклер 5 и не допускает работу двигателя с выключенным зажиганием.

Переходная система второй камеры обеспечивает плавный переход работы двигателя в момент начала открытия дроссельной заслонки второй камеры. В этот момент отверстия 29 попадают под разряжение; топливо из поплавковой камеры через жиклер 26 поднимается по трубке вверх, из воздушного жиклера 14 подмешивается воздух, и эмульсия по эмульсионному каналу поступает через выходные отверстия под дроссельную заслонку.