Устройство элементарного карбюратора. Общие сведения.

02/11/2011 в 17:20

Система топливоподачи карбюраторных двигателей состоит из топливного бака, топливного насоса, одного или двух фильтров, топливопроводов и карбюратора.

В карбюраторных двигателях основная часть процесса приготовления горючей смеси осуществляется вне цилиндра в особом приборе - карбюраторе. В карбюраторе топливо дозируется, распыливается, частично испаряется и перемешивается с воздухом. Образующаяся в карбюраторе горючая смесь поступает в цилиндры двигателя, где топливо полностью испаряется и тщательно перемешивается с воздухом. Воспламенение рабочей смеси в карбюраторных двигателях происходит от электрической искры.

Рассмотрим принцип действия простейшего карбюратора (рис. 99), который состоит из поплавковой камеры 11, жиклера 4, распылителя 9, диффузора 5, дроссельной заслонки 6 и поплавка 10 с игольчатым клапаном 2.

Устройство элементарного карбюратора. Общие сведения.

Рис. 99. Схема простейшего карбюратора: 1 - топливопровод, 2 - игольчатый клапан, 3 - отверстие для сообщения поплавковой камеры с атмосферой, 4 - жиклер, 5 - диффузор, 6 - дроссельная заслонка. 7 - воздушный патрубок, 8- воздухоочистшель, 9 - распылитель, 10- поплавок, 11 - поплавковая камера

Топливо из бака поступает в поплавковую камеру 11, поплавок 10 всплывает и игольчатый клапан 2 закрывает отверстие в штуцере, прекращая подачу топлива. При снижении уровня топлива в поплавковой камере поплавок опускается и игольчатый клапан открывает доступ топлива в камеру. Таким образом, в поплавковой камере во время работы поддерживается постоянный уровень топлива.

При такте впуска поршень идет к н м. т., в результате чего в цилиндре создается разрежение и наружный воздух, пройдя через воздухоочиститель 8 и патрубок 7, поступает в диффузор 5. В диффузоре, имеющем узкое сечение, увеличивается скорость воздушного потока, а разрежение возрастает. Таким образом создается перепад давлений между атмосферным давлением в поплавковой камере и пониженным давлением в дифрузоре.

Под действием этого перепада давлений топливо поступает через жиклер 4 в распылитель 9, который заканчивается в центре диффузора. Вытекающее из распылителя топливо подхватывается струей воздуха, двигающейся с большой скоростью, распыливается, перемешивается с воздухом, частично испаряется и приготовленная таким образом горючая смесь проходит мимо дроссельной заслонки в по впускному трубопроводу в цилиндры двигателя. Окончательное перемешивание и испарение топлива происходит в цилиндре двигателя в период тактов впуска и сжатия.

Количество топлива, вытекающего из жиклера 4, зависит главным образом от перепада давлений в поплавковой камере и диффузоре, поэтому для поддержания атмосферного давления в корпусе поплавковой камеры имеется отверстие 3 для сообщения камеры с атмосферой.

Количество горючей смеси, попадающей в цилиндры двигателя, зависит от степени открытия дроссельной заслонки 6, которая является главным органом, регулирующим работу карбюраторного двигателя.

Рассмотрев принцип действия простейшего карбюратора, можно сделать вывод о назначении его основных устройств. Поплавковая камера 11, поплавок 10 и игольчатый клапан 2 служат для поддержания в процессе работы постоянного уровня в распылителе. Уровень топлива поддерживается на 3 - 4 мм ниже устья распылителя, что устраняет возможность вытекания топлива при неработающем двигателе и обеспечивает постоянное сопротивление при высасывании топлива из распылителя во время работы.

Диффузор 5 необходим для резкого увеличения скорости воздушного потока и некоторого повышения разрежения, улучшающего смесеобразование. Жиклер 4 выполнен в виде калиброванного отверстия, которое ограничивает количество протекающего через него топлива. С помощью дроссельной заслонки 6 регулируют количество поступающей в цилиндры двигателя горючей смеси.

В зависимости от направления потока в диффузоре различают карбюраторы с падающим, восходящим и горизонтальным потоками. В современных двигателях в основном применяют карбюраторы с падающим потоком.

Некоторые карбюраторы изготовляют в виде агрегатов, состоящих из двух или четырех смесительных камер, объединенных в одном корпусе, и называемых многокамерными. Двухкамерные карбюраторы имеют одну общую поплавковую камеру, а четырехкамерные-две. Смесительной камерой называется пространство между диффузором и дроссельной заслонкой карбюратора.

Состав горючей смеси оказывает решающее значение на работу двигателя. В цилиндры двигателя должна поступать однородная горючая смесь, в которой топливо, находясь в парообразном состоянии, равномерно распределено по всему объему и имеет концентрацию, обеспечивающую ее воспламенение от электрической искры. Главное влияние на работу двигателя оказывает количественное соотношение между топливом и воздухом, которое оценивается коэффициентом избытка воздуха а. На рис. 100 показана зависимость эффективной мощности двигателя Nе и эффективного удельного расхода топлива ga от коэффициента избытка воздуха а.

Устройство элементарного карбюратора. Общие сведения.

Рис. 100. Зависимость эффективной мощности двигателя и эффективного расхода топлива от коэффициента избытка воздуха

Горючая смесь при чрезмерном обеднении, а также и переобогащении не воспламеняется от электрической искры. Нижний предел воспламеняемости у излишне переобедненных горючих смесей соответствует коэффициенту избытка воздуха 1,4, а высший предел воспламеняемости у излишне переобогащенных смесей - 0,4. Как видно из графика, на нормальной смеси (а =1) двигатель работает устойчиво, развивает мощность, близкую к расчетной, но имеет пониженную экономичность.

При некотором обеднении горючей смеси эффективная мощность двигателя и эффективный удельный расход топлива уменьшаются. Наибольшая экономичность при полной нагрузке двигателя наблюдается на бедной смеси, когда аэк 1,1, т. е. расход воздуха больше теоретически необходимого. Объясняется это наличием в цилиндрах остаточных газов и неоднородностью горючей смеси, которые отрицательно влияют на процесс сгорания.

При дальнейшем переобеднении горючей смеси мощность двигателя и экономичность его работы резко снижаются. Скорость горения рабочей смеси уменьшается, вследствие чего происходит, перегрев двигателя. При большом переобеднен г. и смеси двигатель работает неустойчиво, с перебоями.

Обогащение горючей смеси сопровождается увеличением эффективной мощности двигателя и снижением эффективного удельного расхода топлива. Максимальную мощность развивает двигатель, работая на богатой смеси (а,, = 0,8 - 0,9). Экономичность работы двигателя при этом ухудшена. Излишнее переобогащение горючей смеси вызывает падение мощности двигателя вследствие снижения теплоты сгорания смеси из-за недостатка кислорода и скорости сгорания. Удельный расход топлива резко возрастает. При работе двигателя на излишне переобогащенных смесях происходит усиленное нагарообра-зование на клапанах, днищах поршней, электродах свечей и стенках камеры сгорания. Частицы несгоревшего топлива смывают смазочное масло со стенок цилиндров и, проникая в картер, разжижают картер-ное масло.

Горючие смеси с коэффициентами избытка воздуха, меньшими α эк и большими α м, обеспечивают устойчивую, без перебоев, работу двигателя, поэтому карбюратор должен быть отрегулирован именно в этих пределах. Регулировать карбюратор на приготовление горючих смесей с коэффициентом избытка воздуха, равным точно аэк или ам, не следует, так как малейшее нарушение регулировки может вызвать увеличение расхода топлива.

Основное назначение карбюратора состоит в приготовлении наивыгоднейшей по составу горючей смеси для любого режима работы двигателя, обеспечивая тем самым получение оптимальных показателей его работы. Рассмотрим, каким образом должен меняться состав горючей смеси при различных режимах работы двигателя.

При работе двигателя на холостом ходу дроссельная заслонка прикрыта, скорость воздуха и разрежение в диффузоре недостаточны для хорошего смесеобразования, горючая смесь будет обеднена. Для обеспечения устойчивой работы двигателя на холостом ходу карбюратор должен приготовлять переобогащенную горючую смесь.

При работе двигателя с нагрузкой дроссельная заслонка открывается и тем больше, чем больше нагрузка двигателя. Скорость воздуха и разрежение в диффузоре возрастают, условия смесеобразования улучшаются. Следовательно, для достижения высокой экономичности по мере открытия дроссельной заслонки горючая смесь должна постепенно обедняться.

Для получения максимальной мощности при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратор должен приготовлять богатую (мощностную) горючую смесь, при резком открытии дроссельной заслонки-переобогащенную смесь, при пуске непрогретого двигателя - излишне переобогащенную смесь.

Простейший карбюратор не обеспечивает требуемого состава смеси при различных режимах работы двигателя. Количество поступающего в этот карбюратор топлива и воздуха зависит от разрежения в диффузоре, величина которого связана с положением дроссельной заслонки. Чем больше открыта дроссельная заслонка, тем выше перепад давлений в поплавковой камере и диффузоре, тем больше топлива вытекает из распылителя и проходит воздуха через диффузор. С увеличением открытия дроссельной заслонки смесь обогащается, так как при повышении разрежения плотность воздуха уменьшается, а плотность топлива, вытекающего из жиклера, остается неизменной.

Для осуществления наиболее эффективного рабочего процесса в цилиндре двигателя необходимо, чтобы по мере открытия дроссельной заслонки горючая смесь несколько обеднялась, а по мере прикрывания - постепенно обогащалась.

Простейший карбюратор дает обратный закон изменения коэффициента избытка воздуха, т. е. в нем но мере увеличения разрежения в диффузоре при открытии дроссельной заслонки происходит постепенное обогащение горючей смеси

Еще по теме

  • Топливо для карбюраторных двигателей
    Основным топливом для карбюраторных двигателей являются бензины различных видов и марок, очень редко используется керосин. Бензин должен обладать хорошими карбюрационными свойствами, т. е. обеспечивать легкий пуск двигателя и образовывать однородную по составу горючую смесь, дающую устойчивую работу двигателя на всех режимах. Кроме того, бензин должен хорошо распыливаться и •полностью испаряться,[..]
  • Головки (крышки) цилиндров
    Головка (крышка) цилиндров вместе с днищем поршня и стенками гильзы, образуя камеру сгорания.двигателя, подвергается действию высоких температур и давлению газов, поэтому должна иметь податливое днище с жесткой опорной частью и интенсивно охлаждаться водой. Толщина стенок головки должна быть равномерной во избежание возникновения больших внутренних напряжений, а выходы клапанных стаканов на[..]
  • Общие сведения
    Во время работы двигателя внутреннего сгорания некоторые его детали соприкасаются с горячими газами, в результате чего сильно нагреваются. Высокая температура поршней, цилиндров, головки и клапанов приводит к усиленному нагаро- и лакообразованию, повышенному трению, задирам и износам деталей. Для нормальной работы двигателя температура его деталей должна поддерживаться на строго определенном уровне.[..]