Чем регулируется поступление горючей смеси в цилиндры двигателя

устройство для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания и выпуска отработавших газов

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройству для подачи топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить экономичность, удельную мощность и снизить токсичность двигателя. Устройство для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания и выпуска отработавших газов включает смесеобразующее устройство, систему впуска горючей смеси в цилиндры с дроссельной заслонкой и систему выпуска отработавших газов из цилиндров, головку цилиндров с впускными и выпускными клапанами. Система впуска выполнена в виде единой трубы, выходное отверстие которой совмещено с отверстием, образованным в головке цилиндров в промежутке между впускными клапанами второго и третьего цилиндров, и плавно разветвляющейся вправо и влево в симметричные каналы, сообщающиеся с патрубками впускных клапанов. Верхние части головок впускных и выпускных клапанов имеют форму усеченных конусов, а нижняя — форму сжатых полуэллипсоидов вращения. Причем система впуска снабжена установленным внутри впускной трубы между головкой цилиндров и дроссельной заслонкой вихреобразующим гомогенизирующим приспособлением, состоящим из закрученных пластинок. Одна часть пластинок расположена вверху, а другая — внизу впускной трубы, и эти части отделены от пластинок, расположенных в центральной части разделительными пластинами. Каждая из этих частей разделена перегородками на четыре секции, три из которых расположены по стенке впускной трубы, а четвертая — размещена между тремя секциями и разделительной пластиной. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения

1. Устройство для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания и выпуска отработавших газов, включающее смесеобразующее устройство, систему впуска горючей смеси в цилиндр с дроссельной заслонкой и систему выпуска отработавших газов из цилиндров, головку цилиндров с впускными и выпускными клапанами, отличающееся тем, что система впуска выполнена в виде единой трубы, выходное отверстие которой совмещено с отверстием, образованным в головке цилиндров в промежутке между впускными клапанами второго и третьего цилиндров, и плавно разветвляющейся вправо и влево в симметричные каналы, сообщающиеся с патрубками впускных клапанов, при этом верхние части головок впускных и выпускных клапанов имеют форму усеченных конусов, а нижняя форму сжатых полуэлипсоидов вращения, причем система впуска снабжена установленным внутри впускной трубы между головкой цилиндров и дроссельной заслонкой вихреобразующим гомогенизирующим приспособлением, состоящим из закрученных пластинок, одна часть которых расположена сверху, а другая — внизу впускной трубы, и эти части отделены от пластинок, расположенных в центральной части разделительными пластинами, а каждая из этих частей разделена перегородками на четыре секции, три из которых расположены по стенке впускной трубы, а четвертая размещена между тремя секциями разделительной пластиной.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вихреобразуещее гомогенизирующее приспособление состоит из 1830 закрученных пластинок с шагом закрутки в 38 раз большим ширины пластинок.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к области двигателестроения, в частности к устройству для подачи топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Известны ДВС с распределительным впрыском топлива форсункой и впускной патрубок в непосредственной близости от впускного клапана (см. авт. свид. СССР №2075620, кл. F 02 М 35/10, 55/00, 61/16, опубл. 20.03.97 г.).

Известные системы топливоподачи хотя и позволяют обеспечить распыливание и смесеобразование на всех режимах работы двигателя, но полностью произвести испарение всего жидкого топлива для полного сгорания рабочей смеси в цилиндрах невозможно. Поэтому процесс сгорания происходит с замедлением, приводящим к неполному сгоранию рабочей смеси, тепловой баланс двигателя ухудшается, снижается мощность двигателя, в отработавших газах повышается содержание вредных веществ.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является известное устройство, включающее смесеобразющее устройство, систему впуска горючей смеси в цилиндры с дроссельной заслонкой и систему выпуска отработавших газов из цилиндров, головку цилиндров с впускными и выпускными клапанами (см. Двигатели внутреннего сгорания /Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1985 г.). Однако это устройство работает неэффективно, так как во впускном коллекторе происходит недостаточное перемешивание горючей смеси и образуемая топливная пленка с большой неравномерностью распределяется по цилиндрам двигателя, вследствие чего ухудшается процесс сгорания рабочей смеси.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности, удельной мощности и снижение токсичности двигателя за счет улучшения качества распыления топлива и увеличения цикловой подачи горючей смеси.

Указанная задача решается за счет того, что устройство впуска выполнено в виде единой трубы, выходное отверстие которой совмещено с отверстием, образованным в головке цилиндров в промежутке между впускными клапанами второго и третьего цилиндров и плавно разветвляющейся вправо и влево в симметричные каналы, сообщающиеся с патрубками впускных клапанов, при этом верхние части головок впускных и выпускных клапанов имеют форму усеченного конуса, а нижняя — форму сжатого полуэллипсоида вращения, причем устройство снабжено установленным внутри впускной трубы между головкой цилиндров и дроссельной заслонкой вихреобразующим гомогенизирующим приспособлением, выполненным в виде закрученных пластинок, которых может быть в количестве 18-30 шт. с шагом закрутки в 3-8 раз превышающим ширину пластинок, часть из которых расположены вверху, а другая — внизу впускной трубы и отделены от закрученных пластинок, расположенных в центральной части впускной трубы, разделительными пластинами, каждая из этих частей разделена перегородками на четыре секции, три из которых расположены по стенке впускной трубы, а четвертая размещена между тремя секциями и разделительной пластиной.

При этом достигается технический эффект, который заключается в том, что распыленное топливо перед дроссельной заслонкой превращается за ней в парообразное состояние, одновременно повышается однородность горючей смеси и увеличивается цикловая подача в цилиндры, что улучшает экономические, мощностные и экологические показатели ДВС.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена впускная труба с вихреобразующим и гомогенизирующим приспособлением и дроссельной заслонкой в разрезе; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — головка цилиндров с впускными и выпускными клапанами в разрезе.

Устройство для подачи горючей смеси в цилиндры содержит впускную трубу 1, дроссельную заслонку 2, форсунку 3, разделительные пластины 4, закрученные пластина 5, прикрепленные к впускной трубе 1, к разделительным пластинам 4 и перегородкам 6. Шаг закрутки пластинок 5 в 3-8 раз больше ширины пластинок. Для устойчивой работы двигателя на режиме холостого хода в системе предусмотрены перепускные устройства 7. Закрученные пластинки 5, разделительные пластины 4, перегородки 6, расположенные в нижней половине впускной трубы примыкают к дроссельной заслонке 2, а остальные размещены на расстоянии, равном радиусу заслонки. Вихреобразующее приспособление (фиг.2 сечение А-А) состоит из разделенных перегородками 6 нескольких секций: две секции (8 и 9), четыре секции (10), одна секция (11).

Клапаны (фиг.3) системы впуска горючей смеси во второй цилиндр и выпуска отработавших газов состоят из впускного патрубка 12, межклапанного канала 13, соединяющего входные окна второго и первого клапанов, впускного клапана 14 и головки 15 выпускного клапана 16 и головки 17 и выпускного патрубка 18. Верхние части головок впускных и выпускных клапанов имеют форму усеченного конуса, а нижняя — форму сжатого полуэллипсоида вращения.

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом. Поток воздуха, проходящий через трубопровод перед дроссельной заслонкой 2 образует горючую смесь путем смешивания воздуха с бензином, распыляемым форсункой. За дроссельной заслонкой 2 горючая смесь входит в вихреобразующее гомогенизирующее приспособление, установленное во впускной трубе 1, где образуется вихрь, мощность которого растет с уменьшением шага закрутки пластинок 5. Скорость потока значительно возрастает, поэтому распыливание и перемешивание топливовоздушной смеси в 10-15 раз интенсивнее, за счет использования гомогенизирующего приспособления.

При пуске и прогреве двигателя обогащенная горючая смесь пропускается с большой скоростью через секции 8 (фиг.2), что обеспечивает дополнительное распыление топлива. Процесс пуска облегчается, время прогрева двигателя сокращается при слабом обогащении горючей смеси. При работе на режимах холостого хода и частичных нагрузках на начальном этапе открытия дроссельной заслонки 2 подключаются также четыре секции 10. При работе двигателя на средних нагрузках добавляются секции 9. На близких к полной и при полной мощности двигателя в работу подключается секция 11. В предлагаемом приспособлении поперечное вихревое перемешивание потока представляет собой мелкомасштабную турбулизацию, которая обеспечивает полную испаряемость капель распыленного топлива форсункой и гомогенизацию топливовоздушной смеси, повышая ее однородность, а также обеспечивается направленность потока за счет интенсивной вихревой пульсации горючей смеси, подаваемой в цилиндры. Процесс сгорания интенсифицируется и происходит более полно, поэтому снижается в 1,5-2 раза токсичность отработавших газов.

Шаг закрутки пластинок выбран в 3-8 раз больше ширины пластинок потому, что это соотношение обеспечивает оптимальные аэродинамические характеристики, повышение турбулентности потока, способствующего усилению испарения топлива и перемешиванию горючей смеси. Для пластинок шириной 3, 4, 5 мм оптимальным является 3-5 — разовый шаг закрутки, для 6-9 мм — 6-8 — разовый шаг закрутки.

При величине шага закрутки менее 3-х раз, вначале увеличится аэродинамическое сопротивление, а далее пластина превратится в закрученный трубчатый канал. При величине шага закрутки пластинки более чем в 8 раз будет иметь место значительное ослабление турбулизации горючей смеси. На входе в блок цилиндров впускная труба 1 плавно разветвляется вправо для переменной подачи горючей смеси во второй, далее в первый цилиндр, а потом налево в третий и четвертый цилиндры.

После закрытия клапана четвертого цилиндра часть потока горючей смеси по инерции продолжает движение влево при одновременном движении большей части потока вправо. Такой же эффект проявляется и при закрытии клапана первого цилиндра. Таким образом, осуществляется в малой степени наддув в топливовоздушной смеси перед закрытыми клапанами. Для значительного увеличения подачи цикловой порции горючей смеси в цилиндры головки впускных и выпускных клапанов выполнены с малым аэродинамическим сопротивлением, при этом верхние части головок имеют форму усеченного конуса, а нижние форму сжатого полуэллипсоида вращения. При движении горючей смеси вдоль конусной поверхности головки впускного клапана и далее через открывающийся кольцевой зазор поток смеси охватывает поверхность головки частично вследствие эффекта Коанда и направляется вдоль оси цилиндра, преимущественно по пути, заданному внешней поверхностью сжатого полуэллипсоида вращения.

Предлагаемая форма головок, способствует более полному наполнению цилиндра горючей смесью, быстрому сгоранию, а также быстрому и полному освобождению от отработавших газов.

Ремонт системы питания двигателя автомобиля

1. Ремонт системы питания бензинового двигателя
2. Формирование бедной горючей смеси
3. Образование богатой горючей смеси
4. Увеличение расхода топлива
5. Течь топлива
6. Топливо не поступает в карбюратор
7. Проверка топливной магистрали на засор
8. Осмотр и ремонт топливного насоса
9. Осмотр сетчатого фильтра карбюратора
10. Ремонт карбюратора
11. Ремонт системы питания дизельного двигателя
12. Техническое обслуживание системы питания двигателя
13. И в заключение…

Система питания ДВС отвечает за подачу топлива из бака, и направлении ее через элементы очистки, формированию смеси, и равномерного распределения ее по цилиндрам мотора. Неполадки приводят к нарушению функционирования силового агрегата и даже к его поломке. В данной статье разберем какие бывают поломки, что является причиной, и как выполнять ремонт системы питания двигателя самостоятельно.

Ремонт системы питания бензинового двигателя

Самые распространенные неисправности системы питания бензинового двигателя с карбюратором являются:

• Прекращение поступления топлива в карбюратор;
• Формирование слишком обедненной и обогащенной смеси;
• Течь топлива;
• Затруднительно запустить ДВС;
• Перерасход топлива;
• Запах бензина в салоне и снаружи авто;
• Потеря мощности ДВС, нестабильная и неустойчивая его работа;
• Увеличение токсичности выбросов в любых режимах работы.

Чтобы не допустить появление таких неполадок, важно знать, что ведет к этому, и каким образом качественно выполнять ремонт системы питания двигателя.

Формирование бедной горючей смеси

Обедненная смесь имеет свои черты: мотор перегревается, временно теряет мощность, появляются «выстрелы» в карбюраторе.

Причины:

• Низкое давление топлива – поступает через форсунки меньше необходимого;
• Загрязненные форсунки. Происходит чаще всего из-за некачественного топлива;
• Подсос воздуха в выпускной коллектор;
• Мотор на обедненной смеси значительно теряет свою мощность, происходит это из-за долгого горения смеси, что приводит к понижению давления газов в цилиндрах мотора. Также случаются перегревания ДВС на такой смеси.

Воспользовавшись методом ручной подкачки горючего можно протестировать работу системы. Если проблем с этим нет, то проверяется на наличие подсоса воздуха. Необходимо запустить мотор и закрыть воздушную заслонку. Затем заглушить мотор и осмотреть внимательно места соединения карбюратора и выпускного трубопровода. При недостаточно плотных соединениях будут видны подтеки. Устраняется путем подтягивания гаек.

Если все с этим хорошо, система герметична, подтеков нет, проверяется уровень бензина в поплавковой камере, если нужно проводиться регулировка.

Производится осмотр жиклеров, при засорении продуваются воздухом.

Образование богатой горючей смеси

Нарушение состава смеси может привести к чрезмерному ее обогащению.

Формирование обогащенной топливной смеси проявляется в следующем:

• Черный дым из трубы;
• Перерасход бензина;
• Перегревания ДВС;
• Появление нагара в камере сгорания.

Что способствует возникновению богатой горючей смеси:

• Повышенное давление топлива. Проблема либо в бензонасосе, либо в регуляторе давления горючего, которая стоит на топливной рампе. Время открытия форсунок остается тем же, но из-за того, что давление повышается через них проходит больше топлива;
• Неисправность датчика массового расхода воздуха;
• Неисправен адсорбер. Не работает система улавливания паров бензина;
• Выход из строя форсунок. Форсунки не удерживают топливо под давлением, протекают;
• Забитый воздушный фильтр;
• Уровень горючего в поплавковой камере выше необходимого;
• Неполадки в работе воздушной заслонки;
• Повреждения диафрагм.

Проверка и ремонт системы питания двигателя в таком случае осуществляется путем осмотра поплавковой камеры. Необходимо осмотреть поплавковый механизм, если есть заклинивания – проблему устранить. Уменьшить уровень горючего до необходимых показателей. Обязательно выполняется осмотр клапана на герметичность. Все другие неполадки, которые приводят к формированию обогащенной смеси топлива можно устранить только ремонтом карбюратора.

Увеличение расхода топлива

Выход из строя карбюратора – одна из причин перерасхода. Обнаружить причину данной проблемы можно только путем осмотра и диагностики топливоподающих элементов системы питания двигателя.

Течь топлива

Подтеки появляются в случае:

• Наличия неплотных соединений;
• Повреждений топливной магистрали;
• Негерметичности диафрагм насоса.

Подтеки, особенно, если это бензин, нужно сразу же ликвидировать, это ведет не только к перерасходу, но и большая вероятность возникновения пожара в автомобиле.

Топливо не поступает в карбюратор

Ремонт системы питания двигателя необходим в ситуации, когда бензин не доходит до карбюратора. Происходит это, когда горючее не может пройти по трубкам из-за того, что забиты мусором топливопровода, насос неисправен, загрязнены фильтры очистки.

Проверка топливной магистрали на засор

Поиск причины этого, в данной ситуации, заключается в следующем:

1. Отсоединяется от карбюратора шланг подачи топлива.
2. Данный конец шланга необходимо поместить в какую-либо емкость.
3. Прокачать топливо с помощью рычага ручной подкачки, либо провернуть коленчатый вал стартером.

Если в результате данных действий топливо течет не с нужным напором, или не течет вообще, в таком случае необходимо прочистить топливную магистраль от мусора. Либо же имеется неисправность в насосе.

Проверку насоса для достоверности лучше выполнять как минимум 2 раза.

Если в результате ручной прокачки нет сопротивления на рычаге, и горючее не течет, в таком случае имеет место поломка топливного насоса. Если же сопротивление имеется, и оно значительное, то вероятнее всего засорена сама магистраль. Данная проблема решается путем продува. Сделать это можно специальным насосом или компрессором.

Для продувки топливной магистрали, первым делом надо отсоединить ее от насоса, а после этого продуть. Если сделать это не получается, даже под высоким давлением, ее придется заменить.

Помимо топливной магистрали может быть засорена топливоприемная трубка с сетчатым фильтром бака. Трубку нужно извлечь и прочистить. После очистки магистрали, рекомендуется промыть бак теплой водой, чтобы убрать в полной мере все загрязнения.

Если же, в результате проделанной работы засор не был обнаружен, либо устранен, а топливо, как и прежде не поступает, необходимо проверить на исправность насос.

Осмотр и ремонт топливного насоса

Выделяют самые распространенные проблемы:

• Разрыв диафрагмы;
• Выход из строя пружины диафрагмы;
• Износ рычага;
• Выход из строя пружин, держащих клапана;
• Повреждения корпуса бензонасоса.

Диагностика начинается с визуального осмотра. Первым делом необходимо осмотреть имеются ли подтеки горючего. Появится они могут, если есть повреждения корпуса, негерметичные соединения, поломка диафрагмы.

В случае, если подтеки выявлены в местах соединений трубок и частей насоса, то нужно подкрутить гайки. Далее снимается крышка, и производится очистка сетчатого фильтра.

При выходе из строя диафрагм будут наблюдаться подтеки через нижнее отверстие в корпусе, соответственно повышенный расход топлива, увеличение давления и уровня масла. Стоит учесть, что при таких неполадках топливный насос будет продолжать работать. Вышедшие из строя диафрагмы отремонтировать невозможно, их необходимо заменить на новые.

Осмотр сетчатого фильтра карбюратора

В ситуации, когда топливная магистраль не загрязнена, насос работает исправно, производится смотр сетчатого фильтра. При необходимости прочистить и продуть его воздухом.

Ремонт карбюратора

Надежность работы карбюратора достигается за счет выполнения:

• Регулярной очисткой и промывкой;
• Регулярной проверкой герметичности;

Чтобы выполнить ремонт карбюратора необходимо сначала демонтировать его. После этого выполняется разборка и чистка. Сжатым воздухом продуваются все детали. Поврежденные детали нужно обязательно заменить. Затем карбюратор собирается и монтируется на свое место.

Бывают ситуации, когда устранить неисправности карбюратора возможно и не снимая его с машины. Разбирается при этом он не полностью.

Ремонт системы питания дизельного двигателя

У автомобилей, оснащенных дизельным мотором, система питания функционирует совсем иначе, чем у карбюраторных авто. Работа ее заключается в подаче воздуха и нужных порций топлива в цилиндры силового агрегата.

Главнейшая задача системы питания дизельных двигателей в том, чтобы в нужный момент обеспечивать силовой агрегат рабочей смесью, преобразовывая энергию топлива в механическую энергию. В отличие от системы питания карбюраторного двигателя, формирование горючей топливной смеси происходит в самом цилиндре. Воздух и топливо поступают раздельно.

Питание дизельных моторов состоит их большого количество узлов, взаимосвязанных и отвечающих друг за друга. Чтобы не возникали сбои, нужно проводить своевременную диагностику и ремонт системы питания двигателя.

Неполадки в работе в системе питания дизельных автомобилей зависит от:

• ТНВД;
• Форсунок;
• Топливоподающего насоса;
• Фильтров.

На основании статистики нашего автосервиса, большего всего неисправности случаются в механизмах, которые работают под высоким давлением.

Признаки неполадок топливоподающей системы:

1. Затруднительный пуск мотора;
2. Неравномерная работа ДВС на любых режимах работы;
3. Дымность;
4. Стуки и посторонний шум в работе ДВС;
5. Снижение мощности;
6. Увеличение расхода солярки.

Диагностика системы питания дизельного мотора начинается с тех узлов, влияющие на расход дизельного топлива. Таким образом осматриваются фильтра, форсунки, насос подкачки топлива.

Смотрите видео, как найти подсос воздуха:

Причины выхода из строя насоса низкого давления:

• Использование некачественной солярки;
• Несвоевременное техническое обслуживание;

Механическое повреждение керамических шеек ТННД, в результате халатного обращения, приводит к его отказу и восстановление уже невозможно. В такой ситуации возможно только замена.

Своевременное обслуживание ремонт системы питания мотора помогает избежать непредвиденных поломок в дороге.

Техническое обслуживание системы питания двигателя

Регулярное ТО позволит избежать непредвиденных поломок. ТО состоит в следующем:

• Осмотр мест соединения, проверка на герметичность;
• Каждые 10-15 тыс км:
  • Промывка фильтра грубой очистки и замена фильтрующих элементов;
  • Проверка уровня масла в ТНВД;
• Каждые 100 тыс км проверка и регулировка ТНВД;
• Раз в год замена воздушного фильтра.
• Каждые 20 тыс км проводится очистка карбюратора и проверяется его работа.

И в заключение…

Ремонт системы питания двигателя – важный и ответственный процесс. Такую задачу мы рекомендуем доверять специалистам, которые обладают должными знаниями и современным инструментом. Мастера автотехцентра «Анкар» с высоким качеством проведут диагностику и ремонт системы питания как бензиновых, так и дизельных двигателей автомобилей любых марок и годов выпуска.

У нас работаю специалисты, которые обладают многолетним опытом в ремонте систем питания двигателей. Неполадки в работе приводят к нарушению работы ДВС, увеличению расхода топлива и снижения уровня безопасности, Ваш авто просто в один момент может не завестись.

Система питания ДВС с искровым зажиганием

Система питания двигателя предназначена для хранения, очистки и подачи топлива, очистки воздуха, приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. На различных режимах работы двигателя количество и качество горючей смеси должно быть различным, и это тоже обеспечивается системой питания.

3.1. Устройство карбюраторной системы питания

Система питания (рис. 1) состоит из топливного бака, топливопроводов, фильтров очистки топлива, топливного насоса, воздушного фильтра, карбюратора.

Рис. 1 Схема расположения элементов системы питания: 1 – заливная горловина с пробкой; 2 – топливный бак; 3 – датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 – топливозаборник с фильтром; 5 – топливопроводы; 6 – фильтр тонкой очистки топлива; 7 – топливный насос; 8 – поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 – воздушный фильтр; 10 – смесительная камера карбюратора; 11 – впускной клапан; 12 – впускной трубопровод; 13 – камера сгорания.

Топливный бак – емкость для хранения топлива, обычно размещается в задней, более безопасной части автомобиля. От топливного бака к карбюратору бензин поступает по топливопроводам, которые тянутся вдоль всего автомобиля, как правило, под днищем кузова.

Первая ступень очистки бензина происходит при заливке его в топливный бак. Для этого в заливной горловине бака установлен сетчатый фильтр, поскольку в бензине содержится много примесей. Вторая ступень очистки топлива – сетка на топливозаборнике внутри бака. Она не дает возможности примесям и воде попасть в систему питания двигателя.

Наличие и количество бензина в баке водитель может контролировать по показаниям указателя уровня топлива, расположенного на щитке приборов.

Топливный фильтр – следующий, третий этап очистки топлива. Фильтр предназначен для тонкой очистки бензина, поступающего к топливному насосу (возможна установка фильтра и после насоса). Обычно применяется одноразовый фильтр, при загрязнении которого требуется его замена.

Топливный насос (рис. 2) – предназначен для принудительной подачи топлива из бака в карбюратор. Насос состоит из корпуса, диафрагмы с пружиной и механизма привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов. В нем также находится сетчатый фильтр для очередной – четвертой ступени очистки бензина.

Топливный насос приводится в действие от валика привода масляного насоса или от распределительного вала двигателя. При вращении вышеуказанных валов, имеющийся на них эксцентрик набегает на шток привода топливного насоса. Шток начинает давить на рычаг, а тот, в свою очередь, заставляет диафрагму опускаться вниз. Над ней создается разряжение и впускной клапан, преодолевая усилие пружины, открывается. Порция топлива из бака засасывается в пространство над диафрагмой.

При сбегании эксцентрика со штока, диафрагма освобождается от воздействия рычага и, за счет жесткости пружины, поднимается вверх. Возникающее при этом давление закрывает впускной клапан и открывает нагнетательный. Бензин над диафрагмой выдавливается к карбюратору. При очередном набегании эксцентрика на шток, бензин всасывается и процесс повторяется.

а)	б)

Рис. 2. Схема работы топливного насоса: а) всасывание топлива, б) нагнетание топлива; 1 – нагнетательный патрубок; 2 – стяжной болт; 3 – крышка; 4 – всасывающий патрубок; 5 – впускной клапан с пружиной; 6 – корпус; 7 – диафрагма насоса; 8 – рычаг ручной подкачки; 9 – тяга; 10 – рычаг механической подкачки; 11 – пружина; 12 – шток; 13 – эксцентрик; 14 – нагнетательный клапан с пружиной; 15 — фильтр для очистки топлива

Воздушный фильтр необходим для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Фильтр устанавливается на верхней части воздушной горловины карбюратора.

При загрязнении фильтра возрастает сопротивление движению воздуха, что может привести к повышенному расходу топлива, так как горючая смесь будет слишком обогащаться бензином. Загрязнение воздушного фильтра также способствует увеличению концентрации вредных веществ в выхлопных газах, выбрасываемых в атмосферу, так как содержание бензина в горючей смеси значительно возрастает. Поэтому необходимо периодически менять фильтрующий элемент.

Карбюратор (рис. 3) предназначен для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. В зависимости от режимов работы двигателя карбюратор меняет качество (соотношение бензина и воздуха) и количество этой смеси.

Карбюратор состоит из множества деталей и имеет несколько систем, которые принимают участие в приготовлении горючей смеси, обеспечивая бесперебойную работу двигателя на различных режимах.

В простейшем карбюраторе (рис. 4) топливо находится в поплавковой камере, где поддерживается постоянный уровень топлива. Поплавковая камера связана каналом со смесительной камерой карбюратора. В смесительной камере имеется диффузор – местное сужение камеры. Диффузор дает возможность увеличить скорость проходящего через смесительную камеру воздуха. В самую узкую часть диффузора выведен распылитель, соединенный каналом с поплавковой камерой. В нижней части смесительной камеры имеется дроссельная заслонка, которая поворачивается при нажатии водителем педали «газа».

Когда двигатель работает, через смеситель карбюратора проходит воздух. В диффузоре скорость воздуха увеличивается, а перед распылителем образуется разрежение, которое приводит к стеканию топлива в смесительную камеру, где оно смешивается с воздухом. Таким образом, карбюратор, работающий по принципу пульверизатора, создает топливно-воздушную горючую смесь. Нажимая педаль «газа», водитель поворачивает дроссельную заслонку карбюратора, изменяет количество смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, его мощность и обороты.

Рис. 3. Внешний вид карбюратора: 1 – блок подогрева зоны дроссельной заслонки; 2 – штуцер вентиляции картера двигателя; 3 – крышка ускорительного насоса; 4 – электромагнитный запорный клапан; 5 – крышка карбюратора; 6 – шпилька крепления воздушного фильтра; 7 – рычаг управления воздушной заслонкой; 8 – крышка пускового устройства; 9 – сектор рычага привода дроссельных заслонок; 10 – колодка провода датчика-винта ЭПХХ; 11 – регулировочный винт количества смеси холостого хода; 12 – крышка экономайзера; 13 – корпус карбюратора; 14 – штуцер подачи топлива; 15 – штуцер отвода топлива; 16 – регулировочный винт качества смеси холостого хода (по стрелке); 17 – штуцер для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания.

Рис. 4. Принцип работы простейшего карбюратора: 1 – топливопровод; 2 – игольчатый клапан; 3 – отверстие в крышке поплавковой камеры; 4 – распылитель; 5 – воздушная заслонка; 6 – диффузор; 7 – дроссельная заслонка; 8 – смесительная камера; 9 – топливный жиклер; 10 – поплавок; 11 – поплавковая камера.

Вследствие того, что бензин и воздух имеют различную плотность, при повороте дроссельной заслонки изменяется не только количество подаваемой в камеры сгорания горючей смеси, но и соотношение между количеством топлива и воздуха в ней.

Для полного сгорания одной весовой части бензина требуется 14,7-15,0 весовых частей воздуха. Состав горючей смеси принято оценивать с помощью коэффициента избытка воздуха — a (в зарубежной практике — l).

Коэффициент избытка воздуха определяется как отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому количеству воздуха для полного сгорания смеси.

Образование горючей смеси в карбюраторе

Движение воздушного потока через, карбюратор. Воздух проходит через карбюратор со сравнительно большими скоростями, поэтому давление в нем заметно понижается. Наименьшее давление (или наибольшее разрежение) в горловине диффузора наблюдается при максимальных расходах воздуха. Отсюда следует, что разрежение в диффузоре возрастает по мере увеличения открытия дроссельной заслонки и частоты вращения коленчатого вала.

Работа двигателя при постоянной частоте вращения вала и постепенно прикрывающейся дроссельной заслонке связана с уменьшением количества смеси, поступающей в цилиндры двигателя. При этом разрежение в диффузоре уменьшается, так как скорости воздуха в нем понижаются, а разрежение за дроссельной заслонкой резко увеличивается. Это объясняется тем, что при уменьшении поступления в цилиндры горючей смеси объемы перемещения поршней остаются неизменными.

Работа двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой и возрастающей частотой вращения вала двигателя связана с увеличением количества смеси, поступающей в двигатель. При этом разрежение в диффузоре и за дроссельной заслонкой растет, но в диффузоре оно все время превышает разрежение за дроссельной заслонкой, так как площадь диффузора является наименьшей и скорость воздуха в нем оказывается наибольшей.

Положение дроссельной заслонки определяет водитель, в зависимости от величины дорожных сопротивлений и желаемой скорости движения автомобиля.

Площадь горловины диффузора подбирают так, чтобы при малой частоте вращения и неполном открытии дроссельной заслонки скорость воздуха была бы не ниже 40…50 м/с во избежание плохого распыливания топлива, а при большой частоте вращения и при полном открытии дроссельной заслонки скорость воздуха не должна превышать 120 м/с, чтобы не вызывать заметного снижения коэффициента наполнения и мощности двигателя.

Для выполнения этих противоречивых требований в конструкциях современных карбюраторов находят применение двойные диффузоры, двухкамерные карбюраторы, в том числе с последовательным открытием дроссельных заслонок.

Истечение топлива из распылителя. Разность давлений в поплавковой камере и в диффузоре у распылителя заставляет топливо протекать по системе каналов через жиклер в распылитель, а оттуда в диффузор карбюратора, в котором движется поток воздуха.

Распыливание топлива. Струя топлива, вытекающая из жиклера, распыляется на мелкие капли вследствие трения, возникающего между струей и потоком воздуха, движущегося с большой скоростью.

Тонкость распыливания, топлива оценивается средним диаметром капель, который тем меньше, чем больше скорость воздушного потока и меньше поверхностное натяжение топлива.

Испарение топлива. Условия для испарения топлива в карбюраторе неблагоприятны. Время, отводимое на испарение, изменяется лишь сотыми долями секунды; температура, при которой происходит испарение, сравнительно небольшая.

Неиспарившееся топливо в виде капель уносится воздушным потоком, а так как температура впускного коллектора сравнительно невысока, топливо конденсируется и оседает на внутренних стенках коллектора, образуя жидкую пленку. Скопление пленки ухудшает распределение горючей смеси по цилиндрам двигателя. Часть неиспарившегося топлива уносится в цилиндры, что ухудшает сгорание смеси. Часть топлива проникает в картер и разжижает масло.

В карбюраторных двигателях для улучшения испаряемости топлива, уменьшения неравномерности распределения смеси по цилиндрам, предотвращения конденсации и понижения пленкообразования применяется подогрев горючей смеси от системы охлаждения.

6. Основные требования к карбюратору.

На холостом ходу и малых нагрузках двигателя дроссель прикрыт. Температурный режим двигателя понижен. Условия для распиливания и испарения топлива неблагоприятны. В составе рабочей смеси велико относительное содержание остаточных газов. Для устойчивой и бесперебойной работы двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь (a=0,6…0,8).

На частичных нагрузках дроссель постепенно открывают: скорость воздушного потока возрастает. Температурный режим двигателя повышается. Условия распыливания и испарения топлива улучшаются. Автомобильный карбюраторный двигатель большую часть времени работает на режимах неполных нагрузок. Для экономичности работу карбюратор должен приготовлять горючую смесь, постепенно обедняющуюся по мере открытия дросселя. Коэффициент избытка воздуха должен при этом увеличиваться от значений, обеспечивающих холостой ход и малые нагрузки, до a=1,05…1,15.

При полностью открытом дросселе, для обеспечения максимальной мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь. При этом коэффициент избытка воздуха должен понизиться до значения a=0,8…0,9.

В современных карбюраторах за счет введения в их конструкцию вспомогательных дозирующих систем смесь имеет следующие составы: экономический при неполных открытиях дроссельной заслонки; мощностной -при полных ее открытиях. В первом случае недобор мощности (примерно 15%) не страшен, так как при необходимости можно несколько увеличить открытие дросселя. Во втором случае перерасход топлива (15…20%) неизбежен, но он будет наблюдаться в условиях эксплуатации сравнительно редко.

Перечисленные требования к карбюратору не исчерпывают всех условий, необходимых для работы двигателя на различных эксплуатационных режимах. Рассмотрим эти условия.

При пуске холодного двигателя пусковая скорость вращения коленчатого вала невелика, поэтому скорость воздуха в диффузоре и разрежение в нем незначительны. Температурный режим двигателя низкий. Поэтому условия для истечения, распыливания и испарения топлива неблагоприятны.

Для надежного пуска двигателя карбюратор должен приготовлять богатую смесь, характеризуемую a=0,2…0,6. Это достигается прикрытием воздушной заслонки, то есть созданием глубокого разрежения в смесительной камере карбюратора.

При пуске горячего двигателя условия смесеобразования благоприятны, и прикрывать воздушную заслонку нет необходимости.

При резком увеличении нагрузки (открытии дроссельной заслонки) вследствие большей инерции топлива его расход возрастает медленнее, чем расход воздуха. Это вызвало бы временное обеднение смеси, перебои в работе двигателя и затрудняло бы разгон машины. Для того, чтобы резкое открытие дросселя не сопровождалось обеднением смеси, карбюратор должен обладать способностью кратковременно обогащать смесь до такого состава, при котором достижимо нормальное нарастание частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Элементарный карбюратор. Простейший одножиклерный карбюратор, выполненный по схеме (рис. 6), конструктивно прост, но установленным ранее требованиям не удовлетворяет.

Рис. 6. Принципиальная схема элементарного карбюратора

На холостом ходу при малых открытиях дроссельной заслонки разрежение в диффузоре такого карбюратора настолько мало, что топливо из распылителя в смесительную камеру практически не поступает. Состав смеси на этом режиме будет переобедненным и характеризоваться высокими значениями коэффициента избытка воздуха (a>1,4), при котором двигатель работать не сможет.

По мере открытия дроссельной заслонки и повышения разрежения в диффузоре состав смеси, приготовляемый элементарным карбюратором, будет стремиться к обогащению, а коэффициент избытка воздуха понижаться.

Из сопоставления характеристики желаемого и элементарного карбюраторов видно, что элементарный карбюратор не обеспечивает приготовления горючей смеси требуемого состава. Поэтому все карбюраторы снабжены дозирующими устройствами, предназначенными для исправления характеристики элементарного карбюратора и максимального приближения ее к характеристике желаемого.