Принцип работы и устройство карбюратора
Карбюратор – это обязательный узел питания двигателя внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. До конца XX века карбюраторы устанавливались на большинство автомобилей, но в наши дни их прочно вытеснили более удобные и функциональные инжекторные системы. Сейчас они часто встречаются в автомобилях возрастом 20 и более лет.
Принцип работы и устройство простейшего карбюратора
В первом устройстве, изобретенном Л. Христофорисом в 1876 году, топливо нагревалось, испарялось, образовавшиеся пары и потоки воздуха смешивались. Спустя год решение усовершенствовали, использовав принцип топливного распыления, который стал основой для следующих проектов.
До широкого распространения привычных нам устройств были барботажные модели и мембранно-игольчатые. Первые — в виде бензинового бака, в котором близко от поверхности располагалась доска и пара патрубков для подачи из атмосферы и забора смеси топлива и воздуха в мотор. Воздух перемещался под доской, непосредственно над топливом, обогащался парами и становился горючей смесью. Это была простая, но рабочая система. Дроссельная заслонка находилась отдельно. На функционирование мотора с барботажным узлом влияли природные условия — испаряемость зависела от температуры. Такую систему было сложно регулировать, она была взрывоопасна. 
Схема барботажного карбюратора.
Мембранно-игольчатое устройство размещается отдельно от бензобака. В нем было нескольких камер, жестко связанных с помощью штока. Седло клапана, через который подавалось топливо, запиралось иглой на штоке. Камеры были соединены топливным каналом и смесительной зоной. Параметры устройства определяли пружины, на которые надавливали мембраны. Такой карбюратор работал независимо от условий на улице и местоположения, был популярен в начале 19 века, когда его устанавливали на автомобилях и мототехнике, в самолетах с поршневыми моторами внутреннего сгорания. 
Схема мембранно-игольчатого карбюратора.
Устройство карбюратора наших дней
Сегодня используются поплавковые модели, которые являются самыми усовершенствованными. Их можно увидеть на большинстве машин. 
Устройство и работа карбюратора: 1 — регулировочный винт пускового устройства; 2 — штифт рычага 24, входящий в паз рычага 3; 3 — рычаг управления воздушной заслонкой; 4 — винт крепления тяги привода воздушной заслонки; 5 — регулировочный винт приоткрывания дроссельной заслонки первой камеры; 6 — рычаг дроссельной заслонки первой камеры; 7 — ось дроссельной заслонки первой камеры; 8 — рычаг привода дроссельной заслонки второй камеры; 9 — регулировочный винт количества смеси холостого хода; 10 — ось дроссельной заслонки второй камеры; 11 — рычаг дроссельной заслонки второй камеры; 12 — патрубок отсоса картерных газов в задроссельное пространство карбюратора; 13 — дроссельная заслонка второй камеры; 14 — выходные отверстия переходной системы второй камеры; 15 — корпус дроссельных заслонок; 16 — распылитель главной дозирующей системы второй камеры; 17 — малый диффузор; 18 — корпус топливного жиклера переходной системы второй камеры; 19 — распылитель ускорительного насоса; 20 — патрубок подачи топлива в карбюратор; 21 — распылитель эконостата; 22 — воздушная заслонка; 23 — шток пускового устройства; 24 — рычаг воздушной заслонки; 25 — крышка пускового устройства; 26 — штифт рычага 24, действующий от штока 23 пускового устройства; 27 — ось воздушной заслонки; 28 — крышка карбюратора; 29 — трубка с топливным жиклером эконостата; 30 — топливный фильтр; 31 — игольчатый клапан; 32 — эмульсионная трубка второй камеры; 33 — поплавок; 34 — главный топливный жиклер второй камеры; 35 — перепускной жиклер ускорительного насоса; 36 — рычаг привода дроссельных заслонок; 37 — рычаг привода ускорительного насоса; 38 — диафрагма ускорительного насоса; 39 — регулировочный винт качества (состава) смеси холостого хода; 40 — патрубок забора разрежения вакуумного регулятора опережения зажигания. 41 — корпус карбюраторов. 42 — электромагнитный запорный клапан; 43 — регулировочный винт добавочного воздуха заводской подрегулировки системы холостого хода; 44 — диафрагма пускового устройства.
Поплавковый карбюратор состоит из множества элементов:
- Поплавковая камера для сохранения горючего на заданном уровне.
- Поплавок, оснащенный специальной иглой, который используется для дозирования уровня бензина.
- Смесительная камера ― для смешения топлива в мелкодисперсном виде с воздухом.
- Диффузор — зауженное место для увеличения скорости воздуха.
- Распылитель, оснащенный жиклером, который соединяет камеры, подает смесь в диффузор.
- Заслонка дросселя — для регулировки потока рабочей жидкости.
- Воздушная заслонка — для регулировки потока воздуха, поступающего в карбюратор. С помощью элемента создают смесь «обогащенную», «нормальную» или «бедную».
- Система холостого хода — подает горючее мимо смесительной камеры по спецканалам в задроссельное пространство.
- Эконостаты и экономайзеры — обеспечивают дополнительную подачу топлива при существенных нагрузках. Эконостаты работают от разрежения воздуха, экономайзерами управляют принудительно.
- Подсос горючего — для принудительного обогащения топливной смеси. С помощью рычага водитель приоткрывает дроссельную заслонку, воздух проходит сквозь смесительную камеру и забирает больше горючего. В результате смесь становится обогащенной, помогает запустить холодный двигатель.
Принцип работы карбюратора
Сначала горючее направляется в поплавковую камеру. В момент достижения необходимого уровня поплавок поднимается и перекрывает клапан, через который подается топливо. Когда поплавок опускается, подача топлива возобновляется.
Далее топливо идет в смесительную камеру, где создается горючая смесь. Сверху подается воздух, который соединяется с горючим. В камере находится распылительная трубка с жиклером, а также дроссель и диффузор. Жиклер — это пробка, которая не допускает вытекание топлива из поплавковой камеры. Заслонка, соединенная с педалью, называется дросселем. При надавливании ногой, она открывается, и горючая смесь попадает в цилиндр. В результате машина набирает скорость. В диффузоре находится распределительная трубка.
В момент запуска в смесительной камере формируется разрежение, из распылителя разбрызгивается топливо. Поднимается поток воздуха, который при смешении с топливом, переносит горючее в цилиндр.
В новейших устройствах помимо смесительной и поплавковой камер, находится также пусковое и дозирующее устройство, конструкция холостого хода, экономайзер, ускорительный насос. Устаревшие модели не обеспечивают полноценную работу мотора, поскольку в зависимости от того, холодный или горячий двигатель, смесь должна быть разной. Если запускают холодный двигатель, требуется горючая смесь, обогащенная топливом. В случае, когда мотор долго работал, необходима смесь с небольшим включением топлива.
Для увеличения скорости или езды в нагруженной машине, нужна смесь, сильно обогащенная топливом. Аналогичная ситуация при движении на холостом ходу, на малых оборотах. Такие условия простой карбюратор обеспечить не в силах.
С целью обогащения смеси топливом применяют насос-ускоритель. Когда резко выжимают педаль, проходит воздух, который движется быстрее топлива. С этим связана нехватка топлива в горючей жидкости. При наличии насоса силовой агрегат работает мощнее.
Система холостого хода идеальна для малых оборотов. При таком режиме силовой агрегат функционирует на обогащенной смеси. Однако, одной дозирующей системы недостаточно, ведь на холостом ходу дроссель открывается лишь частично. В новейших карбюраторах горючая смесь формируется около дросселя, поскольку в этом месте, даже если дроссель открыт не полностью, создается необходимое разрежение.
Для запуска мотора требуется смесь, которая обогащена топливом. С этой целью в смесительной камере предусмотрена заслонка с клапаном, через который проходит воздух. На приборной панели автомобиля есть ручка для управления клапаном. При вытягивании ручки клапан приоткрывается, и объем воздуха в смесительной камере сокращается. А количество горючего в смеси возрастает. В результате даже первые порции смеси достаточно насыщены, и мотор быстро заводится. При наличии спускового устройства двигатель работает даже при пониженных температурах. 
Возможности дозирующего устройства позволяют создавать смесь, подходящую для работы двигателя в разных режимах. С помощью системы автоматически регулируется состав смеси при работе мотора с малой и средней нагрузкой. В таком режиме топливо подается через дозирующую систему. Однако, даже при полном открытии дросселя горючего часто недостаточно. По этой причине, когда дроссель практически полностью открыт, рычаг, соединенный с ним, воздействует на тягу привода экономайзера — так открывается дополнительный проход из поплавковой камеры. В итоге двигатель функционирует более мощно.
Система холостого хода
Система холостого хода (СХХ) обеспечивает работу двигателя без нагрузки на холостом ходу, например при остановке автомобиля. Чтобы перевести двигатель на холостой ход, дроссельную заслонку закрывают и этим уменьшают количество горючей смеси, которая поступает в цилиндры. При этом разрежение в диффузоре и устья распылителя падает, что приводит к прекращению работы главного дозирующего устройства. На рис. 9 приведена схема системы холостого хода, в которую топливо поступает из главного жиклера 11. При малой частоте вращения коленчатого вала дроссельная заслонка закрыта и за ней образуется большое разрежение. Под действием этого разрежения топливо проходит через главный жиклер 11 в горизонтальный канал 10 и через топливный жиклер 3 холостого хода попадает в эмульсионный канал 4. В начале эмульсионного канала установлен воздушный жиклер 2 холостого хода, через который подается воздух в систему холостого хода. Воздух, пройдя через жиклер 2, смешивается с топливом и образует эмульсию, которая по эмульсионному каналу подводится к отверстиям 5 и 7 в стенке смесительной камеры. Точное расположение отверстий относительно дроссельной заслонки играет важную роль в образовании горючей смеси. При полностью закрытой дроссельной заслонке отверстие 7 находится несколько ниже, а отверстие 5 несколько выше ее края.
Поэтому при работе двигателя на холостом ходу эмульсия будет поступать в зону наибольшего разрежения, т. е. под дроссельную заслонку и через отверстие 7. Через отверстие 5 в эмульсионный канал примешивается воздух, уменьшающий разрежение в системе холостого хода. Как только дроссельную заслонку приоткрывают, через отверстие 5 эмульсия начинает поступать в смесительную камеру, тем самым не допускается переобеднение смеси в первые моменты открытия дроссельной заслонки и обеспечивается плавный перевод работы двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала при холостом ходе на режим средних нагрузок. Количество эмульсии, поступающей под дроссельную заслонку, регулируют винтом 6, установленным в канале 4. При завертывании винта его конус уменьшает проходное сечение отверстия 7, изменяя состав смеси. Регулировочный винт 6 обычно называют винтом качества смеси. Количество поступающей в цилиндры горючей смеси регулируют также винтом 9, при вращении которого изменяется положение дроссельной заслонки 8. Регулировочный винт 9 называют винтом количества смеси.
Рисунок 1.9 — Схема системы холостого хода: 1 — поплавковая камера; 2 — воздушный жиклер холостого хода; 3 — топливный жиклер холостого хода, 4 — эмульсионный канал; 5 — верхнее отверстие в стенке смесительной камеры; 6 — винт регулировки качества смеси; 7 — нижнее отверстие в стенке смесительной камеры; 8 — дроссельная заслонка; 9 — винт регулировки количества смеси; 10 — горизонтальный канал системы холостого хода; 11 — главный жиклер.
Система XX предназначена для приготовления и подачи горючей смеси при работе двигателя на режимах полностью закрытой или приоткрытой дроссельной заслонки. Система XX выполнена только в первичной камере и снабжена элементами ограничения содержания вредных веществ в ОГ.
Рисунок 1.10 — Схема размещения регулировочных винтов карбюратора
Система XX на рисунке 1.10, а содержит вертикальный эмульсионный канал 4, регулировочный винт 1 качества, канал 5 переходной системы, выходящий в задроссельное пространство 7. Переходная система выполнена в виде нескольких последовательно соединенных отверстий или в виде прямоугольной щели. Традиционный винт 1 качества снабжен головкой 2 со шлицем, на которую напрессован упор 3, и конусом, размещенным в регулировочном отверстии 6. Диапазон регулирования состава смеси винтом качества 1 чрезмерно высок: от смеси переобедненной, вызывающей неустойчивую работу двигателя, и характеризующейся повышенным содержанием СН в ОГ, до переобогащенной, при которой содержание СО в ОГ может достигать 9 % и более. Конструкция карбюратора не исключает возможности самопроизвольного или случайного изменения положения винта качества 1, на головку которого напрессовывают упор, фиксирующий головку 2. Для сужения возможного диапазона изменения состава горючей смеси винтом качества вводят дополнительные дросселирующие винты (например, карбюраторы типа «Солекс»). Винт 8 (рисунок 1.10, б) с регулировочным отверстием 9 обеспечивает предельное обеднение горючей смеси карбюраторов при полностью ввернутом винте качества. В выходном отверстии находится регулировочный винт 8 (рис. 9, в) токсичности для обеспечения регулировки содержания СО в ОГ при наличии сответствующего оборудования. После этой регулировки у карбюраторов винтом качества 7 устанавливается максимально возможное обеднение смеси. Эти смеси далее обедняются винтом 8 до заданной величины. Винт 10 заводской подстройки с регулировочным отверстием 11 предназначен для компенсации технологических погрешностей при изготовлении дозирующих отверстий. Система XX на рис. 10, б ограничивается зазором между цилиндрической частью винта 9 качества и стенкой смесительной камеры.
Современные карбюраторы, кроме винта качества 1 (см. рисунок 1.10, а и в), содержат винт упора, обеспечивающий приоткрывание дроссельной заслонки и регулирование количества смеси на холостом ходу и тем самым устанавливающий величину минимальной частоты вращения коленчатого вала. При регулировке СХХ с помощью упорного винта содержание СО в ОГ также несколько уменьшится, хотя и существенно меньше по сравнению с винтом качества, так как состав горючей смеси зависит от положения кромки дроссельной заслонки относительно переходных отверстий 5 (см. рис. 10, a). Карбюраторы с дополнительной СХХ исключают такой недостаток. В таких карбюраторах на предприятии-изготовителе винтом упора устанавливают заданное положение дроссельной заслонки относительно переходных отверстий, а винтом качества — требуемый состав горючей смеси. Регулирование частоты вращения коленчатого вала на режимах XX двигателя с таким карбюратором осуществляют путем изменения количества горючей смеси постоянного состава. Регулировка СХХ оказывает заметное влияние на токсичность ОГ при работе двигателя практически на любых режимах, встречающихся в городских условиях.
Вывертывание винта качества сопровождается увеличением расхода топлива и повышенным содержанием СО в ОГ. Винт вывертывают на один оборот при неработающем двигателе с последующим медленным его ввертыванием, пока снижение частоты вращения коленчатого вала не достигнет максимума. При дальнейшем ввертывании винта еще на 1/8 оборота частота вращения уменьшается на 20—30 мин -1. Содержание СО в ОГ для различных экземпляров составляет 2— 4 %. Дальнейшее ввертывание винта качества, хотя и сопровождается дополнительным уменьшением содержания СО в ОГ, нежелательно, так как это приведет к неустойчивой работе двигателя и к увеличению содержания СО в ОГ. Неустойчивая работа двигателя при регулировке карбюратора связана не только с переобогащением горючей смеси, но и с различными неисправностями или неправильной регулировкой приборов системы зажигания. Поэтому регулировку карбюратора на обороты XX двигателя следует проводить после устранения неисправности и правильной регулировки приборов системы зажигания, а также установления правильных тепловых зазоров в приводе клапанов.
Кроме того, регулировку следует проводить при полностью прогретом двигателе, так как по мере последующего после регулировки прогрева двигателя частота вращения увеличивается по сравнению с ранее установленной. Винт характеризует предельное обеднение горючей смеси. В карбюраторах применяют две типовые схемы СХХ. Первая схема представляет собой традиционную СХХ с задроссельным, а вторая — до-дроссельным смесеобразованием, представляющим собой АСХХ. Для питания двигателя горючей смесью в случае прикрытой дроссельной заслонки в современных карбюраторах предусмотрена СХХ. Различают два вида СХХ: с задроссельным смесеобразованием и автономную. Система холостого хода с задроссельным смесеобразованием (рис. 11) содержит топливный жиклер 4, сообщенный через канал 6 с топливным жиклером 7 главной дозирующей системы (ГДС), воздушный жиклер 5 и эмульсионный канал 2 с размещенными в нем подстроечным винтом 3 и винтом 7 регулировки качества (состава) горючей смеси. Подстроечный винт 3 (получил распространение в карбюраторах семейства ДААЗ) предназначен для уменьшения разброса характеристик холостого хода карбюратора в условиях массового производства. Он позволяет компенсировать производственные неточности расположения переходных отверстий 11 по высоте относительно верхней кромки дроссельной заслонки. С помощью винта 3 регулируют подачу воздуха из диффузорного пространства в эмульсионный канал 2. Такую операцию выполняют при настройке карбюратора на заводе-изготовителе. В дальнейшем винт 3 пломбируют и вскрывать его нельзя, так как на регулировку СХХ в эксплуатации он не влияет
Рисунок 1.11 — Система холостого хода с задроссельным смесеобразованием
Количество горючей смеси, подаваемой в двигатель, регулируют с помощью регулировочного (упорного) винта 9, размещенного на корпусе карбюратора. Наличие средств регулирования состава и количества горючей смеси обусловлено тем, что различные двигатели имеют неодинаковые механические потери, на преодоление которых затрачивается и различное количество топлива на режимах холостого хода. При работе двигателя на режимах XX дроссельная заслонка полностью прикрыта, и разрежение из задроссельного пространства 8 через выходное отверстие 10 и каналы передается к топливному жиклеру 7 дозирующей системы. Под действием этого разрежения топливо через жиклер 7, канал 6 и топливный жиклер 4 холостого хода поступает в эмульсионный канал 2 и через выходное отверстие 10 в задроссельное пространство. Скорость движения воздуха в задроссельном пространстве невысокая, поэтому топливо здесь распыляется неэффективно и, следовательно, возможно неравномерное его распределение по цилиндрам двигателя. Это требует обогащения горючей смеси, сопровождающегося неизбежным увеличением содержания СО и СmНn в ОГ. Ужесточение экологических требований привело к созданию элементов, препятствующих неквалифицированному вмешательству в работу СХХ.
В карбюраторах производства ДААЗ для этой цели на винт 7 качества смеси устанавливают пластмассовую ограничительную втулку, которая позволяет вращать винт только в пределах одного оборота, а на карбюраторах производства «ПеКАР» в эмульсионные каналы СХХ устанавливают винты токсичности. Приведенная принципиальная схема СХХ является наиболее распространенной и реализована в современных карбюраторах производства ДААЗ и ОАО «ПеКАР». Система холостого хода карбюратора ВАЗ-2101 (Рисунок 1.12, а) имеется только в первичной камере карбюратора. Она обеспечивает переход двигателя с режима XX к работе его под нагрузкой. СХХ содержит подстроечный регулировочный винт 5, топливный жиклер 9 с винтом 7, сообщенный через топливный канал 10 и главный топливный жиклер 12 с поплавковой камерой 11. Эмульсионный канал 3 через нерегулируемое отверстие 2 переходной системы и регулируемое выходное отверстие 15 сообщен с задроссельным пространством. Регулировочный винт 1 обеспечивает необходимый состав горючей смеси. Питание СХХ осуществляется от ГДС и выполнено после жиклера 12. В корпусе поплавковой камеры выполнено вентиляционное отверстие и размещен клапан, кинематически связанный через шток с дроссельной заслонкой 14. В случае прикрытия дроссельной заслонки клапан обеспечивает сообщение поплавковой камеры 11 с атмосферой. С помощью винта 5 обеспечивают дополнительную подачу воздуха в эмульсионный канал 3 из главного воздушного канала б в корпусе 4. Воздушный жиклер 8 располагается в зоне устойчивого воздушного потока.
Для улучшения испарения, смешивания и распределения топлива но цилиндрам двигателя корпус смесительной камеры в зоне регулируемого отверстия 15 СХХ обогревается теплом охлаждающей жидкости двигателя, поступающей через канал 16. Количество горючей смеси, поступающей в двигатель, регулируют с помощью винта 13.
Рисунок 1.12 — Система холостого хода карбюратора ВАЗ-2101 (а), -2103 и -2106 (6)
Под действием разрежения, создаваемого работающим двигателем, топливо из поплавковой камеры 11 через жиклер 12, топливный канал 10 и топливный жиклер 9 поступает в эмульсионный канал 3, где смешивается с воздухом, проходящим через воздушный жиклер 8. Образовавшаяся горючая смесь поступает в задроссельное пространство карбюратора. При полном открытии дросселя 14 СХХ работает как дополнительный воздушный жиклер ГДС. Система холостого хода карбюратора ВАЗ-2103 и -2106 (Рисунок 1.12, б) отличается от аналогичной системы карбюратора ВАЗ-2101 наличием электромагнитного клапана 17. Клапан состоит из электромагнита с подвижным стержнем, нажимной пружины и корпуса. На работающем двигателе на клапан 17 подается напряжение, и стержень перемещается, открывая клапан. Клапан при выключенном зажигании перекрывает канал 10 подачи топлива и его паров и тем самым исключает возможность самовоспламенения горючей смеси (калильного зажигания) в горячем двигателе после его остановки. Рассмотренные СХХ включены последовательно после топливного жиклера ГДС. Такое включение обеспечивает плавный переход от режимов XX к режимам с нагрузкой. Вместе с тем в подобных системах наблюдается неудовлетворительное перемешивание топлива с воздухом. Автономные системы холостого хода (АСХХ) (Рисунок 1.13), представляющие по существу автономный карбюратор, реализованы в карбюраторах «Озон», ДААЗ-2108,-2141, К-131, -151, -156 и др. Они содержат топливный жиклер 4, сообщенный через топливный канал б, топливный жиклер 7 ГДС с поплавковой камерой, и эмульсионный канал 2 с подстроечным винтом 3, обводной воздушный канал 12 с размещенным в нем профильным дозирующим винтом 11 и выходное регулируемое отверстие 9, сообщенное с задроссельным пространством 8. В эмульсионном канале 2 размещены воздушный жиклер 5 и регулировочные винты 1 и 11 соответственно состава и количества горючей смеси.
Рисунок 1.13 — Автономная система холостого хода
Под действием разрежения, создаваемого в задроссельном пространстве работающим двигателем, топливо через канал 6 поступает к жиклеру 4, смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 5. При этом основная часть воздуха проходит через обводной канал 12 и кольцевой распылитель 10 со скоростями, близкими к звуковым. Одновременно с этим к кольцевому распылителю по эмульсионному каналу 2 поступает горючая смесь, где она дополнительно испаряется и равномерно перемешивается с воздухом, а затем через регулируемое отверстие 9 поступает в задроссельное пространство. Конструкция профиля дозирующего винта 11 в зоне кольцевого распылителя 10 обеспечивает стабильный состав горючей смеси независимо от величины проходного сечения регулируемого отверстия 9. Особенность смесеобразования АСХХ заключается в том, что в задроссельное пространство 8 поступает хорошо испаренная и перемешанная горючая смесь. Равномерное ее распределение по цилиндрам двигателя позволяет снизить концентрации СО и СmНn, повысить топливную экономичность и устойчивость работы двигателя на режимах XX. В многокамерных карбюраторах система холостого хода предусмотрена только в первичной камере. Во вторичной камере вместо СХХ предусмотрена переходная система, которая вступает в работу в момент открывания вторичной заслонки карбюратора. Система холостого хода карбюратора ДААЗ-21081 (Рисунок 1.14) содержит топливный жиклер 4 с электромагнитным клапаном 3, сообщенный через канал 7 с поплавковой камерой, воздушный жиклер 5, выходящий в главный воздушный канал 6, винты качества и количества 11 и 7 соответственно и каналы 9 и 10 выхода горючей смеси в главный воздушный канал. Жиклер 8 не связан с системой АСХХ.
Рисунок 1.14 — Система холостого хода карбюратора ДААЗ-21081
Под воздействием разрежения в задроссельном пространстве топливо поступает по каналам 7, через топливный жиклер 4 электромагнитного клапана 3 и эмульсионный канал 2 и каналы 9 и 10 в главный воздушный канал 6. Винт 11 качества горючей смеси не подлежит регулировке в эксплуатации. Его регулируют на предприятиях-изготовителях или на специализированных станциях, а затем пломбируют. В эксплуатации в таких карбюраторах регулируют только минимальную частоту вращения коленчатого вала с помощью винта 1 упора дроссельной заслонки. Винт 1 не позволяет обогащать горючую смесь, поступающую в цилиндры двигателя. Система холостого хода карбюратора К-151 (Рисунок 1.15) содержит блок 1 с воздушным 3 и эмульсионным 2 жиклерами соответственно, эмульсионный канал 4, обводной канал 21, винты 22 и 13 качества горючей смеси, диффузор 17 обводного канала и винт 15 количества (эксплуатационной настройки).
Рисунок 1.15 — Система холостого хода карбюратора К-151
СХХ тесно взаимодействует с ЭПХХ, содержащим блок 16 с винтом 15 и выходным отверстием 14, запорный элемент 12. Пневмоклапан имеет мембрану 9, нагруженную пружиной 10, и отверстие 11. ЭПК 6 через трубопровод 7 сообщен с задроссельным пространством 20 вторичной камеры и шланг 5 и трубку 8 с наддиафрагменной полостью пневмоклапана. Под действием разрежения при закрытой дроссельной заслонке 19 первичной камеры эмульсия поступает через обводной канал и его диффузор 17, отверстие 14 и выходит в задроссельное пространство первичной камеры. При открывании дроссельной заслонки 19 эмульсия из канала 4 через переходные отверстия 18 поступает в задроссельное пространство. Система холостого хода карбюратора К-156 снабжена дополнительной СХХ в дополнительной секции. Обе системы соединены с эмульсионным колодцем главной дозирующей системы. Топливные жиклеры выполнены в блоке с воздушными и представляют собой трубки с калиброванными отверстиями. Система XX имеет двойное эмульсирование, обеспечивающее улучшение смесеобразования и обеднение горючей смеси. В современных карбюраторах (К-88, К-126 и др.) система холостого хода работает не только в режиме холостого хода. Она играет важную роль в исправлении характеристики простейшего карбюратора на режимах средних нагрузок и полной мощности. Достигается это благодаря тому, что система холостого хода постепенно включается в работу главной дозирующей системы по мере открытия дроссельной заслонки. При этом расход топлива через систему уменьшается. На холостом ходу расход топлива, поступающего через систему холостого хода, составляет от 100 до 40% общего расхода топлива. С увеличением частоты вращения коленчатого вала основная масса топлива подается главным дозирующим устройством, а на долю системы холостого хода приходится не более 20%. При полностью открытой дроссельной заслонке система холостого хода подает по своим каналам воздух в главное дозирующее устройство. Благодаря такому влиянию системы холостого хода характеристика карбюратора приближается к требуемой, которая обеспечивает наиболее выгодные условия работы двигателя на всех режимах.
Обогатительные устройства карбюраторов Карбюраторы, имеющие главное дозирующее устройство с компенсацией смеси и систему холостого хода, обеспечивают экономичную и надежную работу двигателя на малых и средних нагрузках. Однако, чтобы обеспечить все режимы работы двигателя, карбюратор должен иметь обогатительные устройства. Такими устройствами в современных карбюраторах являются экономайзер, эконостат, ускорительный насос и пусковое обогатительное устройство.
Карбюраторный двигатель: устройство и принцип работы.
Горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом. Попадая в цилиндры двигателя, горючая смесь смешивается с остаточными отработавшими газами и образует рабочую смесь.
В двигателях сгорание рабочей смеси происходит за тысячные доли секунды (0,002 — 0,003 с). Такое быстрое сгорание возможно при условии, если топливо будет находиться в парообразном состоянии в виде мельчайших частиц и для сгорания будет достаточное количество воздуха. В зависимости от массового соотношения бензина и воздуха различают следующие виды горючих смесей: нормальная, обогащенная, богатая, обедненная, бедная.
Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха (12 м 3 ). При такой смеси двигатель работает устойчиво и имеет средние показатели мощности и экономичности.
Обогащенная смесь содержит на 1 кг бензина 13 — 15 кг воздуха, скорость сгорания такой смеси возрастает, двигатель развивает большую мощность, но при этом повышается расход топлива.
Богатая смесь содержит на 1 кг бензина менее 13 кг воздуха, она горит медленно, мощность двигателя снижается, происходит большой перерасход топлива.
Обедненная смесь (1 : 15 — 16,5) обеспечивает полное сгорание топлива, мощность двигателя несколько снижается, но достигается наибольшая экономия топлива.
Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха на одну часть бензина. Горит очень медленно, двигатель перегревается, расход топлива увеличивается, а мощность значительно падает.
Процесс приготовления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор, приготовляющий смесь, — карбюратором. http://aboutavtobus.ru/ustrojstvo-i-rabota-karbyuratora.html
Простейший карбюратор состоит из поплавков и смесительной камер. В поплавковой камере помещается латунный поплавок , укрепленный шарнирно на оси , и игольчатый клапан . В смесительной камере расположен диффузор, жиклер с распылителем и дроссельная заслонка. Жиклер представляет собой пропускную способность топлива.
При работе двигателя, когда поршень движется вниз и впускной клапан открыт, в цилиндре, впускном трубопроводе и смесительной камере карбюратора создается разрежение, под действием которого из распылителя вытекает топливо со скоростью от 2 до 6 м/с. Одновременно через смесительную камеру проходит поток воздуха, скорость которого в суженной части диффузора достигает 50—150 м/с.
Вследствие большой скорости воздуха от его ударов капельки топлива постепенно размельчаются, превращаются в пары и, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь. По мере расхода топлива поплавок опускается, игольчатый клапан открывает отверстие и топливо начинает снова наполнять поплавковую камеру. Таким образом будет поддерживаться постоянный уровень топлива в поплавковой мере и в распылителе, в котором он при неработающем двигателе должен быть на 1—1,5 мм ниже верхнего края распылителя.
Простейший карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при переходе от одного режима работы двигателя к другому. Так, при переходе от малых нагрузок к средним вместо обеднения он обогащает смесь. Кроме того, у него нет приспособлений, с помощью которых можно обогатить смесь при пуске холодного двигателя, при больших нагрузках, во время разгона автомобиля, а также он не обеспечивает устойчивой работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала. Поэтому на двигателях устанавливают более сложные карбюраторы, обеспечивающие приготовление смеси нужного состава на всех режимах. Это достигается наличием в карбюраторе необходимых устройств и систем: главной дозирующей системы, системы пуска, системы холостого хода, экономайзера и ускорительного насоса.
Главная дозирующая система состоит топливного жиклерас распылителем и воздушного жиклера.
При работе карбюраторного двигателя во время такта впуска в смесительной камере над распылителем создается разрежение. Под действием разложения, которое увеличивается по мере увеличения открытия дросселя, топливо поступает через жиклер в распылитель и в смесительную камеру. При увеличении разрежения в диффузоре через воздушный жиклер в распылитель поступает воздух. Чем больше разрежение, тем больше прибавляется воздуха. Таким образом, воздушный жиклер притормаживает истечение топлива из главного жиклера под действием увеличивающегося разрежения и этим обеспечивает получение экономичной смеси постоянного обедненного состава независимо от увеличения разрежения в диффузоре при увеличении открытия дроссельных заслонок. При одновременной работе с другими системами главная дозирующая система приготавливает обогащенную и богатую смеси.
Система холостого хода обеспечивает приготовление обогащенной смеси при работе прогретого двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала. На данном режиме происходит плохая очистка цилиндров от остаточных газов, которые препятствуют распространению пламени в цилиндре. И хотя эффективная мощность в режиме холостого хода равна нулю, смесь обогащают для ускорения горения и обеспечения бесперебойной работы двигателя. При работе двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала воздушная заслонка карбюратора открыта, а дроссельная прикрыта, разрежение в диффузоре незначительно и главная дозирующая система не работает. Разрежение создается ниже дроссельной заслонки, и топливо через жиклер главной дозирующей системы поступает к топливному жиклеру холостого хода. Пройдя этот жиклер, смешивается с воздухом, поступающим через первый воздушный жиклер, и образует эмульсию (пенистую смесь топлива с пузырьками воздуха). Полученная эмульсия попадает в эмульсионный канал, затем выходит через нижнее распыливающее отверстиев задроссельное пространство. При открытии на небольшой угол дроссельной заслонки эмульсия будет поступать и через верхнее распиливающее отверстие. Наличие двух выходных отверстий в системе холостого хода обеспечивает плавный переход от холостого хода к средним и большим на грузкам.
Экономайзер с механическим приводом состоит из жиклера и колодца, в котором помещается игольчатый клана. Привод экономайзера осуществляется от дроссельной заслонки при помощи рычага и тяги с планкой и штока. По мере открытия дроссельной заслонки приводной рычаг поворачивается и перемещает тягу, которая через планку опускает шток 3 с иглой вниз. При открытии дроссельной заслонки более чем на 85% шток открывает клапан и из колодца через жиклер начинает поступать дополнительное топливо в распылитель, т. е. к топливу, поступающему через жиклер, добавляется еще топливо, проходящее через открытый клапан экономайзера.
Количество топлива, поступающего в смесительную камеру, ограничивается жиклером экономайзера, пропускная способность которого рассчитана на приготовление обогащенной смеси для получения максимальной мощности.
Насос — ускоритель служит для временного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки, что улучшает приемистость автомобиля (ускоряет разгон). Насос — ускоритель часто объединяют с экономайзером. При резком открытии дроссельной заслонки под действием рычага, тяги и планки привода поршень в колодце быстро перемещается вниз. Обратный клапан вследствие возникающего давления топлива закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и порция топлива через распылитель впрыскивается в смесительную камеру, обогащая горючую смесь.
Система пуска служит для обогащения горючей смеси при пуске и прогреве холодного двигателя. При пуске холодного двигателя происходит недостаточное испарение топлива, а бензин в капельном состоянии в горении не участвует. Поэтому на период пуска и прогрева двигателя необходимо обеспечить богатую горючую смесь, что достигается закрытием воздушной заслонки карбюратора путем вытягивания кнопки на щитке приборов. При этом значительное увеличение разрежения в смесительной камере вызывает усиленное истечение топлива из главной дозирующей системы и системы холостого хода. Для предупреждения переобогащения горючей смеси на воздушной заслонке устанавливают автоматический клапан с пружиной, который при закрытой воздушной заслонке под действием разрежения в смесительной камере открывается и пропускает некоторое количество воздуха.
Устройство карбюраторного двигателя
Система питания служит для хранения, запаса, подачи и очистки топлива, очистки воздуха, приготовления горючей смеси нужного состава и отвода наружу продуктов сгорания.
В систему питания карбюраторного двигателя входят: топливный бак, топливопроводы, топливные фильтры, топливный насос, воздушный фильтр, карбюратор и впускной трубопровод. К системе питания относят также выпускной трубопровод двигателя и глушитель.
Запас топлива для работы двигателя хранится в топливном баке, из которого топливо подается к карбюратору топливным насосом по топливопроводам. Фильтр-отстойник очищает топливо от механических примесей и отделяет случайно попавшую в него воду. Воздушный фильтр очищает от пыли поступающий в карбюратор атмосферный воздух. Карбюратор приготовляет горючую смесь, которая по впускному трубопроводу поступает в цилиндры. Выпускной трубопровод отводит из цилиндров отработавшие газы. Глушитель снижает температуру отработавших газов и уменьшает шум при выходе в атмосферу.