Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Карбюратор: основа классических систем питания бензиновых двигателей

Карбюратор: основа классических систем питания бензиновых двигателей

Сегодня, несмотря на распространение инжекторных моторов, все еще широко распространены бензиновые двигатели, в системах питания которых используются специальные агрегаты для приготовления горючей смеси — карбюраторы. Все о карбюраторах, их конструкции, устройстве и работе — читайте в данной статье.

Назначение карбюратора и его роль в силовом агрегате

Карбюратор — основной узел системы питания поршневых бензиновых двигателей внутреннего сгорания; агрегат для контролируемой и регулируемой карбюрации (смешивания) бензина и воздуха с целью получения газообразной горючей смеси (ГС), и ее последующей подачи в цилиндры силового агрегата (СА).

Работа поршневого двигателя построена на преобразовании энергии горючей смеси в кинетическую энергию движения поршней. Для получения наибольшего КПД горючая смесь должна сгорать быстро и с высокой температурой — достичь этого можно только в том случае, если жидкое топливо в смеси разбито на микроскопические капли и частично находится в газообразном состоянии, а количество топлива и воздуха имеет оптимальное процентное соотношение. Эти условия достигаются внедрением в систему питания силового агрегата специального узла — карбюратора.

Карбюратор выполняет несколько функций:

  • Приготовление ГС с оптимальным составом;
  • Изменение состава ГС (обогащение или обеднение) в зависимости от режима работы СА;
  • Контролируемое изменение количества ГС, поступающей в цилиндры СА — этим достигается управление частотой вращения коленвала и изменением мощности СА;
  • Обеспечение работы СА на всех режимах — на холостом ходу, на минимальных, средних и максимальных оборотах, при резком изменении нагрузки и оборотов (на переходных режимах), и т.д.;
  • Обеспечение уверенного запуска холодного СА;
  • Некоторые типы карбюраторов — работа в составе систем экологии.

Сегодня карбюраторные силовые агрегаты все активнее вытесняются инжекторными, однако они практически незаменимы для многих типов транспортных средств (например — в ТС и агрегатах, оборудованных двухтактными моторами) и пользуются спросом в определенных кругах автолюбителей. В будущем карбюраторы вряд ли утратят свою востребованность и актуальность, поэтому имеет смысл знать о конструкции и работе этих устройств.

Типы, конструкция и работа карбюраторов

Более чем за век было создано большое разнообразие устройств, обеспечивающих создание горючей смеси. Однако наиболее широкое распространение получили поплавковые карбюраторы различных модификаций. В общем случае такой агрегат состоит из большого ряда деталей и систем:


Устройство простейшего однокамерного поплавкового карбюратора


Общее устройство однокамерного поплавкового карбюратора

  • Поплавковая камера (ПК) с поплавком, запорной иглой и жиклером;
  • Смесительная камера (СК) с диффузором, дроссельной заслонкой (ДЗ) и распылителем топлива;
  • Система холостого хода;
  • Ускорительный насос;
  • Экономайзеры (принудительного холостого хода, мощностных режимов);
  • Эконостат;
  • Пусковое устройство.

Основу карбюратора составляют поплавковая камера и смесительная камера, а изменение характеристик ГС на различных режимах работы СА осуществляется дозирующими системами — холостого хода, экономайзером, эконостатом, пусковым устройством, ускорительным насосом и иными.

Прежде, чем говорить о различных типах и модификациях карбюратора, следует рассмотреть общий принцип работы этих устройств. В простейшем случае карбюратор состоит из ПК, в которой располагается полый металлический поплавок с запорной иглой, и СК с диффузором (сужением), распылителем, дроссельной и воздушной заслонками. В ПК подается бензин, который поступает через трубку, запираемую иглой. Поплавок обеспечивает поддерживание необходимого количества топлива в ПК — при увеличении уровня поплавок поднимается, и в какой-то момент соединенная с ним игла перекрывает топливную трубку. При расходе топлива поплавок опускается и открывает поступление топлива, затем процесс повторяется. В верхней части ПК предусматривается отверстие, за счет которого в ПК поддерживается атмосферное давление.

Топливо из ПК через топливный жиклер (трубку малого сечения) и распылитель (трубку большего сечения) поступает в диффузор СК. Срез распылителя выходит в наиболее узком месте диффузора, расположенном между воздушной (в верхней части СК) и дроссельной (в нижней части СК) заслонками. Нижняя часть СК соединена с впускным коллектором СА, откуда ГС поступает к цилиндрам.

Работает такой карбюратор довольно просто. В момент движения одного из поршней вниз во впускном коллекторе и СК карбюратора возникает разрежение — вследствие перепада давления топливо из ПК через жиклер вытекает в распылитель, а из него попадает в диффузор. За счет сужения в диффузоре создается высокоскоростной воздушный поток — данным потоком топливо дробится на микроскопические капли и частично испаряется, смешивается с воздухом и образует ГС (эмульсию). Данная ГС поступает во впускной коллектор и в цилиндры, где сгорает и совершает работу. Количество поступающей в коллектор ГС регулируется ДЗ, связанной с педалью газа. Заслонка при повороте изменяет сечение СК (от полного закрытия до полного открытия), что приводит к изменению количества поступающего воздуха и, как следствие, ГС. То есть, для разгона автомобиля необходимо открыть ДЗ, нажав на педаль газа — это приведет к поступлению в цилиндры большего количества ГС и увеличению оборотов СА. Для снижения оборотов СА заслонка закрывается, что достигается отпуском педали газа.

Реальные карбюраторы имеют более сложное устройство, так как в них присутствуют различные дополнительные детали и системы. В первую очередь, карбюратор отличаются количеством СК: они бывают одно-, двух- и четырехкамерными. Схема однокамерного карбюратора рассмотрена выше, эти конструкции сегодня применяются довольно редко, так как они не могут эффективно работать на всех режимах и имеют ряд других недостатков. Наиболее широкое применение получили двухкамерные карбюраторы, в которых ДЗ могут открываться одновременно (параллельно) или последовательно.

Двухкамерные карбюраторы с последовательным открытием ДЗ имеют множество преимуществ, вследствие которых они получили широчайшее распространение. В таком устройстве присутствует первичная и вторичная СК одинакового или разного объема, на малых оборотах работает только первичная СК, а при увеличении оборотов в работу вступает вторая СК — это обеспечивает поступление большего количества ГС и в то же время обеспечивает экономию топлива.

Четырехкамерные карбюраторы применяются довольно редко и только на форсированных силовых агрегатов. Также существуют устройства с тремя смесительными камерами, однако они получили незначительное распространение.

В карбюраторах всех типов смесительные камеры могут иметь вертикальную и горизонтальную ориентацию, при этом воздух через них может проходить несколькими способами:

  • Сверху вниз — карбюратор с падающими или нисходящим потоком;
  • Снизу-вверх — карбюратор с восходящим потоком;
  • По горизонтали — карбюратор с горизонтальным потоком;
  • Различные комбинации указанных направлений — карбюратор с наклонными или комбинированными потоками.

Сегодня наиболее распространены карбюраторы с нисходящим и горизонтальным потоком, так как они более удобны в монтаже и обеспечивают лучшее качество ГС.

Следует рассмотреть основные дозирующие системы карбюратора.

Главная дозирующая система (ГДС). Обеспечивает подачу топлива в СК. В простейшем случае состоит из топливного жиклера и распылителя. В современных карбюраторах данная система более сложна, она обеспечивает образование первичной эмульсии и ее подачу в СК.

Система холостого хода (СХХ). Обеспечивает стабильное смесеобразование на малых оборотах СА, когда создающегося во впускном коллекторе разрежения недостаточно для нормальной работы ГДС. Данная система состоит из ряда воздушных и топливных каналов и жиклеров, которые обеспечивают отбор первичной эмульсии из ГДС и ее подачу под ДЗ, чем обеспечивается нормальная работа СА при почти полностью закрытой ДЗ.

Экономайзер. Обеспечивает обогащение ГС (увеличение концентрации топлива в ней) на высоких оборотах СА путем подачи топлива в ГДС непосредственно из ПК.

Эконостат. Обеспечивает обогащение ГС на максимальных оборотах СА, он выступает дополнительной системой к экономайзеру.

Экономайзер принудительного холостого хода. Обеспечивает изменение подачи топлива в СХХ на малых оборотах, на больших оборотах при отпущенной педали газа и при остановке СА. Состоит из электромагнитного клапана, который перекрывает подачу топлива на высоких оборотах и при остановке СА, и открывает путь топливу в СХХ при отпуске педали газа и на малых оборотах.

Ускорительный насос. Обеспечивает обогащение ГС на режимах резкого увеличения оборотов СА (на разгоне). Представляет собой насос диафрагменного типа с приводом от оси (рычага) ДЗ, он порционно подает топливо из ПК в СК при нажатии на педаль газа.

Пусковое устройство («подсос»). Обеспечивает обогащение ГС при запуске холодного СА. Основу устройства составляет воздушная заслонка и система ручного управления ею (рукоятка на приборной панели, тяга или тросик). При закрытии заслонки в СК поступает меньше воздуха и одновременно создается большее разрежение — это обеспечивает обогащение ГС и улучшает условия для запуска СА.

В завершение отметим, что типичный карбюратор имеет три основных органа для регулировки характеристик ГС и работы СА:

  • Винт качества — регулирует качество ГС путем изменения количества поступающего воздуха;
  • Винт количества — регулирует количество ГС, поступающей на холостых оборотах СА;
  • Винт токсичности — регулирует состав ГС путем изменения количества воздуха на переходных режимах.
Читать еще:  Ваз 2115 плавают обороты дергается двигатель

В карбюраторе могут присутствовать другие вспомогательные системы и органы управления, однако принципиально работа таких устройств не отличается от описанной выше.

Вопросы выбора, ремонта и регулировки карбюратора

Карбюратор является основным узлом системы питания силового агрегата, поэтому любая его неисправность, даже незначительная, нарушает работу силового агрегата. Диагностику, ремонт и регулировку карбюратора следует доверять специалистам, либо выполнять эти работы при наличии соответствующей теоретической и практической подготовки.

При самостоятельном выполнении ремонта необходимо соблюдать инструкции к конкретному карбюратору и двигателю, то же относится и к выполнению регулировок. При отсутствии знаний не следует изменять тип и марку карбюратора, который ранее был установлен на автомобиле, и вносить в него какие-либо конструктивные изменения — только так можно добиться более или мене уверенной работы системы питания и всего двигателя.

Карбюраторный двигатель

Карбюраторный двигатель — это отдельный вид двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с наружным формированием смеси. В карбюраторном двигателе внутреннего сгорания горючая смесь по коллектору проходит в цилиндры двигателя и вырабатывается в карбюраторе.

Карбюратор — конструкция в системе питания двигателей внутреннего сгорания, которая служит для перемешивания бензина с воздухом, образовывает горючую смесь и корректирует ее потребление. На сегодняшний день карбюраторные системы заменяются инжекторными.

Смесь представляет собой пары бензина смешанные с воздухом. Когда она проходит в цилиндры двигателя происходит перемешивание с отработанными газами и образование рабочей смеси, которая в конкретный момент поджигается системой зажигания. Поджигание смеси производится благодаря тому, что бензин поступает в газообразном виде и имеется достаточное количество воздуха для горения.

Карбюраторные двигатели подразделяются на четырехтактные и двухтактные. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя складывается из четырех тактов, они состоят из четырех полуоборотов коленчатого вала; двухтактные же состоят из двух полуоборотов коленчатого вала. Двухтактные двигатели наиболее легкие и получили свое применение в мотоциклах, мотокультиваторах, бензопилах и в других аппаратах.

Двигатели этого типа делятся на два подтипа:

  • Атмосферные, где рабочая смесь проходит благодаря разреживанию в цилиндре при вбирающем движении поршня;
  • Двигатели с наддувом. В них запуск горючей смеси в цилиндр осуществляется под воздействием давления, которое производится компрессором для расширения мощности двигателя. В различные времена использовались спирт, газ, керосин, бензин, но наиболее используемыми остались бензиновые и газовые двигатели.

Устройство карбюраторного двигателя

Общее устройство наиболее простого карбюратора заключает в себе поплавковую камеру с поплавком, жиклёр с распылителем, диффузор и дроссельную заслонку.

Если рассмотреть строение двигателя Л-12/4, то в блоке имеется четыре цилиндра. Вращение коленвала происходит на трех подшипниках. Центральный подшипник прикреплен к валу втулкой. На передней части вала прикрепляется маховик, который приводит в действие детали механизма и скапливает кинетическую энергию, она нужна для движения коленвала в период подготовительных тактов.

Смазка деталей происходит благодаря разбрызгиванию, шестеренчатый насос помогает началу движения распредвала и подает масло, которое разбрызгивается черпаками, происходит зажигание. Радиатор оснащен вентилятором, который служит для охлаждения воды.

На картере установлен сапун, который снижает давление благодаря выпуску газов.

Также имеется глушитель, который уменьшает шум от выхода отработанных газов. Количество оборотов коленчатого вала в автоматическом режиме устанавливает регулятор.

У двигателей ГАЗ-МК верхний отдел картера сделан из чугуна вместе с устройством цилиндров, которые охвачены водяной рубашкой и перекрыты головкой из чугуна, где и расположены камеры сгорания. Также имеются разъемы для свечей зажигания.

Водяная рубашка подсоединена к системе охлаждения. Низ двигателя затянут стальным поддоном, который выполняет функцию емкости для масла. Также там закреплен масляный насос, который приводит в движение распредвал.

Вращение коленчатого вала происходит также на трех подшипниках. Их вкладыши заполнены баббитом, где имеются смазочные канавки.

Чугунные крышки подшипников прикрепляются к блоку двумя болтами.

Передний сальник коленвала сделан из двух частей и представляет сердечник, который окружен платиной асбеста. Поршни сделаны из алюминия и скреплены шатуном полым стальным пальцем. Маховик прикреплен к коленвалу. Распредвал вращается на трех подшипниках и приводится в движение двумя шестернями.

Клапаны двигателя находятся справа. Система питания включает в себя бензобак, бензопроводы, отстойник, карбюратор и воздушный фильтр.

Бензобак находится выше карбюратора, поэтому топливо поступает самотеком.

Уровень масла в картере определяется специальным щупом. Охлаждение двигателя водяное. Радиатор размещен с задней стороны двигателя, водяной насос — с передней стороны. Вода, которая двигается по трубкам радиатора, остывает при помощи воздушного потока от вентилятора.

Принцип работы карбюраторного двигателя

Принцип действия карбюраторного двигателя относительно простой и складывается из четырех тактов, которые совпадают с движением вверх и вниз в последовательности один за одним:

  • Первый такт — впуск; клапан впуска отворяется и в цилиндр доставляется новая смесь от системы питания.
  • Второй такт — сжатие; поршень сдавливает горючую смесь в камере сгорания. Все клапаны прикрыты.
  • Третий такт — расширение; происходит возгорание сдавленной горючей смеси от свечи зажигания. Смесь сжигается достаточно быстро при неизменном объеме, который соответствует объему самой камеры сжатия. Это основная характерность работы карбюраторного двигателя. При перегорании формируются газы, которые двигают поршень книзу и передают движение коленвалу.
  • Четвертый такт — впрыск; коленвал вращается и выбрасывает из цилиндра отработанные газы через приоткрытый клапан выпуска.

На этом один рабочий цикл карбюраторного двигателя заканчивается.

При первом такте клапан впуска уже в открытом виде при подходе поршня и благодаря высокой скорости движения поршня рабочая смесь продвигается к цилиндру и еще какое-то время при поднятии поршня во втором такте.

Искра поджигает рабочую смесь до того, как в цилиндре образуется высокое давление. В четвертом такте клапан выпускает отработанные испарения, чем очищает цилиндр еще до подхода поршня. Однако выход газов не прекращается даже после подхода поршня. Затем происходит запуск новой порции рабочей смеси, которая опять проходит в цилиндр.

Отсюда следует, что в работе между первым и четвертым тактом единовременно открываются клапаны впуска и выпуска, то есть происходит перекрытие клапанов. За момент перекрытия цилиндр очищается и в нем происходит разрежение, которое помогает выгоднее заполнить цилиндр горючей смесью при первом такте.

В таком двигателе происходит наружное образование рабочей смеси с ее сжатием и вынужденным поджиганием. На сегодняшний день как топливо чаще используется бензин, но они могут отлично выполнять свою работу и на газу.

Также популярны дизельные двигатели, где поджигание происходит от сжатия, их принцип работы зависит от нагревания газа при сжатии. Когда сжатие повышается, температура также поднимается. В это время в камеру сгорания через форсунку происходит впрыск топлива, которое поджигается и от полученных газов поршень передвигается. Сгорание топлива происходит после начала движения поршня.

Выше указан принцип работы одноцилиндрового двигателя, но он не способен создать условия непрерывного вращения с одинаковой скоростью. Расширенные газы оказывают действие на коленвал для его 1/4 части оборота, оставшиеся ¾ оборота движения поршня происходят по инерции.

Для ликвидации такой недоработки двигатели делают многоцилиндровыми, что способствует наиболее равномерному вращению и неизменному крутящему моменту.

Характеристики карбюраторного двигателя

Работа двигателя определяется его мощностью, действенным давлением, крутящим моментом, скоростью и частотой вращения коленчатого вала и потребление топлива.

Мощность карбюраторного двигателя, а также его крутящий момент подчиняются скорости вращения коленвала и высоты давления.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя устанавливается наивысшей мощностью, которую реально получить от давления при разной частоте вращения коленвала.

При небольшой скорости движения коленчатого вала давление в цилиндрах невысокое и мощность двигателя, соответственно, тоже небольшая. При ускорении вращения коленвала и давление поднимается, так как горючая смесь сгорает быстрее.

Потребление топлива увеличивается при небольшой частоте вращения коленчатого вала, так как процесс сгорания проходит медленнее, теплоотдача большая, а при увеличении частоты вращения механические и тепловые затраты увеличиваются.

Скоростная характеристика дизельного двигателя определяется при недвижимой рейке топливного насоса, который дает высокую подачу топлива на конкретном режиме скорости и бездымной эксплуатации.

При заведенном двигателе автомобиля количество вращений коленвала меняется. Если беспричинно увеличивается потребление топлива, то происходит это благодаря ухудшению рабочего процесса двигателя.

Управление карбюратором

Как правило, действиями карбюратора руководит водитель автомобиля. На отдельных моделях карбюраторов применялись вспомогательные системы, которые немного автоматизировали управление карбюратором.

Для того чтобы управлять дроссельной заслонкой наиболее часто пользуются педалью газа, которая обуславливает ее подвижность при содействии системы тяг либо тросового привода. Тяга, как правило, лучше, однако механизм привода куда сложнее и сдерживает способность механизма по компоновке подкапотной площади. Привод тягами был популярен до 1970 года, потом стали чаще использоваться тросики из металла.

Читать еще:  Что такое egr на бензиновом двигателе

На старых машинах чаще предполагалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: вручную рычагом либо от ноги, при помощи педали. Если надавливать на педаль, то рычаг не двигается, а если перемещать рычаг, то педаль опускается.

Последующее открытие дросселя можно совершать педалью. Когда педаль опускается — дроссель остается в таком же положении, в котором зафиксировался при управлении рукой. К примеру, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов был размещен рычаг для управления рукой, при его движении можно достичь постоянного функционирования холодного двигателя без действия воздушной заслонки либо применять «постоянный газ». На грузовиках «постоянный газ» применялся для облегчения передвижения задним ходом.

Воздушная заслонка может быть оснащена механическим либо автоматическим приводом. Если привод механический, то водитель закрывает ее при участии рычага. Автоматический привод очень популярен в других странах, а в России не «прижился» из-за своей ненадежности и недолгим сроком службы.

Регулировки карбюратора

Карбюратор — устройство, которое имеет наименьшее количество регулировок, но нуждается в хорошо отлаженной системе. Неорганизованная эксплуатация карбюратора сильно действует на функциональность двигателя в целом. При плохой регулировке карбюратора снижается экономичность двигателя и повышается токсичность отработанного газа.

Подходящие виды регулирования карбюратора:

  • “Винт количества” — функционирование на холостом ходу;
  • “Винт качества” — насыщенность рабочей смеси (как результат, повышение токсичности выхлопных газов) на холостом ходу.

В период использования нужно прослеживать дееспособность нижеуказанных узлов:

  1. Действие клапана и схема холостого хода.
  2. Работа насоса (запаздывание действия, объем и время впрыска бензина).
  3. Размеренность работы, беспрепятственное движение, возврат пружиной и нужная степень открытия дроссельной заслонки.
  4. Действие холодного запуска (закрывание воздушной и степень открывания дроссельной и воздушной заслонок)
  5. Деятельность поплавковой конструкции (необходимое количество топлива в поплавковой камере, непроницаемость клапана).
  6. Пропускная возможность жиклеров.

На работоспособность карбюратора воздействуют:

  • Система регулирования карбюратора.
  • Установка пропуска воздуха (воздушный фильтр, обогрев воздуха).
  • Система подачи топлива (бензонасос, фильтры, заборники).
  • Трубка для слива излишков бензина.
  • Непроницаемость впускного канала, который расположен за карбюратором.
  • Нарушение клапанного устройства.
  • Качество топлива.

Получи ПРАВА в Ташкенте

  • Автошколы
  • On-line тренажер по ПДД
  • Инструкторы
  • Законодательство
  • Полезно знать
  • Часто задаваемые вопросы

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

  • кривошипно-шатунный механизм,
  • газораспределительный механизм,
  • система питания,
  • система выпуска отработавших газов,
  • система зажигания,
  • система охлаждения,
  • система смазки.

    А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

    Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

    В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

    Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

    Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

    Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

    Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

    Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

    ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

    Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

    Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.

    Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

    Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

    Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

    Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

    Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

    Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

    Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

    Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

    Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

    Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

    Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

    Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

    Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

    Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

    Читать еще:  Что такое повышенное скольжение в двигателе

    Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

    Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

    Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.

    В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

    Работа и устройство карбюратора ДВС

    Карбюраторный двигатель — один из типов двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием.

    В карбюраторном двигателе топливно-воздушная смесь, поступающая по выпускному коллектору в цилиндры двигателя, приготавливается в специальном приборе — карбюраторе. Также карбюраторные двигатели разделяются на двигатели без наддува или атмосферные, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разряжения в цилиндре при всасывающем ходе поршня; двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя;

    В качестве топлива для карбюраторного двигателя в разное время применялись спирт, керосин, лигроин, бензин. Наибольшее распространение получили бензиновые карбюраторные двигатели.

    Карбюратор— устройство в системе питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенное для смешивания бензина и воздуха, создания горючей смеси и регулирования её расхода. В настоящее время карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными.

    Простейший карбюратор состоит из четырёх основных элементов: поплавковой камеры (10) с поплавком (3), жиклёра (9) с распылителем (7), диффузора (6) и дроссельной заслонки (5).

    Топливо по трубке (1) поступает из бака в поплавковую камеру (10). В поплавковой камере плавает пустотелый, обычно латунный поплавок (3), на который опирается запорная игла (2). Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет необходимой высоты, поплавок всплывёт настолько, что заставит запорную иглу перекрыть трубку (1), прекращая подачу топлива в поплавковую камеру. По мере расходования топлива его уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается, и запорная игла снова открывает подачу топлива, таким образом в поплавковой камере поддерживается постоянный уровень топлива, что очень важно для правильной дозировки подачи топлива.

    Из поплавковой камеры топливо поступает через жиклёр (9) в распылитель (7). Количество топлива, вытекающего из распылителя (7), зависит при прочих равных условиях от размеров и формы жиклёра.

    При движении поршня в такте впуска давление в цилиндре снижается. При этом наружный воздух засасывается в цилиндр через карбюратор и впускной трубопровод, проходя через воздушную трубу (8) карбюратора, в которой находится диффузор (6). В самой узкой части диффузора помещается конец распылителя. В сужающейся части диффузора скорость потока воздуха увеличивается, а давление воздуха уменьшается.

    Благодаря отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление, в результате под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, раздробляется струями воздуха, распыляется, частично испаряется и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Как правило, вместо одного диффузора используется двойной или даже тройной диффузор. Дополнительные диффузоры расположены концентрически в главном диффузоре и имеют небольшие размеры. Через них проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное приготовление горючей смеси.

    Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и мощность двигателя регулируется дроссельной заслонкой (5), которая обычно приводится в движение педалью акселератора (или ручным приводом у мотоциклов и некоторых автомобилей).

    Управление карбюратором

    Обычно работой карбюратора управляет водитель автомобиля. На некоторых моделях карбюраторов использовались дополнительные системы, частично автоматизировавшие управление им.

    Для управления дроссельной заслонкой на автомобилях обычно используется педаль газа. Она может приводить её в движение при помощи системы тяг или тросового привода. Тяги в целом надёжнее, но конструкция привода получается сложнее и ограничивает возможности конструктора по компоновке подкапотного пространства. Привод тягами широко использовался в прежние годы, но начиная с 1970-х годов получила распространение система с металлическим тросиком. Системы с пневмо- или электромеханическим приводом распространения на карбюраторных двигателях не получили.

    На старых автомобилях часто предусматривалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: от руки, рычажком или вытяжной рукояткой («постоянный газ»), и от ноги— педалью. Ручное и ножное управления связывалось между собой так, что при нажатии на педаль рукоятка ручного управления остаётся неподвижной, а при её вытягивании педаль опускается. Дальнейшее открытие дросселя можно было производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением. Например, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов справа от радиоприёмника была расположена рукоятка ручного управления дроссельной заслонкой, дублирующая педаль газа. Вытянув её, можно было добиться устойчивой работы холодного двигателя без использования воздушной заслонки, или использовать для установления «постоянного газа». На грузовых автомобилях режим «постоянного газа» служил в частности для упрощения движения задним ходом.

    На мотоциклах и некотором числе автомобилей применяется ручное управление дросселем, осуществляемое специальной рукояткой на руле через тросик.

    Читайте также

    Воздушная заслонка может иметь механический или автоматический привод. В первом случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, размещённой обычно на панели приборов. Автоматический привод широко применялся за границей, а в практике отечественного автопрома распространения практически не получил ввиду низкой надёжности, недолговечности и ненадёжной работы при характерных для климата большей части территории СССР/России больших перепадах температур. В этом случае воздушную заслонку закрывал биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения. По мере прогрева двигателя, термоэлемент нагревался, расширялся и открывал воздушную заслонку. В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры. Из отечественных автомобилей, такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ.

    Очень широко распространён полуавтоматический привод воздушной заслонки. В этом случае она закрывается водителем вручную, а после пуска двигателя автоматически приоткрывается диафрагмой, работающей от возникающего во впускном коллекторе двигателя разрежения. Это предотвращало возможную остановку двигателя из-за переобогащения рабочей смеси и несколько снижало расход топлива на прогрев. Пусковую диафрагму имели практически все отечественные карбюраторы, разработанные после начала 1960-х годов. До этого некоторые модели использовали менее совершенный кулачковый механизм, немного приоткрывающий дроссельную заслонку при закрывании воздушной.

    Регулировки карбюратора

    Карбюратор— устройство, имеющее минимум регулировок, но требующее исправной работы узлов и механизмов. Работоспособность карбюратора и его техническое состояние существенно влияют на работу двигателя. Нарушение регулировки карбюратора приводит к ухудшению экономичности, приёмистости двигателя, а также к увеличению токсичности отработавших газов.

    Доступные регулировки самого карбюратора:

    1. «Винт количества»— обороты в режиме холостого хода
    2. «Винт качества» — обогащённость топливо воздушной смеси (и, как следствие, содержание токсичного угарного газа в выхлопных газах) в режиме холостого хода.

    В процессе эксплуатации необходимо проверять и восстанавливать работоспособность следующих узлов:

    1. работа клапана (герметичность) экономайзера и системы холостого хода
    2. работа ускорительного насоса (задержка срабатывания, количество и время впрыска топлива, направленность топливного распылителя)
    3. плавность работы, свободный ход, возвращение пружиной и необходимый уровень приоткрытия закрытой ДЗ
    4. работу системы холодного запуска (закрытие воздушной, и приоткрытие дроссельной и воздушной заслонок)
    5. работу устройства открытия второй ДЗ (если имеется)
    6. работу поплавкового механизма (уровень топлива в поплавковой камере, герметичность запорного клапана, отсутствие дефектов поплавка, и т.д.)
    7. работу эмульсионных колодцев и распылителей, пропускная способность жиклёров
    8. отсутствие неучтённых подсосов воздуха

    Так же на работу карбюратора оказывают своё влияние:

    1. механизмы управления карбюратором
    2. устройство подачи воздуха (воздушный фильтр, система подогрева воздуха в холодное время года)
    3. система подачи топлива (бензонасос, бензофильтры, заборник, топливные магистрали, вентиляция бака)
    4. система вентиляции картера двигателя
    5. сливная трубка избытка топлива, впускного коллектора
    6. герметичность впускного тракта после карбюратора
    7. негерметичность/неисправность клапанного механизма
    8. качество и состав топлива

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector