Карбюраторы. Принцип действия простейшего карбюратора
Процесс приготовления горючей смеси из топлива и воздуха вне цилиндра двигателя называется карбюрацией. Прибор, осуществляющий этот процесс, называется карбюратором.
Карбюраторы могут быть трех типов: испарительный, впрыскивающий и поплавковый всасывающий. Испарительные карбюраторы предназначены для работы на легкоиспаряющемся топливе. Воздух, проходя над поверхностью топлива, насыщается его парами и образует горючую смесь.
Впрыскивающий (или мембранный) карбюратор имеет довольно сложную конструкцию состоящий из двух , поделенных первой мембраной, топливных камер высокого и низкого давления соответственно, а также из двух воздушных камер – высокого и низкого давления, разделенными второй мембраной. Под действие разности давлений, эластичная мембрана прогибается и топливо через бензонасос поступает в топливную камеру.
Наибольшее распространение получили поплавковые всасывающие карбюраторы со всасыванием топлива при разрежении, возникающем в суженной части воздушного канала карбюратора – диффузоре вследствие местного повышения скорости потока воздуха.
В корпусе простейшего карбюратора размещены поплавковая камера 6 и смесительная 1 камера. Поплавок 8, действующий на игольчатый клапан7, поддерживает в поплавковой камере постоянный уровень топлива. Отверстие 5 сообщает поплавковую камеру с атмосферой.
Рис. Схема устройства и работы простейшего карбюратора
1 – смесительная камера, 2 – диффузор, 3 – воздушный патрубок, 4 – распылитель, 5 – воздушное отверстие поплавковой камеры, 6 – поплавковая камера, 7 – игольчатый клапан, 8 – поплавок, 9 – жиклер, 10 – дроссель, 11 – впускной трубопровод двигателя. , 12 – рычаг дросселя.
В верхней части смесительной камеры расположен входной воздушный патрубок3, в средней установлен диффузор2, имеющий суженное проходное сечение (горловину), а в нижней части (выходном патрубке) – заслонка 10, называемая дросселем, укрепленная на валике, пропущенном через отверстия в стенках смесительной камеры. При помощи рычага 12 на наружном конце валика дросселя, дроссель можно повернуть в требуемое положение. Выходной патрубок смесительной камеры соединен с впускным трубопроводом 11 двигателя посредством фланца.
Полость поплавковой камеры сообщена с распылителем 4, выведенным в горловину диффузора, жиклером 9, имеющим калиброванное отверстие. Между поплавковой камерой и диффузором создается перепад давлений (атмосферное и ниже атмосферного), благодаря чему топливо поднимается по распылителю, выходит из него, распыливается, перемешивается с воздухом, частично испаряется и в виде горючей смеси поступает в цилиндры двигателя через выпускной клапан. Верхний срез распылителя расположен выше уровня топлива в поплавковой камере.
Дроссельная заслонка 10 служит для регулирования количества смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и мощности, развиваемой двигателем. Простейший карбюратор может обеспечивать приготовление смеси необходимого состава только при одном установившемся режиме, т.е. при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя и открытой дроссельной заслонке. Во время работы двигателя атмосферный воздух, поступающий в цилиндры при тактах впуска, проходит через смесительную камеру, в которой, как и в цилиндрах, образуется разрежение (равное разности давлений атмосферного и в смесительной камере). Известно, что при движении в суженном участке снижается, а скорость повышается. Поэтому наибольшее разрежение, следовательно, и максимальная скорость потока воздуха создаются в горловине диффузора. Процесс приготовления горючей смеси, начавшийся в карбюраторе, продолжается во впускном трубопроводе, а также в цилиндрах двигателя во время тактов впуска и сжатия.
Состав приготовляемой карбюратором горючей смеси зависит от величины проходного сечения калиброванного отверстия жиклера 9. Чем больше отверстие, тем больше жиклер пропускает топлива к распылителю и богаче образуется смесь. Количество поступающей в цилиндры смеси регулируют дросселем 10. Разрежение в диффузоре должно возрастать по мере увеличения открытия дросселя и числа оборотов вала двигателя. Площадь сечения отверстия подбирают таким образом, чтобы:
– При неполном открытии дроссельной заслонки и на малых оборотах коленчатого вала скорости воздуха были не ниже 50 м\с. Чтобы было достаточное распыление топлива и не было увеличения расхода топлива,
– На больших числах оборотов и при полном открытии дроссельной заслонки, скорость не превышала 120 м/с, так как при больших скоростях заметно понижается мощность двигателя.
До сих пор не получилось совместить эти два требования вместе, поэтому площадь сечения отверстия горловины диффузора подбирают так, чтобы разрежения в ней на больших числах оборотов не превосходили 9.81 КПа.
Когда двигатель работает на холостом ходу и малых оборотах коленчатого вала, в двигатель поступает наименьшее количество горючей смеси. Разрежений в диффузоре практически нет, а разрежение за дроссельной заслонкой достигает наибольших значений, численно равных 49.05 КПа. На малых оборотах холостого хода такой карбюратор приготовляет слишком бедную смесь, вследствие того, что дроссель почти полностью закрыт и, хотя и в цилиндрах образуется сильное разрежение, величина его в диффузоре недостаточна для получения требующейся для работы на этом режиме обогащенной смеси.
По мере открытия дросселя и перехода от малых оборотов холостого хода к работе под нагрузкой, простейший карбюратор обогащает смесь, потому что при увеличении разрежения в смесительной камере количество протекающего через жиклер топлива возрастает быстрее, чем количество проходящего через диффузор воздуха, в связи с различием физических свойств топлива и воздуха. Хотя при неполной нагрузке двигателя, желательно, некоторое обеднение смеси. Только при полной нагрузке двигателя требуется обогащенная смесь.
Простейший карбюратор не может обеспечить хорошую мощность у двигателя и быстрое увеличение числа оборотов, т.к. во время резкого открытия дроссельной заслонки, горючая смесь, приготовленная простейшим карбюратором, обедняется, т. к. уменьшается разрежение на впускном трубопроводе, часть паров топлива осаживается на стенках трубопровода в виде конденсата и не попадает в цилиндры.
В условиях эксплуатации двигатели работают с переменным режимом. Поэтому на них устанавливают более сложные карбюраторы, дополненные устройствами и приспособлениями, обеспечивающими приготовление горючей смеси необходимого состава на разных режимах работы. Например, при пуске они готовят богатую смесь для получения наибольшей мощности двигателя, при полной его загрузке и при холостом ходе образуется обогащенная смесь, а при средних нагрузках – обедненная. Чтобы получить на всех режимах работы двигателя горючую смесь требуемого состава, в карбюраторах, устанавливаемых на современных автомобильных двигателях, предусматривают пусковое устройство, систему холостого хода, главную дозирующую систему, ускорительный насос и экономайзер. Кроме того, карбюратор должен обеспечивать минимальную токсичность отработавших газов.
Автомобильный карбюратор. Устройство достаточно сложное, так как двигатель автомобиля работает в меняющихся условиях, соответственно меняются и режимы его работы.
На автомобилях устанавливаются двухкамерные карбюраторы с падающим потоком.
Рис. Автомобильный карбюратор.
1 – клапан, 2 и 15 воздушная и две дроссельные заслонки, 3 и 4 – малый и большой диффузоры, 5 – винт регулировки количества смеси, 6 – крышка поплавковой камеры, 7 – сетчатый фильтр, 8 – игольчатый клапан, 9 – ось поплавка, 10 – рычажок поплавка, 11 – поплавок, 12 – пробка, 13 – ось дроссельных заслонок, 14 – корпус смесительных камер, 16 – корпус поплавковой камеры, 17 – мембрана.
Конец ознакомительного фрагмента.