Карбюратор К-88А

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Тема: «Назначение, устройство и принцип работы

системы питания бензиновых двигателей»

Цель работы: изучение назначения, устройства и принципа работы системы питания бензиновых двигателей.

Общие положения

6.1 Устройство системы питания карбюраторного двигателя

Система питания предназначена для приготовления и подачи в цилиндры горючей смеси, а также для регулирования ее количества и состава; она включает в себя бак 6 с датчиком указателя уровня (количества) бензина, фильтр-отстойник 7, насос 10 для подачи бензина из бака 6 к карбюратору 2 (см. рисунок 6.1).

Воздух поступает в карбюратор через воздушный фильтр 1, который одновременно выполняет функцию глушителя шума, возникающего при впуске воздуха. Для ручного управления заслонками карбюратора служат рукоятки 3 и 4, управление дроссельными заслонками осуществляется от ножной педали 5.

Карбюратор предназначен для приготовления смеси бензина с воздухом, которая называется горючей смесью. Он устанавливается на впускном трубопроводе двигателя.

Простейший карбюратор (см. рисунок 6.2) состоит из поплавковой камеры с поплавком 2 и игольчатым клапаном 3, жиклера 7, распылителя 4, входной камеры с воздушной заслонкой 6, смесительной камеры, в которой расположены диффузор 7 и дроссельная заслонка 8.

Из бака топливоподкачивающим насосом бензин подается в поплавковую камеру, уровень в которой поддерживается постоянным с помощью поплавка 2 и клапана 3. Поплавковая камера сообщается с входным патрубком карбюратора, а через жиклер 1 и распылитель 4 - со смесительной камерой.

Жиклер представляет собой пробку или трубку с калиброванным отверстием, пропускающим определенное количество топлива. Распылитель 4 имеет вид тонкой трубки. При неработающем двигателе топливо в распылителе и поплавковой камере устанавливается на одном уровне, который на 1,0 - 4,0 мм ниже верхнего конца распылителя.

1 - воздушный фильтр; 2 - карбюратор; 3 и 4 - рукоятки ручного управления воздушной и дроссельной заслонками;

5 - педаль управления дроссельной заслонкой; 6 - бак; 7 - фильтр-отстойник; 8 - глушитель;

9 - выпускной трубопровод; 10 - топливоподкачивающий насос

Рисунок 6.1 - Система питания и выпуска карбюраторного двигателя

При такте впуска, когда поршень в цилиндре движется вниз, а впускной клапан 10 открыт, во впускном трубопроводе 9 двигателя создается разрежение и поток воздуха поступает в смесительную камеру карбюратора. Диффузор 7, имеющий су­жение, увеличивает скорость потока и разрежение около верхнего конца распылителя 4. Из-за разности давлений в поплавковой и смесительной камерах топливо вытекает из распылителя, распыливается воздухом и смешивается с ним, образуя горючую смесь.

Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, зависит от положения дроссельной заслонки 8, управляемой из кабины водителя педалью. Воздушной заслонкой можно уменьшить проходное сечение для воздуха и тем самым увели­чить разрежение в смесительной камере, а следовательно, подачу топлива. Воздушной заслонкой пользуются при пуске холодного двигателя.

Процесс приготовления горючей смеси из топлива и воздуха называют карбюрацией. Для полного сгорания 1 кг бензина

1 - главный жиклер;2- поплавок; 3 - игольчатый клапан; 4 - распылитель; 5 - воздушный фильтр; 6 - воздушная заслонка; 7 - диффузор; 8 - дроссельная заслонка; 9 - впускной трубопровод; 10-впускной клапан Рисунок 6.1 - Схема простейшего карбюратора

необходимо приблизительно 15 кг воздуха. Смесь такого состава называют нормальной. При недостатке воздуха смесь называют обогащенной (содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина) или богатой (менее 13 кг воздуха), а при избытке воздуха- обедненной. (от 15 до 16,5 кг воздуха) или бедной (свыше 16,5 кг воздуха). Карбюратор должен приготовлять горючую смесь необходимого состава на различных режимах двигателя, определяемых величиной открытия дроссельной заслонки и частотой вращения коленчатого вала. Различают пять основных режимов работы двигателя: пуск, холостой ход, малые и средние нагрузки, полную нагрузку и разгон (ускорение) двигателя.

Простейший (одножиклерный) карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при изменении режима работы двигателя. В связи с этим современные карбюраторы имеют дополнительные устройства и системы, устраняющие недостатки простейшего карбюратора.

Главное дозирующее устройство обеспечивает постепенное обеднение (компенсацию) смеси при переходе от малых нагрузок двигателя к средним нагрузкам. В карбюраторах отечественных автомобилей применяют способ компенсации смеси, называемый пневматическим торможением топлива.

В карбюраторе с пневматическим торможением топлива по мере открытия дроссельной заслонки 9 (см. рисунок 6.3, а) увеличивается разрежение в диффузоре 8. Количество топлива, поступающего через главный жиклер 2 и его распылитель 6, также будет увеличиваться. Однако обогащению смеси препятствует поступление воздуха через воздушный жиклер 5 в распылитель 6.

Поступление воздуха в каналы главного дозирующего устройства уменьшает разрежение, действующее на главный жиклер 2. Вследствие этого истечение топлива из главного жиклера про­исходит под действием того разрежения, которое возникает в колодце 3, а не в узком сечении диффузора 8.

Таким образом, из распылителя 6 в воздушный поток истекает не бензин, а его смесь с небольшим количеством воздуха, называемая эмульсией.

Подбором калиброванных отверстий главного 2 и воздушного 5 жиклеров обеспечивается экономичный (обедненный) состав горючей смеси.

Система холостого хода предназначена для приготовления горючей смеси при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя. На этих режимах дроссельная заслонка сильно прикрыта и разрежение в диффузоре настолько мало, что из главного дозирующего устройства топливо не поступает. На режимах холостого хода после такта выпуска в цилиндрах остается большое (относительно количества горючей смеси) количество остаточных газов. Смесь воздуха, бензина и остаточных газов называют рабочей смесью. На холостом ходу рабочая смесь горит медленно, поэтому для устойчивой работы двигателя ее необходимо обогащать топливом.

Система холостого хода (см. рисунок 6.3, б) имеет топливный 10 и воздушный 11 жиклеры. Под дроссельной заслонкой 9 создается большое разрежение. Под действием этого разрежения топливо проходит через жиклер 10, смешивается с воздухом, поступающим через жиклер 11, и в виде эмульсии вытекает через отверстие 12. Эмульсия распыляется воздухом, проходящим через щель между дроссельной заслонкой и стенкой смесительной камеры.

а) главной дозирующей системы; б) - системы холостого хода; в) экономайзера; г) ускорительного насоса;

д) пускового устройства; 1 - поплавковая камера; 2 - главный жиклер; 3 - эмульсионный колодец; 4 - эмульсионная трубка; 5 - воздушный жиклер главной дозирующей системы; 6 - распылитель; 7 - воздушная заслонка; 8 - диффузор; 9 - дроссельная заслонка; 10 - топливный жиклер системы холостого хода; 11 - воздушный жиклер системы холостого хода; 12 и 14 - отверстия; 13 - винт регулировки качества смеси; 15 - шток экономайзера; 16 - планка;

17 - тяга; 18 - рычаг; 19 - клапан экономайзера; 20 - обратный клапан; 21 - поршень ускорительного насоса;

22 - распылитель ускорительного насоса; 23 - нагнетательный клапан ускорительного насоса; 24 - серьга;

25 - балансировочный канал; 26 - предохранительный клапан воздушной заслонки

Рисунок 6.3 - Схемы систем и устройств карбюратора

Система холостого хода карбюратора обычно имеет два выходных отверстия, одно из которых располагается несколько выше кромки закрытой дроссельной заслонки, а другое находится ниже ее. При малой частоте вращения через нижнее отверстие 12 подается эмульсия, а через верхнее 14 подсасывается воздух. При открытии дроссельной заслонки эмульсия поступает через оба отверстия. Этим обеспечивается плавный переход от режима холостого хода к малым нагрузкам.

Проходное сечение нижнего отверстая может изменяться вращением регулировочного винта 13. Вторая регулировка карбюратора на холостом ходу производится упорным винтом (на схеме не показан), который изменяет положение дроссельной заслонки 9 при отпущенной педали управления.

Экономайзер служит для обогащения горючей смеси при полных нагрузках (при полном открытии дроссельной заслонки). Когда дроссельная заслонка открыта более чем на 75 - 85%, рычаг 18 (см. рисунок 6.3, в),соединенный с тягой 17, отпускает шток 15 и открывает клапан 19. Топливо к распылителю 6 будет поступать теперь не только через главный жиклер 2, но и через клапан экономайзера.

Совместно с главным дозирующим устройством экономайзер обеспечивает обогащенную горючую смесь, необходимую для получения наибольшей мощности двигателя.

Ускорительный насос служит для обогащения смеси при резком открытии дроссельной заслонки. При этом рычаг 18 (см. рисунок 6.3, г), соединенный серьгой 24 с тягой 17, воздействует на планку 16 и перемещает поршень 21 вниз. Давление топлива в колодце насоса увеличивается и закрывает обратный клапан 20, препятствуя перетеканию топлива в поплавковую камеру. Через открывшийся нагнетательный клапан 23 и жиклер-распылитель 22 в смесительную камеру дополнительно впрыскивается бензин, и горючая смесь кратковременно обогащается.

Пусковое устройство, выполненное в виде воздушной заслонки 7 (см. рисунок 6.3, д), служит для обогащения смеси при пуске и прогреве холодного двигателя. Для получения богатой горючей смеси воздушную заслонку закрывают, чем увеличивают разрежение в смесительной камере.

Для предупреждения чрезмерного обогащения смеси на воздушной заслонке предусмотрен клапан 26, который открывается под давлением воздуха при значительном увеличении разрежения в смесительной камере после запуска двигателя.

Водитель открывает или закрывает воздушную заслонку с помощью троса и рычага, укрепленного на оси заслонки. Одновременно с закрытием воздушной заслонки несколько открывается дроссельная заслонка 9.

Обычно ось воздушной заслонки устанавливается во входном патрубке эксцентрично, чтобы под действием разности давлений потока воздуха на обе части заслонки она стремилась открыться.

Карбюратор К-88А

На восьмицилиндровом двигателе автомобиля ЗИЛ-130 установлен карбюратор К-88А (см. рисунок 6.4), имеющий две смесительные камеры, каждая из которых питает четыре цилиндра. Поплавковая камера, ее корпус 18 с воздушной заслонкой 16, экономайзер и ускорительный насос - общие детали для обеих камер карбюратора.

Поплавковая камера соединяется каналом 6 с входным патрубком карбюратора, над которым расположен воздушный фильтр. Этим предотвращается обогащение горючей смеси (при загряз­нении воздушного фильтра) вследствие увеличения перепада разрежений в диффузорах и поплавковой камере. Такие поплавковые камеры называют балансированными.

В смесительной камере установлены малый 10 и большой 11 диффузоры. Двумя диффузорами достигается повышение скорости воздуха в малом диффузоре при сравнительно небольшом общем сопротивлении потоку воздуха.

Компенсация состава смеси в карбюраторе К-88А осуществляется пневматическим торможением топлива.

Дроссельные заслонки 30 обеих смесительных камер жестко закреплены на одной оси и открываются одновременно.

При пуске и прогреве холодного двигателя закрывают воздушную заслонку 16. Одновременно с помощью рычагов и тяг, соединяющих воздушную заслонку с валиком дроссельных заслонок, немного открываются дроссельные заслонки 30. В смесительных камерах создается большое разрежение. В результате будут подаваться большое количество топлива из кольцевых щелей малых диффузоров 10 и эмульсия из отверстий 32 и 33 системы холостого хода.

1 - главный жиклер; 2 - поплавок; 3 - корпус поплавковой камеры; 4 - игольчатый клапан; 5 - сетчатый фильтр;

6 - канал балансировки поплавковой камеры; 7 - жиклер холостого хода; 8 - воздушный жиклер главной дозирующей системы; 9 - распылитель главной дозирующей системы; 10 - малый диффузор; 11 - большой диффузор; 12 - нагнетательный клапан; 13 - полный винт; 14 - отверстие распылителя ускорительного насоса; 15 - отверстие в воздушной заслонке; 16 - воздушная заслонка; 17 - предохранительный клапан; 18 - корпус поплавковой камеры; 19 - шариковый клапан экономайзера; 20 - толкатель клапана экономайзера; 21 - шток клапана экономайзера; 22 - планка;

23 - шток поршня ускорительного насоса; 24 - тяга; 25 - поршень; 26 - обратный клапан; 27 - серьга; 28 - рычаг дроссельных заслонок; 29 - жиклер полной мощности; 30 - дроссельная заслонка; 31 - винты регулировки холостого хода; 32 - регулируемое круглое отверстие системы холостого хода; 33 - нерегулируемое прямоугольное отверстие системы холостого хода; 34 - корпус смесительных камер

Рисунок 6.4 - Схема карбюратора К-88А

В случае несвоевременного открытия воздушной заслонки после первых вспышек рабочей смеси в цилиндрах двигателя воздух, поступающий через предохранительный клапан 17 и отверстие 15 в воздушной заслонке, предотвратит чрезмерное обогащение смеси.

При малой частоте вращения коленчатого вала (режим холостого хода) дроссельные заслонки прикрыты, поэтому скорость воздуха и разрежение в диффузорах 10 незначительны и топливо не будет вытекать из кольцевых щелей малых диффузоров. За дроссельными же заслонками создается большое разрежение, которое передается через отверстия 32 в эмульсионные каналы, а из них к жиклерам 7 системы холостого хода. При этом топливо из поплавковой камеры поступает через главные жиклеры 1 к жиклерам холостого хода.

Воздух поступающий через верхние отверстия жиклеров системы холостого хода, перемешивается с топливом. Полученная эмульсия движется по эмульсионным каналам и через отверстия 32 выходит в задроссельное пространство обеих смесительных камер. При прикрытых дроссельных заслонках через отверстия 33 будет подсасываться воздух, что улучшит эмульсирование топлива. По мере открытия дроссельных заслонок будет возрастать разрежение у отверстий 33 и из них также будет поступать эмульсия, что обеспечит плавный переход работы двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала к работе под нагрузкой.

Переход от холостого хода к малым и средним нагрузкам осуществляется увеличением открытия дроссельных заслонок. Система холостого хода плавно уменьшает подачу эмульсии. В это время возрастают скорость воздуха и разрежение в диффузорах, а следовательно, вступает в работу главное дозирующее устройство. Топливо из поплавковой камеры поступает через главные жиклеры 1 и жиклеры 29 полной мощности. По пути топливо смешивается с воздухом, попадающим через воздушные жиклеры 8, и в виде эмульсии выходит через кольцевые щели малых диффузоров. Воздух, поступающий в распылители 9 через воздушные жиклеры 8 и жиклеры 7 системы холостого хода, замедляет повышение разрежения у главных жиклеров 1 и жиклеров 29 полной мощности. Благодаря этому тормозится истечение топлива из главных жиклеров, и горючая смесь будет обедняться до необходимого состава.

При полной нагрузке двигателя обогащение смеси обеспечивается экономайзером. Как только дроссельные заслонки 30 будут находиться в положении, близком к их полному открытию, шток 21 нажмет на толкатель 20 и откроет шариковый клапан экономайзера 19. Открытие клапана увеличит приток топлива к жиклерам 29 полной мощности, смесь обогатится, и двигатель разовьет полную мощность.

При резком открытии дроссельных заслонок кратковременное обогащение смеси, необходимое для быстрого разгона автомобиля, обеспечивается ускорительным насосом. Резкое открытие дроссельных заслонок сопровождается быстрым перемещением вниз рычага 28, серьги 27 и тяги 24, а вместе с ней планки 22, которая через пружину быстро опускает шток 23 с поршнем 25. Давление под поршнем возрастает, обратный клапан 26 закрывается и открывается нагнетательный клапан 12. Топливо под давлением проходит через отверстие полого винта 13, а затем в виде тонких струй впрыскивается через отверстия 14 в смесительные камеры. Нагнетательный клапан 12 предотвращает поступление воздуха в колодец ускорительного насоса при быстром подъеме поршня 25 насоса, а также подсос топлива из колодца ускорительного насоса в смесительные камеры при большой частоте вращения коленчатого вала и постоянном положении дроссельных заслонок.

Передача усилия от планки 22 на поршень 25 ускорительного насоса через пружину необходима для затяжного впрыскивания топлива и предохранения деталей привода от возможных поломок при резком открытии дроссельных заслонок.

На двигателе автомобиля ГАЗ-53А устанавливают двухкамерный карбюратор К-126Б с пневматическим торможением топлива. По устройству и принципу действия он подобен карбюратору К-88А.

1 - регулировочный винт; 2 - пружина; 5 - клапан; 4 - седло; 5 - ротор;

6 - диафрагменный механизм; 7 - тяга; 8 - дроссельная заслонка; 9 и 10 - жиклеры; 11 - пружина

Рисунок 6.5 - Схема ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130

Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130 (см. рисунок 6.5) состоит из центробежного датчика и исполнительного диафрагменного механизма 6. Центробежный датчик состоит из ротора 5, в котором устанавливаются седло 4 и клапан 3 на пружине. Датчик крепится к крышке распределительных шестерен. Ротор 5 датчика приводится во вращение от распределительного вала двигателя. Для этого в передней части распределительного вала закреплен валик привода, хвостовик которого входит в паз валика ротора 5. Исполнительный диафрагменный механизм 6 воздействует на дроссельные заслонки 8 карбюратора. Механизм крепится к карбюратору.

Трубопроводами датчик соединен с исполнительным механизмом 6 и входным патрубком карбюратора. При неработающем ограничителе усилием пружины 2, имеющей регулировочный винт 1,клапан 3 отжат от седла 4, а пружина 11 удерживает дроссельные заслонки 8 в открытом положении. При работе ограничителя вильчатое соединение позволяет дроссельным заслонкам карбюратора закрываться независимо от положения рычага, связанного с педалью управления дроссельными заслонками.

Пока частота вращения коленчатого вала двигателя не превышает максимального значения, клапан 3 датчика не закрывает отверстия седла 4 и верхняя полость исполнительного механизма сообщается с входным патрубком карбюратора. Нижняя полость исполнительного механизма также сообщается каналом с входным патрубком карбюратора. В это время давление воздуха снизу и сверху диафрагмы 6 одинаковое и исполнительный механизм не воздействует на дроссельные заслонки карбюратора. Усилием пружины 11 заслонки устанавливаются в открытое положение.

Если частота вращения коленчатого вала двигателя достигнет 3100 мин ^-1, клапан 3, перемещаясь вследствие увеличения центробежной силы, перекроет отверстие седла 4 и тем самым прекратит доступ воздуха в верхнюю полость исполнительного механизма. Эта полость через каналы и жиклеры 9 и 10 окажется сообщенной со смесительной камерой карбюратора, поэтому в ней будет создано большое разрежение.

В это же время нижняя полость сообщается с входным патрубком карбюратора. Следовательно, давление в нижней полости будет выше, чем в верхней. Под действием разности давлений диафрагма 6 переместится вверх, преодолевая натяжение пружины 11. Вместе с диафрагмой переместится вверх и шток 7, который через рычаг повернет валик дроссельных заслонок, и дроссельные заслонки прикроются, в результате чего частота вращения коленчатого вала не превысит заданного значения.