Карбюраторного двигателя.

Система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления в определенной пропорции из топлива и воздуха горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из цилиндра отработавших газов. В общем случае система питания, рис. 1, состоит из топливного бака 1, фильтра грубой очистки (отстойника) 2, топливного

Рис.1 Схема системы питания

насоса 3, фильтра тонкой очистки топлива 4, воздушного фильтра 5, карбюратора 6, впускного трубопровода (коллектора) 7, выпускного трубопро-вода 8, приемной трубы глушителя 9, глушителей шума отработавших газов (глушителей) 10,11 и выпускной трубы 12. Во время работы двигателя топливо из топливного бака 1 подается через фильтр–отстойник 2 с помощью насоса 3 в поплавковую камеру карбюратора 6. В фильтре-отстойнике топливо предварительно очищается от механических примесей и воды.

При такте впуска в цилиндре двигателя создается разряжение, которое передается в карбюратор и воздухоочиститель. Под влияние разрежения воздух проходит через воздухоочиститель и поступает в смесительную камеру карбюратора, где из распылителей фонтанирует топливо. В карбюраторе топливо перемешивается с воздухом и частично испаряется, т.е. образуется горючая смесь. По впускному трубопроводу горючая смесь поступает в цилиндры двигателя. После сгорания отработавшие газы через открытый выпускной клапан вытесняются поршнем в выпускной трубопровод, из которого они поступают в приемную трубу глушителей, а затем в выпускную трубу.

 

4.2. Смесеобразование и состав горючей смеси.

Процесс смесеобразования в карбюраторном двигателе заключается в смешивании паров бензина с воздухом при определенном соотношении их масс. Приготовление горючей смеси начинается в карбюраторе, продолжается во впускном трубопроводе и заканчивается в цилиндре. В зависимости от соотношения масс топлива и воздуха различают нормальную, обогащенную, богатую, обедненную и бедную смеси. Соотношение между количеством топлива и воздуха определяют коэффициентом избытка воздуха – α;, равным отношению действительного количества воздуха L_д, находящегося в смеси, к количеству воздуха L_o теоретически необходимому для сжигания данного количества топлива, α = L_д/L_o. Если количество воздуха в горючей смеси равно теоретически необходимому для полного сгорания топлива, α = 1 и смесь называется нормальной. Для полного сгорания 1 кг бензина требуется примерно 14.9 кг воздуха. Такая смесь обеспечивает устойчивую работу двигателя со средними показателями мощности и экономичности.

В обогащенной смеси содержание воздуха на (15…20)% меньше, чем в нормальной, . Обогащенная смесь сгорает быстрее нормальной и двигатель развивает наибольшую мощность при несколько увеличенном расходе топлива.

В богатой смеси содержание воздуха на (20…60)% меньше, чем в нормальной, . Богатая смесь горит «медленно», при этом уменьшается мощность двигателя и значительно увеличивается расход топлива.

В обедненной смеси содержание воздуха на (10…15)% больше, чем в нормальной, . Обедненная смесь имеет несколько меньшую скорость сгорания, чем обогащенная смесь, но двигатель работает экономично, хотя и развивает несколько меньшую мощность.

В бедной с меси содержание воздухана (15…30)% больше, чем в нормальной, . Бедная смесьгорит медленно, процесс сгорания может продолжаться весь такт расширения и часть такта выпуска. При использовании бедной смеси двигатель работает неустойчиво, его мощность уменьшается, а расход топлива сильно возрастает.

Состав смеси непрерывно меняется и автоматически поддерживается в зависимости от условий работы двигателя с помощью карбюратора.

Наибольшую мощность двигатель развивает при , а наиболее экономичный режим работы двигателя обеспечиваетсяпри .

В цилиндре двигателя после такта выпуска остается значительное количество отработавших газов: (7…12)% в режиме максимальной мощности и (35…40)% на холостых оборотах.

Смесь остаточных газов и горючей смеси называется рабочей смесью.

 

4.3. Принцип работы карбюратора, режимы работы двигателя, характеристики простейшего и идеального карбюратора.

Процесс приготовления горючей смеси определенного состава из мелко распыленного топлива и воздуха вне цилиндров двигателя называют карбюрацией, а прибор, в котором этот процесс происходит карбюратором. Простейший карбюратор, рис 2, состоит из поплав-

Рис.2 Схема простейшего карбюратора

ковой камеры 1 с поплавком 2 и запорным клапаном 7, распылителя 4 с жиклером 3, смесительной камеры с диффузором 5 и дроссель-ной заслонкой 6. Поплавко-вая камера через балансиро-вочное отверстие сообщает-ся с атмосферой. Распыли-тель топлива (его выходной конец) устанавливают в самом узком месте диффузора - горловине. При наполнении топливом поплавковой камеры поплавок 2 всплы-вает и игольчатый клапан 7 перекрывает топливопровод. Поступлениетоплива в поплавковую камеру прекращается.

Разряжение, создаваемое в цилиндре, передается в смесительную камеру карбюратора. Разряжение зависит от положения дроссельной заслонки карбюратора и скорости воздушного потока (частоты вращения коленчатого вала двигателя). Наибольшее разряжение в смесительной камере создается при открытой дроссельной заслонке. Пока двигатель не работает, в поплавковой камере и распылителе топливо находится на одном уровне, ниже уровня конца распылителя на величину Δh. Во время работы воздух проходит через диффузор, скорость воздуха максимальна в горловине диффузора, там и создается наибольшее разряжение. Вследствие перепада давлений воздуха в поплавковой камере и горловине диффузора топливо начинает фонтанировать из распылителя, перемешивается с воздухом, частично испаряется и в виде горючей смеси поступает через впускной трубопровод (коллектор) в цилиндры двигателя. Топливо продолжает испаряться и перемешиваться во впускном коллекторе и щелевом зазоре впускного клапана. Заканчивается процесс смесеобразования в цилиндре в конце такта сжатия.

Изменение положения дроссельной заслонки простейшего карбюратора значительно

изменяет состав горючей смеси, рис. 3, кривая 1. По мере открытия дроссельной заслонки, определяемой площадью проходного сечения, выраженной в процентах от максимального значения площади проходного сечения, горючая смесь обогащается все в большей степени. Это не соответствует теоретическим представлениям о необходимом составе горючей смеси при различных режимах работы двигателя. Основные режимы работы двигателя: запуск «холодного» двигателя; холостой ход и малые нагрузки; средние нагрузки; полная нагрузка;

Рис.3 Схема простейшего карбюратора

резкие переходы с малой нагрузки на большую.

Во время пуска холодного двигателя необходима очень богатая смесь с коэффициентом избытка воздуха α = 0,2...0,6, позволяющая компенсировать плохие условия смесеобразования в этом режиме. Частота вращения коленчатого вала во время пуска и скорость воздушного потока в диффузоре карбюратора имеют небольшие значения, топливо плохо перемешивается с воздухом и плохо испаряется. При этом значительная часть топлива конденсируется во впускном трубопроводе и на стенках цилиндра.

При работе двигателя в режиме х олостого хода и малых нагрузок горючая смесь загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси до значения коэффициента избытка воздуха α = 0,7…0,8 улучшает воспламеняемость, способствует устойчивой работе двигателя.

В режиме средних нагрузок двигатель автомобиля работает большую часть времени, поэтому для этого режима целесообразно использование обедненной смеси с коэффициентом избытка воздуха α = 1,05…1,15 (экономичная смесь), обеспечивающей устойчивое воспламенение и экономичность.

В режиме полной нагрузки двигатель работает при разгоне, преодолении крутых и тяжелых участков дороги. В этом случае, для получения максимальной мощности необходима обогащенная смесь, α = 0,85…0,95.

Переходный режим наступаетприрезком (быстром) открытие дроссельной заслонки и характеризуется обеднением горючей смеси из-за более быстрого, по сравнению с топливом, увеличения количества поступающего воздуха. Карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее обеднение смеси в этом случае.

Характеристика карбюратора наилучшим способом отвечающая возможным условиям работы двигателя («идеального» карбюратора) показана на рис. 3, кривая 2. Только для двух положений дроссельной заслонки, т.т. «в» и «б» кривая изменения состава горючей смеси простейшего карбюратора совпадает с кривой изменения состава горючей смеси «идеального» карбюратора. Таким образом, простейший карбюратор не может приготовить горючую смесь нужного состава для всех режимов работы двигателя.

Современные карбюраторы обеспечивают изменение состава горючей смеси по закону близкому к кривой 2 за счет использования дополнительных дозирующих устройств и систем. Эти же системы и устройства обеспечивают минимальную токсичность отработавших газов.