Конструкция и работа системы питания бензинового двигателя

Воздушный фильтр, приведенный на рис. 6, б, имеет терморегулятор. Корпус 22 и крышка 7 фильтра — стальные, штампованные. В корпусе размещен картонный фильтрующий элемент 19 с наружным слоем синтетической ваты для предварительной очистки воздуха, увеличивающий пылеемкость фильтра. Фильтрующий элемент плотно прижимается к корпусу крышкой, которая крепится к корпусу на шпильке 20 гайкой и четырьмя защелками 21. Шпилька установлена в кронштейне, приваренном к корпусу. Герметичность крышки с корпусом обеспечивается уплотнительной прокладкой 18. Корпус фильтра устанавливается на карбюраторе и крепится к нему через пластину 23 и резиновую прокладку 24 на четырех шпильках самоконтрящимися гайками. Корпус снизу имеет патрубок для отсоса картерных газов, а сбоку — патрубок 16 забора воздуха, на котором стяжным болтом закреплен терморегулятор 13. Терморегулятор обеспечивает постоянную подачу в воздушный фильтр подогретого до температуры 25... 35 °С воздуха. Он имеет пластмассовый корпус с патрубком 12 подвода холодного воздуха и патрубком 11 со шлангом 14 подвода теплого воздуха. Внутри терморегулятора находится заслонка 25 с приводом от термосилового элемента 15, который позволяет автоматически поддерживать требуемую температуру воздуха, поступающего в воздушный фильтр.

Рис. 6. Воздушные  фильтры:

о — без терморегулятора; б — с терморегулятором; 1, 22 — корпуса; 2, 10, 11, 12, 16 — патрубки; 3, 19 — фильтрующие элементы; 4 — обкладка-предочиститель; 5— фильтр; 6, 18, 24— прокладки; 7, 17— крышки; 8— перегородка; 9 – ось; 13 — терморегулятор; 14 — шланг; 15 — термосиловой элемент; 20 — шпилька; 21 — защелка; 23 — пластина; 25 — заслонка

При температуре  воздуха ниже 25 °С заслонка перекрывает патрубок 12 подвода холодного воздуха, и в фильтр поступает через патрубок 11 теплый воздух из зоны выпускного трубопровода двигателя. При температуре воздуха более 35 °С заслонка перекрывает патрубок 11, и через патрубок 12 поступает холодный воздух из подкапотного пространства двигателя. Промежуточные положения заслонки терморегулятора обеспечиваютподачу смеси теплого и холодного воздуха, что способствует лучшему смесеобразованию, более полному сгоранию смеси и, как следствие, снижению токсичности отработавших газов и уменьшению расхода топлива.

Воздушный фильтр сухого типа со сменным бумажным фильтрующим  элементом показан на рис. 7. Фильтр состоит из корпуса 6, крышки 5 и фильтрующего бумажного элемента 7 цилиндрической формы. Пластмассовый корпус фильтра имеет патрубок 8, через который соединяется резиновым гофрированным шлангом с воздухозаборником карбюратора. В пластмассовой крышке корпуса фильтра установлено спецустройство 4 с заслонкой 3, в зависимости от расположения которой обеспечивается сезонная регулировка температуры поступающего в двигатель воздуха. Летом заслонку устанавливают в нижнее положение, перекрывая патрубок 1, и в двигатель поступает холодный воздух. Зимой заслонку устанавливают в верхнее положение, перекрывая патрубок 2, и в двигатель поступает теплый воздух.

Карбюратор  служит для приготовления горючей смеси (бензина с воздухом) в количествах и по составу, соответствующих всем режимам работы двигателя.

Карбюратор устанавливается  на впускном трубопроводе двигателя.

Простейший карбюратор (рис. 8) состоит из поплавковой камеры 8 с поплавком 9 и игольчатым клапаном 10 и смесительной камеры, в которой находятся диффузор 3, распылитель 4 с жиклером 7 и дроссельная заслонка 5.

Поплавковая камера содержит бензин, необходимый для  приготовления горючей смеси. Поплавок с игольчатым клапаном поддерживают бензин в поплавковой камере и  распылителе на Постоянном уровне —  на 1...1,5 мм ниже конца распылителя. Такой  уровень обеспечивает хорошее высасывание  бензина и устраняет вытекание  топлива из распылителя при неработающем двигателе.

Если уровень  бензина понижается, то поплавок с  клапаном опускаются и бензин поступает  в поплавковую камеру. Если уровень  бензина достиг нормального, поплавок всплывает и клапан закрывает  доступ бензина в поплавковую  камеру.

Распылитель подает бензин в центр смесительной камеры карбюратора. Распылитель представляет собой трубку, которая входит в  смесительную камеру и через жиклер сообщается с поплавковой камерой.

Жиклер пропускает определенное количество бензина, который  поступает в распылитель. Жиклер представляет собой пробку с калиброванным  отверстием.

Смесительная  камера служит для смешивания бензина  с воздухом. Смесительная камера представляет собой патрубок, один конец которого связан с впускным трубопроводом  двигателя, а другой — с воздушным  фильтром.

Диффузор служит для увеличения скорости потока воздуха  в центре смесительной камеры. Он создает  вакуум у конца распылителя. Диффузор представляет собой патрубок, суженный внутри.

Дроссельная заслонка регулирует количество горючей смеси, поступающей из карбюратора в  цилиндры двигателя.

Карбюратор работает следующим образом.

При тактах впуска в смесительную камеру 6 поступает воздух. В диффузоре 3 скорость воздуха возрастает, и у конца распылителя 4 образуется вакуум. Вследствие этого бензин высасывается из распылителя и перемешивается с воздухом. Образовавшаяся горючая смесь поступает в цилиндры 12 двигателя через впускной трубопровод П.

При работе двигателя  водитель автомобиля управляет дроссельной  заслонкой 5. Управление производится из кабины с помощью педали. Дроссельная  заслонка устанавливается в различные  положения в зависимости от требуемой  нагрузки на двигатель. В соответствии с положением дроссельной заслонки в цилиндры двигателя поступает  различное количество горючей смеси.

Рис. 8. Схема  устройства и работы простейшего  карбюратора:

1 — топливопровод; 2 — отверстие связи с воздухом; 3 — диффузор; 4 — распылитель; 5 — заслонка; 6 — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 — поплавок; 10 — клапан; 11 — трубопровод; 12 — цилиндр двигателя

В результате двигатель  развивает разную мощность, а автомобиль движется с различными скоростями.

Двигатель автомобиля имеет следующие пять режимов  работы: пуск, холостой ход, средние (частичные) нагрузки, резкий переход со средней  нагрузки на полную и полная нагрузка.

На каждом режиме работы в цилиндры двигателя должна поступать горючая смесь в  разном количестве и различного по составу качества. Только в этом случае двигатель будет работать устойчиво и иметь наилучшие показатели по мощности и экономичности.

На всех указанных  режимах работы двигателя простейший карбюратор не может обеспечить двигатель  горючей смесью необходимого качества и в требуемом количестве. Поэтому  простейший карбюратор оборудуется  дополнительными устройствами, которые  обеспечивают нормальную работу двигателя  на всех режимах.

К основным дополнительным устройствам карбюратора относятся  пусковое устройство (воздушная заслонка), система холостого хода, главное  дозирующее устройство, ускорительный  насос и экономайзер.

Пусковое устройство обеспечивает поступление топлива  из распылителя в количестве, необходимом  для пуска двигателя.

Система холостого  хода обеспечивает работу двигателя  без нагрузки при малой частоте  вращения коленчатого вала двигателя.

Главное дозирующее устройство обеспечивает работу двигателя  при частичных (средних) нагрузках  двигателя.

Ускорительный насос служит для автоматического обогащения горючей смеси при резком переходе с частичной нагрузки на полную с целью быстрого повышения мощности двигателя,

Экономайзер служит для автоматического обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя.

Конструкция и  работа дополнительных устройств карбюратора  рассмотрены ниже.

На двигателях автомобилей применяют двухкамерные балансированные карбюраторы с падающим потоком смеси. Карбюраторы имеют две смесительные камеры, которые включаются в работу последовательно — сначала основная камера (первичная), а при увеличении нагрузки двигателя — дополнительная камера (вторичная). Это позволяет повысить мощность двигателей в результате лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам двигателей. Поток горючей смеси в камерах карбюраторов движется сверху вниз, что улучшает наполнение цилиндров смесью. Поплавковая камера карбюраторов балансированная (уравновешенная), так как она связана с атмосферой через воздушный фильтр. Это обеспечивает приготовление карбюраторами горючей смеси, не зависящей по своему составу от степени засорения воздушного фильтра. Поплавковая камера находится в передней части карбюраторов (по ходу автомобиля), что исключает переобогащение горючей смеси при торможении и повышает уровень топлива в распылителях при движении на подъемах для обогащения горючей смеси и увеличения мощности двигателей.

Карбюратор автомобиля обычно состоит из трех основных частей: корпуса, крышки и корпуса дроссельных  заслонок. В них размещены все  системы и устройства карбюратора, обеспечивающие приготовление горючей  смеси при различных режимах  работы двигателя и снижающие  токсичность отработавших газов.

Рассмотрим конструкцию  современного карбюратора (рис. 9). В  корпусе 43 и крышке 44 размещены поплавковая камера 16 с поплавком 24и игольчатым клапаном 17, первичная I и вторичная II смесительные камеры, а также системы и устройства, обеспечивающие приготовление горючей смеси.

Рис. 9. Схема  карбюратора:

I, II — смесительные  камеры; 1 — пневмоэлемент; 2 — шток; 3 — канал; 4, 10, 17, 23, 40 — клапаны; 5, 22, 25, 26, 28, 38 – топливные жиклеры; 6, 7, 14, 15 — воздушные жиклеры; 8, 30, 32 — заслонки; 9, 11, 12, 13 – распылители; 16 — поплавковая камера; 18, 20, 36, 37 — патрубки; 19 — фильтр; 21 — экономайзер; 24 — поплавок; 27, 39 — трубки; 29, 33 – отверстия; 31 — щель; 34 — блок подогрева; 35 — винт; 41 — диафрагма; 42 — рычаг; 43 — корпус; 44 — крышка

Карбюратор оборудован: блоком подогрева 34, через который циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя; системой отсоса картерных газов, включающей патрубок 36 и калиброванное отверстие; системой обратного слива части топлива из карбюратора в топливный бак, включающей патрубок 18 и калиброванное отверстие. Он имеет блокировку вторичной камеры. Блокировка не допускает открывания дроссельной заслонки вторичной камеры на любом режиме работы двигателя, если воздушная заслонка не открыта полностью. Этим исключается работа вторичной камеры при непрогретом двигателе. Топливо поступает в карбюратор через патрубок 20 и фильтр 19, а через патрубок 37 карбюратор связан с вакуумным регулятором зажигания.

Главная дозирующая система приготовляет обедненную горючую  смесь (на 1кг бензина приходится до 16,5 кг воздуха) при работе двигателя  на средних (частичных) нагрузках. Приготовленная смесь в разном количестве по составу  близка к экономичной во всем диапазоне средних нагрузок, величина которых составляет до 85 % от полной нагрузки двигателя. Только при таком приготовлении горючей смеси карбюратором двигатель работает наиболее экономично.

Главные дозирующие системы первичной и вторичной  камер включают в себя главные  топливные жиклеры 38 и 28, эмульсионные колодцы с эмульсионными трубками 39 и 27, главные воздушные жиклеры 6 и 14, распылители 9 и 12. При открывании дроссельной заслонки 32 первичной камеры топливо из поплавковой камеры 16 через главный топливный жиклер 38 поступает в эмульсионный колодец. В нем топливо смешивается с воздухом, выходящим из отверстий эмульсионной трубки 39, в которые воздух поступает через главный воздушный жиклер 6. Эмульсия через распылитель 9 поступает в малый и большой диффузоры первичной камеры и перемешивается с воздухом, проходящим через диффузоры, где и образуется горючая смесь. Главная дозирующая система вторичной камеры работает аналогично главной дозирующей системе первичной камеры. Дроссельная заслонка 30 вторичной камеры связана механически с дроссельной заслонкой 32 первичной камеры таким образом, что начинает открываться, когда Дроссельная заслонка первичной камеры будет открыта на 2/3 своей величины.

Дроссельные заслонки имеют механический (тросовый) привод от педали управления, расположенной  в салоне автомобиля. Количество горючей  смеси, поступающей в цилиндры двигателя, регулируется величиной открытия дроссельных  заслонок. На режимах средних нагрузок работает главным образом первичная  камера карбюратора, обеспечивающая работу двигателя в широком диапазоне  частичных нагрузок.

Пусковое устройство обеспечивает приготовление богатой  горючей смеси (на 1 кг бензина приходится менее 13 кг воздуха) при пуске холодного  двигателя. В цилиндры двигателя  горючая смесь поступает в  большом количестве, чтобы даже при  холодном двигателе легкие фракции  бензина испарялись в количестве, необходимом для пуска двигателя.

Пусковое устройство состоит из воздушной заслонки 8 и связанного с ней пневматического элемента 1. Воздушная заслонка через шток 2 соединена с диафрагмой пневматического элемента и находится под воздействием возвратной пружины. При пуске холодного двигателя дроссельная заслонка 32 первичной камеры приоткрывается. При этом возвратная пружина, воздействуя на рычаг оси воздушной заслонки, удерживает ее в закрытом положении. Количество воздуха, поступающего в первичную камеру, уменьшается, вакуум в диффузорах возрастает, и топливо, вытекая из распылителя 9, обеспечивает образование горючей смеси. При первых вспышках и последующей работе двигателя на холостом ходу разрежение из-под дроссельной заслонки 32 передается по каналу 3 в пневматический элемент 1. Его диафрагма прогибается, и шток 2 приоткрывает воздушную заслонку, обеспечивая доступ необходимого количества воздуха, а возвратная пружина воздушной заслонки растягивается. Следовательно, при пуске холодного двигателя и его прогреве воздушная заслонка автоматически устанавливается в положение, исключающее чрезмерное обогащение или обеднение горючей смеси. По мере прогрева двигателя воздушная заслонка открывается полностью через тросовый привод рукояткой управления пусковым устройством, находящейся под панелью приборов.

Система холостого  хода готовит обогащенную горючую  смесь (на 1 кг бензина приходится до 13 кг воздуха). При работе двигателя  на холостом ходу в цилиндры двигателя  поступает обогащенная смесь  в небольшом количестве, чтобы  двигатель работал устойчиво.

Система холостого  хода включает в себя: топливный  канал, берущий начало из эмульсионного  колодца первичной камеры; топливный  жиклер 5; воздушный жиклер 7; эмульсионный канал; винт качества (состава) смеси 35; винт количества смеси; выходное отверстие 33. На режиме холостого хода дроссельная заслонка 32 приоткрыта. При этом переходная щель 31 системы холостого хода находится над верхней кромкой дроссельной заслонки. Воздушная заслонка открыта полностью. Под действием вакуума топливо из эмульсионного колодца через канал поступает к топливному жиклеру 5 холостого хода, где перемешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 7 холостого хода. Полученная эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через переходную щель 31, и выходит под дроссельную заслонку 32 через отверстие 33. Щель 31, расположенная над дроссельной заслонкой, обеспечивает поступление эмульсии под дроссельную заслонку для плавного перехода двигателя с холостого хода на частичные нагрузки. При работе двигателя на холостом ходу качество смеси регулируется винтом 35, а количество — винтом количества смеси, при завертывании которого дроссельная заслонка приоткрывается. При выключении зажигания отключается электромагнитный клапан 4. Его игла под действием пружины запирает топливный жиклер 5 и исключает работу системы холостого хода при выключенном зажигании. Систему холостого хода имеет первичная камера карбюратора, а вторичная камера снабжена переходной системой.