Обоснование схемы выбора карбюратора

Задание

 

1.Для бензинового двигателя 4VЧ 7,6/6,6 и номинальной мощностью Ne = 29,4 кВт при n_e = 4200 мин^-1, с удельным эффективным расходом топлива на номинальном режиме g_eN = 0,386 кг/(кВт*ч) произвести:

· обоснование выбора схемы карбюратора, основываясь на современных требованиях;

· обоснование выбора всех систем и компенсационных устройств состава горючей смеси, приготовляемой карбюратором и пояснить функции, выполняемые ими;

· определение основных размеров диффузора, смесительной камеры, жиклеров главной дозирующей системы и экономайзера (эконостата);

· построение характеристики карбюратора, обеспечивающей при полностью открытой дроссельной заслонке и изменении частоты вращения коленчатого вала, оптимальный состав смеси по коэффициенту избытка воздуха.

2.Для дизеля 8VЧ 12,7/14 и номинальной мощностью Ne = 264,8 кВт при

n_e = 2200 мин^-1, с удельным эффективным расходом топлива на номинальном режиме g_eN = 0,231 кг/(кВт*ч) дать оценку параметров процесса впрыскивания топливной системы.

3.Произвести расчет системы пуска для дизельного двигателя 8VЧ 12,7/14.

Расчет карбюратора бензинового двигателя.

Обоснование схемы выбора карбюратора.

При установке однокамерного карбюратора (как правило, его устанавливают около средних цилиндров) расстояние до крайних и средних цилиндров различаются в 2…3 раза, в результате чего коэффициент наполнения отдельных цилиндров оказывается неодинаковым. Кроме того, неодинаковое наполнение цилиндров двигателя воздухом сопровождается неодинаковым наполнением цилиндров горючей смесью. Это объясняется тем, что при падающем потоке горючей смеси на некоторых режимах работы двигателя в средние цилиндры по инерции попадает несколько большее количество топлива. В итоге в этих цилиндрах горючая смесь часто оказывается более богатой, чем в крайних. На других скоростных и нагрузочных режимах обогащенными могут оказаться смеси в крайних цилиндрах из-за турбулентности воздушного потока. В конечном итоге это приводит к ухудшению экономических и мощностных показателей двигателя.

При установке же нескольких карбюраторов усложняется конструкция двигателя и регулировка самих карбюраторов. Для упрощения конструкции и большего удобства обслуживания вместо двух обычных однокамерных карбюраторов устанавливают один двухкамерный, имеющий две смесительные камеры с удвоенным числом жиклеров, диффузоров, дроссельных заслонок, систем и устройств, но одну поплавковую камеру и один воздушный патрубок.

При параллельном включении камер дроссельные заслонки конструктивно связаны одна с другой и одновременно увеличивают или уменьшают площадь для прохождения горючей смеси в обоих смесительных камерах, скорости воздуха в момент его встречи с топливом, вытекающем из распылителя, не повышаются, поэтому, по сравнению с однокамерным карбюратором, улучшения распыливания топлива не происходит, но горючая смесь по цилиндрам распределяется более равномерно и нет излишне большой разницы разрежений в диффузоре при работе двигателя с минимальными и максимальными расходами воздуха.

Двухкамерный карбюратор с последовательным включением камер работает как однокамерный, причем первичная камера работает на режиме малых нагрузок (регулируется на обеднённый состав смеси), вторичная включается на форсированных режимах и предназначена для обеспечения хороших динамических свойств автомобиля и высоких скоростей движения.

При выборе карбюратора необходимо обратить внимание на следующие требования:

- карбюратор должен обеспечивать точное дозирование топлива, проходящего из поплавковой камеры через жиклеры в цилиндры двигателя;

- карбюратор должен обеспечивать возможно более высокое паросодержание горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя;

- полная автоматичность работы карбюратора, технологичность и простота конструкции, удобство регулировки и монтажа.

Из предложенных монтажных схем для бензинового двигателя 4Ч 7,6/6,6 выбираем двухкамерный карбюратор с последовательным включением камер и одним общим трубопроводом (рис.1) [1].

4

Прототипом является карбюратор К-133А эмульсионного типа с падающим потоком, двухкамерный карбюратор с последовательным включением камер. Карбюратор имеет сбалансированную поплавковую камеру, подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры на выходе эмульсии топлива с воздухом из системы холостого хода. В карбюраторе имеются две главные дозирующие системы, переходная система и система холостого хода с электромагнитным запорным клапаном первой камеры, переходная система второй камеры, эконостат, экономайзер мощностных режимов, диафрагменный ускорительный насос, диафрагменное пусковое устройство. Кроме того, электромагнитный запорный клапан и концевой выключатель регулировочного винта количества смеси холостого хода карбюратора в комплекте с электронным блоком управления и соединяющими их электрическими проводами составляют экономайзер принудительного холостого хода.

 

Рис.1 Монтажная схема двухкамерного карбюратора

Карбюратор устанавливается на впускную трубу на четыре шпильки и крепится гайками. Блокировка второй камеры имеет рычаг со штифтом и пружиной, установленный на рычаге привода дроссельных заслонок шарнирно. Если полностью не открыта воздушная заслонка, блокировка не допускает открывания дроссельной заслонки второй камеры, исключая возможность работы второй камеры. Привод управления дроссельными и воздушной заслонками тросовый. Дроссельные заслонки открываются педалью в салоне кузова. Верхний конец рычага педали соединяется тросом с сектором управления дроссельными заслонками. Трос помещается в оболочке. Воздушная заслонка карбюратора управляется рукояткой, расположенной под панелью приборов в салоне.

Выбор карбюратора с падающим потоком объясняется желанием создать максимум удобств при монтажных и регулировочных работах, и несколько повысить мощность двигателя.

Обоснование выбора всех систем и компенсационных устройств состава горючей смеси:

а) Главная дозирующая система карбюратора (ГДС) – это элементарный карбюратор, оснащенный корректирующим устройством, данная система функционирует на всех режимах работы двигателя и определяет эффективность его рабочего процесса, долговечность, экономичность и токсичность. По способу компенсации состава горючей смеси корректирующие устройства ГДС могут быть:

- с механической регулировкой проходного сечения главного топливного жиклера;

- с несколькими топливными жиклерами автоматически последовательно включающимися в работу;

- с автоматически изменяющимся сечением диффузора;

- с пневматическим торможением топлива (с уменьшением разряжения у главного топливного жиклера).

Для данного карбюратора выбираем систему компенсации смеси с уменьшением разряжения у главного топливного жиклера, так как она обеспечивает простоту устройства, компактность, высокую надёжность и хорошее распыливание топлива.

б) Эконостат служит для коррекции характеристики состава смеси ГДС при высоких скоростях воздушного потока, соответствующих режимам полных нагрузок при средней и высокой частоте вращения коленчатого вала. Применение эконостата обусловлено необходимостью предотвратить переобеднение смеси из-за слишком интенсивной перекомпенсации, дает возможность обеспечить заданную степень обогащения при переходе на мощностную регулировку без экономайзера.

в) Устройство холостого хода, необходимо для получения смеси, обеспечивающей устойчивую работу двигателя на режиме холостого хода (когда дроссельная заслонка почти полностью закрыта).

г) Пусковое устройство – устройство, которое подает сильно обогащенную смесь для надёжного пуска двигателя.

Рис. 2. Топливный насос: 1 — крышка; 2 — фильтр; 3 — пробка седла впускного клапана; 4 — впускной клапан; 5 — верхняя часть корпуса; 6 — верхняя чашечка диафрагмы; 7 — внутренняя дистанционная прокладка; 8 — диафрагма; 9 — нижняя чашечка диафрагмы; 10 — рычаг; 11 — пружина рычага; 12 — шток; 13 — нижняя часть корпуса; 14 — балансир; 15 — эксцентрик; 16 — ось рычага и балансира; 17 —рычаг привода; 18 — прокладки; 19 — регулировочная прокладка; 20 — направляющая штанги привода насоса; 21 — штанга; 22 — проставка; 23 — дистанционная прокладка; 24 — пробки седла нагнетающего клапана; 25—

нагнетающий клапан; А — конец рабочего хода; Б — начало рабочего хода

Рис. 3. Общий вид однокамерного карбюратора:

а — карбюратор К-133 (вид со стороны микровыключателя); б — карбюратор К-133 (вид со стороны трубки

рециркуляции топлива); в — карбюратор К-133А (вид на регулировочные винты);1 — телескопическая тяга воздушной заслонки; 2 — винт регулировки автономной системы холостого хода(АСХХ); 3 — штуцер подвода разрежения к электромагнитному клапану; 4 — штуцер к вакуумному регулятору распределителя зажигания; 5 — экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ); 6 — трубка подвода разрежения к клапану экономайзера автономной системы холостого хода (АСХХ); 7 — винт эксплуатационной регулировки АСХХ; 8 — упорный рычаг дроссельной заслонки; 9—рычаг привода дроссельной заслонки; 10 —нижний рычаг воздушной заслонки; 11 — рычаг привода микровыключателя; 12 — жесткая тяга воздушной заслонки; 13 — пробка топливного жиклера системы холостого хода; 14 — микровыключатель; 15—кронштейн оболочки троса привода воздушной заслонки; 16 — пробка воздушного жиклера главной системы; 17 — пробка фильтра; 18 — винт крепления троса привода воздушной заслонки; 19 — рычаг с осью воздушной заслонки; 20 — рычаг привода воздушной заслонки; 21 — трубка рециркуляции топлива из карбюратора в топливный бак; 22 — пробка главного топливного жиклера; 23 — штуцер подвода топлива.

 

Рис.4 . Схема однокамерного карбюратора: а—карбюратор К-133; б—система холостого хода карбюратора

К-133А;1 — крышка поплавковой камеры, 2 — ускорительный насос, 3 — распылитель; 4 — топливоподводящий винт; 5 — воздушная заслонка; 6 —малый диффузор с распылителем; 7 — большой диффузор; 8 — пробка; 9— эмульсионная трубка; 10 — воздушный жиклер главной системы; 11 — топливный жиклер холостого хода;12 — воздушный жиклер холостого хода; 13 — топливный жиклер главной системы; 14 — топливный фильтр;15 — топливный клапан: 16 — корпус поплавковой камеры; 17 — поплавок; 18 — пробка; 19 —регулировочный винт автономной системы холостого хода (АСХХ); 20 — вентиляционный штуцер; 21 —электромагнитный клапан включения системы экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ); 22 —эксплуатационный винт регулировки холостого хода; 23 — экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ); 24 — клапан системы ЭПХХ; 25 — распылитель АСХХ; 26 — выходное отверстие системы холостого хода; 27 — дроссельная заслонка; 28 — корпус смесительной камеры; 29 — штуцер в смесительной камере от электромагнитного клапана; 30 — обратный клапан; 31 — клапан экономайзера; 32 — шток клапана экономайзера с пружиной; 33 — шток привода ускорительного насоса; 34 — вентиляционный канал; 35 — электронный блок управления; 36 — катушка зажигания; 37 — прерыватель-распределитель: 38 — кронштейн; 39 — микровыключатель; 40 — винты крепления микровыключателя; 41 — рычаг привода микровыключателя; 42 — приводной рычаг: 43 — рычаг дроссельной заслонки:А, Б, Д— поддиафрагменные полости; В — наддиафрагменная полость;

Г = 0,3...1,4 мм — зазор между рычага

Расчет карбюратора.

Представим имеющиеся исходные данные в виде таблицы 1.

Таблица 1.

Наименование	Единица измерения	Значение
1.Рабочий объём, iVh'	см3
2.Число цилиндров, i	-
3.Диаметр, D	мм
4.Ход поршня, S	мм
5.Удельный расход топлива на номинальном режиме, ge	кг/кВт∙ч	0,386
6.Номинальная частота вращения, nN	мин-1
7. Коэффициент наполнения ηv при nN	-	0,827
8. Плотность воздуха, ρв	кг/ м3	1,189
9. Плотность топлива, ρт	кг/ м3
10.Номинальная мощность Nе	кВт	29,4
11. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, l0	кг (возд)/кг (топл)	14,957

1.2.1. Расчет диффузоров и смесительной камеры.

Теоретическую скорость воздуха при n_N = 4200 мин^-1 принимаем равной .

Тогда разряжение в диффузоре при :

.

Действительная скорость воздуха в диффузоре:

,

где определяется при (L_ж/d_ж=2) [1].

Действительный секундный расход воздуха через диффузор:

- в случае однодиффузорной схемы карбюратора.

Известно, что в малый диффузор при двухдиффузорном канале поступает 15…20% всего расхода воздуха с большими скоростями [1]; если примем, что поступает 18,5%, то через малый диффузор проходит:

.

Тогда диаметр малого диффузора:

.

Зададим скорость воздуха в большом диффузоре, которая согласно статистическим данным в 1,5…3 раза ниже скорости воздуха в малом диффузоре [1].

Примем , тогда разряжение в большом диффузоре составит:

.

Тогда диаметр большого диффузора:

.

Для числа цилиндров диаметр смесительной камеры:

.

По статистическим данным [1]:

, в нашем случае ;

, в нашем случае .

Окончательно принимаем .