Анализ особенностей системы питания карбюраторных двигателей

При пуске и прогреве двигателя воздушную заслонку 23 (см. рис. 15) закрывают, а так как она конструктивно через систему тяг связана с осью 68 дроссельной заслонки 63, то последняя несколько приоткрывается, вследствие чего в смесительной камере создается разрежение, что обеспечивает обогащение горючей смеси в результате интенсивного истечения топлива из кольцевой щели 20 малого диффузора 21 и эмульсии из отверстий 59 и 60 канала 30 холостого хода. Наряду с этим обогащение горючей смеси происходит и из-за нескольких нажатий на педаль дроссельной заслонки, в результате чего поршень 7 ускорительного насоса перемещается вниз и дополнительно через форсунку 26 впрыскивает топливо в малый диффузор 21.

В момент начала работы двигателя в случае несвоевременного открытия воздушной заслонки 23 под действием разности давлений открывается предохранительный клапан 22, что предотвращает сильное обогащение горючей смеси.

При малой частоте вращения коленчатого вала на режиме холостого хода дроссельная заслонка 63 прикрыта, поэтому разрежение в диффузоре недостаточно для истечения топлива.

Максимальное разрежение создается за дроссельной заслонкой, которое передается через отверстия 60 и 59 в эмульсионный канал 30 и к жиклеру 16 холостого хода. Под действием этого разрежения топливо из поплавковой камеры 55 через главный жиклер 56 и колодец 57 жиклера полной мощности поступает в колодец 17, а затем к жиклеру 16 холостого хода. При этом необходимый для образования эмульсии воздух поступает из воздушной горловины через верхнее отверстие жиклера 16 холостого хода, а также из воздушного жиклера 19 и жиклера 61 полной мощности.

Образовавшаяся богатая горючая смесь движется по каналу 30 холостого хода, в конце которого к ней дополнительно подсасывается воздух из верхнего щелевидного отверстия 59, и через нижнее отверстие 60 эмульсия поступает в пространство смесительной камеры за дроссельной заслонкой и затем в цилиндры двигателя.

По мере открытия дроссельной заслонки увеличивается разрежение у верхнего отверстия 59, и эмульсия начинает поступать из обоих отверстий. Этим достигается плавный переход двигателя от работы на режиме холостого хода к работе под нагрузкой, которая обеспечивается главной дозирующей системой.

При работе двигателя на холостом ходу качество горючей смеси регулируют винтом 58, а частоту вращения коленчатого вала -- ввернутым в корпус привода карбюратора упорным винтом, изменяющим степень прикрытия дроссельной заслонки.

При малых и средних нагрузках двигателя переход от режима холостого хода к режиму частичных нагрузок происходит по мере открытия дроссельной заслонки. При этом система холостого хода плавно прекращает подачу эмульсии, а так как разрежение и скорость воздуха в диффузорах возрастают, то в работу вступает главная дозирующая система. К топливу, поступающему из поплавковой камеры через главный жиклер 56 и жиклер 61 полной мощности, подмешивается воздух из воздушного жиклера 19. Образовавшаяся при этом эмульсия поступает в кольцевую щель 20 малого диффузора 21. С увеличением разрежения в малом диффузоре компенсация состава горючей смеси достигается поступлением дополнительного воздуха из жиклера 16 холостого хода, в результате чего уменьшается разрежение около жиклера 61 полной мощности и в колодце 57. Таким образом, воздух, поступающий через воздушные жиклеры 19 и 16, тормозит истечение топлива из главного жиклера 56 и горючая смесь обедняется до необходимого состава.

При больших нагрузках двигателя обогащение горючей смеси осуществляется экономайзером / с механическим приводом, состоящим из кинематически связанных рычага 69 привода дроссельных заслонок и штока 8 привода ускорительного насоса и экономайзера, на конце которого закреплена планка 11. При открытии дроссельной заслонки 63 более чем на 80 % планка 11 перемещается вниз и через направляющую 15 и пружину 14 нажимает на шток 13 толкателя, который, воздействуя на толкатель 3, открывает шариковый клапан 2 экономайзера, и дополнительное количество топлива поступает по каналу 64 к жиклеру 61 полной мощности. В результате этого происходит обогащение горючей смеси и двигатель развивает полную мощность.

При резком открытии дроссельных заслонок (режим ускорения) кратковременное обогащение горючей смеси происходит в результате подачи дополнительного топлива из колодца ускорительного насоса 5, а также резервного топлива, находящегося в колодце 57 над жиклером 61 полной мощности. Резкое открытие дроссельной заслонки сопровождается быстрым перемещением штока 8и планки 11 вниз. При этом давление под поршнем 7 возрастает, обратный шариковый клапан 4 закрывается, а топливо по каналу 67 через игольчатый клапан 66 поступает в колодец 65 форсунки 26. Затем через жиклер 27 форсунки топливо подается в смесительную полость 25, где оно смешивается с воздухом и в виде тонких струй впрыскивается через распылитель 24 в смесительную камеру для обогащения горючей смеси.

Связь поршня 7 с планкой 11 осуществляется через шток 9 поршня и пружину 12, которая необходима для обеспечения затяжного впрыскивания топлива. Установка нагнетательного игольчатого клапана 66 исключает возможность поступления воздуха под поршень 7 при его быстром подъеме, а также устраняет подсасывание топлива из колодца ускорительного насоса на средних и больших нагрузках двигателя при постоянном положении дроссельной заслонки.

Пневмоинерционный ограничитель 41 (см. рис. 15) максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя состоит из центробежного датчика инерционного типа и исполнительного механизма с вакуумно-мембранным приводом на ось дроссельных заслонок.

Центробежный датчик установлен на крыше распределительных шестерен. В корпусе 35 датчика, закрытом пластмассовой крышкой, установлен ротор 40, вал 38 привода которого в передней части уплотнен сальником. На этом же конце вала имеется паз для концевого выступа валика 22 (см. рис. 3.4) привода ротора от распределительного вала.

Исполнительный механизм установлен на корпусе 51 (см. рис. 15) смесительных камер. Между разъемными плоскостями крышки 44 и корпуса 45 вакуумной камеры установлена мембрана 43, соединенная с верхним концом штока 46. На оси 68 дроссельных заслонок установлен рычаг 49, соединенный одним плечом с нижним концом штока 46 мембраны, а другим -- с пружиной 50, под действием которой рычаг 49 поворачивается и удерживает дроссельные заслонки 63 в открытом положении. Так как ось 68 может проворачиваться на некоторый угол относительно валика рычага привода заслонок из-за их шарнирно-вильчатого соединения, то при срабатывании ограничителя дроссельные заслонки прикрываются, независимо от положения педали управления подачей топлива.

Пространство над мембраной 43 вакуумной камеры при помощи трубопровода 42 и канала 34 сообщается с полостью ротора 40, а через канал 48, жиклеры 47, 52 и каналы 54, 53 это же пространство соединяется со смесительной камерой карбюратора. Пространство под мембраной через канал 29 постоянно сообщается с воздушным патрубком карбюратора.

Если частота вращения коленчатого вала двигателя не превышает максимального значения, то ротор 40 датчика, вращаясь, не развивает достаточной центробежной силы и клапан 36 датчика, удерживаясь пружиной 39, не закрывает отверстие седла 37 клапана. При этом пространство над мембраной 43 сообщается с воздушной горловиной через трубопровод 42, канал 34, полость ротора 40 и трубопровод 18, а пространство под мембраной -- через канал 29. Таким образом, давление воздуха снизу и сверху мембраны 43 одинаковое и шток 46 мембраны не воздействует на механизм привода дроссельных заслонок.

Карбюратор К-135МУ. На V-образных восьмицилиндровых двигателях автомобилей ГАЗ-3307 и их модификациях установлен карбюратор К-135МУ (рис. 15), который по принципу действия смесеобразующих систем, а также конструкции ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала во многом аналогичен рассмотренному выше карбюратору К-88АТ, за исключением некоторых конструктивных особенностей. Все дозирующие системы и устройства расположены в трех основных частях карбюратора: корпусе 36 поплавковой камеры, ее крышке 2 с фланцем и корпусе 31 смесительных камер. Корпус смесительных камер конструктивно объединен с корпусом исполнительного механизма пневмоцентробежного ограничителя частоты вращения, ротор 19 которого приводится в действие от распределительного вала двигателя.

Все каналы жиклеров снабжены пробками для обеспечения доступа к ним без разборки карбюратора. Топливные жиклеры холостого хода могут быть ввернуты снаружи, так как они выведены через крышку на корпус смесительных камер.

1 -- шток привода ускорительного насоса; 2 -- крышка поплавковой камеры; 3 -- воздушный жиклер главной дозирующей системы; 4 -- малый диффузор; 5 -- трубка топливного жиклера холостого хода; 6 -- воздушная заслонка; 7 -- распылитель; 8 -- блок распылителей с полым болтом; 9 -- нагнетательный клапан; 10 -- воздушный жиклер; 11 -- игольчатый клапан поплавковой камеры; 12 -- сетчатый фильтр; 13 -- поплавок; 14 -- смотровое окно; 15 -- пробка жиклера; 16 -- мембрана исполнительного механизма; 17 -- клапан ограничения частоты вращения коленчатого вала; 18 -- пружина; 19 -- корпус ротора; 20 -- регулировочный винт; 21 -- пружина ограничителя; 22 -- ось дроссельных заслонок; 23, 25 -- жиклеры соответственно вакуумный и воздушный; 24 -- прокладка; 26-- манжета; 27 -- главный топливный жиклер; 28 -- эмульсионная трубка; 29 -- дроссельная заслонка; 30 -- винты регулирования качества смеси; 31 -- корпус смесительных камер; 32 -- большой диффузор; 33 -- электромагнитный клапан; 34 -- рычаг привода; 35 -- впускной клапан; 36 -- корпус поплавковой камеры; 37 -- клапан экономайзера.

Ускорительный насос со штоком 1 и клапан 37 экономайзера являются общими для обеих камер карбюратора. Распылители экономайзера и насоса выведены в каждую камеру. Система пуска холодного двигателя является общей для обеих камер карбюратора.

5. Приборы топливоподачи, очистки воздуха и газопроводы

Они состоят из двух штампованных половин сваренных между собой. Внутри бака имеются перегородки, которые повышают его жесткость и уменьшают гидравлические удары при резких перемещениях топлива. Уровень топлива в баке определяется с помощью указателя 8, установленного на щитке приборов, и датчика 9, расположенного в гнезде бака.

Топливные фильтры. Для очистки топлива от механических примесей и воды применяются топливные фильтры (рис. 16). На пути от бака к карбюратору топливо очищается сетчатыми фильтрами бака, топливного насоса и карбюратора. Кроме того, между баком и топливным насосом устанавливают фильтр-отстойник щелевого типа, а между карбюратором и топливным насосом -- фильтр тонкой очистки топлива. Такая тщательная очистка топлива необходима потому, что даже самые небольшие механические примеси и вода нарушают работу карбюратора. Фильтр грубой очистки (рис. 16, а) имеет фильтрующий элемент 5, состоящий из тонких пластин 9 с отверстиями 8 и штампованными выступами 6. В собранном фильтрующем элементе из-за наличия выступов образуются щелевые зазоры, в которых задерживаются и выпадают в отстойник механические примеси с размером частиц более 0,05 мм. Топливо поступает в корпус 3 фильтра через отверстие 4 и, пройдя фильтрующий элемент 5, выходит из корпуса через отверстие 2. В металлическом стакане 1 из топлива отстаивается вода, которая вместе с механическими примесями спускается через отверстие, закрываемое пробкой 7.

Рис. 16. Топливные фильтры

а -- грубой очистки; б, в -- тонкой очистки; 1, 14 -- стаканы-отстойники; 2, 4, 10, 12 -- отверстия в корпусах фильтров; 3, 11 -- корпуса; 5, 13, 16 -- фильтрующие элементы; 6-- выступы; 7-- пробки; 8-- отверстия в пластинчатом фильтре; 9 -- пластины; 15 -- скоба.

Фильтр тонкой очистки (рис. 16, б) в значительной мере способствует безотказной работе смеседозирующих систем карбюратора и особенно жиклеров, имеющих отверстия с малым проходным сечением. Топливо через впускное отверстие 12 подается в стеклянный стакан-отстойник 14, прижимаемый к корпусу 11 скобой 15. Из стакана топливо поступает в пористый керамический элемент 13, где оно подвергается тонкой очистке, и затем через выходное отверстие 10 -- к карбюратору.

Двигатели большинства легковых автомобилей оборудуются только фильтром тонкой очистки (рис. 16, в) с фильтрующим элементом из латунной сетки 16, установленной на алюминиевом или капроновом патроне. Принцип работы такого фильтра аналогичен фильтру с керамическим фильтрующим элементом.

Топливный насос. Для принудительной подачи топлива к карбюратору служит топливный насос. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410 топливный насос приводится в действие от эксцентрика распределительного вала через штангу, на двигателях автомобилей ГАЗ-31029, -3110 «Волга», -3307 и «Москвич-21412» -- непосредственно от эксцентрика; на двигателях ВАЗ -- эксцентриком вала привода смазочного насоса и распределителя зажигания. Наибольшее распространение получили мембранные насосы, отличающиеся хорошей работоспособностью.

Насос Б-10 карбюраторных двигателей автомобилей ЗИЛ (рис. 17, а) состоит из трех основных частей: корпуса 2, клапанной головки 7 и крышки 10. В корпусе насоса установлены коромысло 17, нагнетательная пружина 4 и валик 14 рычага 1 механизма ручной подкачки топлива. В клапанную головку 7 встроены три выпускных клапана 13 и три впускных клапана 8, над которыми расположен сетчатый фильтр 9. Крышка 10 имеет перегородку //, разделяющую впускную А и нагнетательную Б полости насоса. Между клапанной головкой 7 и корпусом 2 зажата многослойная лакотканевая мембрана 6, закрепленная на штоке 5, нижний конец которого через шайбу соединен с внутренним вильчатым плечом коромысла 77, а его наружное плечо пружиной 5 коромысла постоянно прижимается к штанге 18 привода насоса.

Работает насос следующим образом. При набегании выступа эксцентрика 19 на штангу 18 коромысло 17, поворачиваясь на оси 16, своим вильчатым плечом опускает шток с мембраной вниз, преодолевая сопротивление нагнетательной пружины 4. При этом в полости над мембраной создается разрежение, под действием которого открываются впускные клапаны 8, и топливо из бака поступает во впускную полость А крышки 10, откуда, пройдя сетчатый фильтр 9, заполняет пространство над мембраной. При сбегании выступа эксцентрика 19 из-под штанги 18 под действием нагнетательной пружины 4 шток 5 вместе с мембраной поднимается вверх. При этом под давлением топлива, находящегося над мембраной, впускные клапаны 8 закрываются, а выпускные 13 открываются и топливо подается в нагнетательную полость Б, из которой оно через отверстие 12 и штуцера поступает по топливопроводу к карбюратору.

а -- разрез насоса; б -- механизм ручной подкачки; / -- рычаг механизма ручной подкачки топлива; 2 -- корпус; 3 -- контрольное отверстие; 4 -- пружина нагнетательная; 5 -- шток; б -- мембрана; 7 -- головка клапанная; 8 -- впускные клапаны; 9 -- сетчатый фильтр; 10-- крышка; // -- перегородка крышки; 12 -- отверстие под штуцер; 13 -- выпускные клапаны; 14 -- валик; 15 -- пружина коромысла; 16 -- ось; 17 -- коромысло; 18 -- штанга; 19 -- эксцентрик; А -- впускная полость; Б -- нагнетательная полость.

В том случае если расход топлива через дозирующие системы карбюратора мал и запорный клапан поплавковой камеры закрыт, насос работает вхолостую. Это объясняется тем, что топливо, находящееся над мембраной, не позволяет ей перемещаться вверх. При этом нагнетательная пружина 4 сжата, а шток 5 находится в нижнем положении, что позволяет вильчатому плечу коромысла свободно качаться до тех пор, пока не откроется запорный клапан поплавковой камеры карбюратора. При ремонтно-регулировочных работах для заполнения поплавковой камеры топливом служит механизм ручной подкачки (рис. 17, б). Валик 14 пазом, соединенным с коромыслом 17, действует на его вильчатый конец, обеспечивая перемещение штока и мембраны не под действием эксцентрика, а вручную -- рычагом.