Карбюратор

Карбюратор(carburetor)

КАРБЮРАТОР (от французкого. carburateur), устройство приготавливающее горючею смесь из легкоиспаряющегося жидкого топлива и воздуха для работы карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Карбюрация — процесс образования горючей смеси. Карбюрация заключается в том, что жидкое топливо рассеивается на мельчайшие капели интенсивно перемешивается с воздухом и испаряется. Распыление топлива в карбюраторе происходит в результате смешивания тонкой струи топлива, вытекающего из распылителя, в быстродвижущийся воздушный поток, разбивающий струю топлива на мелкие капли, смешивается с ним и увлекает топливо по впускному трубопроводу в цилиндры двигателя.

Принцип работы на примере простейшего карбюратора

1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном;
3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора;
6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

Из схемы работы простейшего карбюратора можно понять, что двигатель не будет работать нормально, если уровень топлива в поплавковой камере выше нормы, так как в этом случае бензина будет выливаться больше, чем надо. Если же уровень бензина будет меньше нормы, то и его содержание в смеси будет меньше, что опять нарушит правильную работу двигателя. Исходя из этого, количество бензина в камере должно быть неизменным.
Уровень топлива в поплавковой камере карбюратора регулируется специальным поплавком, который, опускаясь вместе с игольчатым запорным клапаном, позволяет бензину поступать в камеру. Когда же поплавковая камера начинает наполняться, поплавок всплывает и закрывает своим клапаном проход для бензина.

В салоне у водителя под правой ногой имеется педаль газа,предназначенная для управления карбюратором. А на что конкретно, на какую деталь карбюратора передается усилие ноги?
Когда водитель «давит на газ», на самом деле он управляет той заслонкой, которая обозначена на рисунке, как дроссельная. Дроссельная заслонка,посредством рычагов или троса, связана именно с педалью газа. В исходном положении заслонка закрыта. А когда водитель нажимает на педаль, заслонка начинает открываться, поток воздуха, проходящего через карбюратор, увеличивается. При этом, чем больше открывается дроссельная заслонка, тем больше высасывается топлива, так как повышаются объем и скорость потока воздуха, проходящего через диффузор и «высасывающее» разряжение увеличивается.
Когда же водитель отпускает педаль газа, заслонка под воздействием возвратной пружины начинает закрываться. Поток воздуха уменьшается, и в цилиндры поступает все меньше и меньше горючей смеси. Двигатель «теряет обороты», уменьшается крутящий момент на колесах автомобиля, и соответственно, мы с вами едем медленнее.
А если совсем убрать ногу с педали газа, то дроссельная заслонка закроется полностью. Возникает вопрос! А как же теперь со смесеобразованием? Ведь мотор заглохнет!

Оказывается, для поддержания работы двигателя на холостом ходу, в карбюраторе есть свои каналы, по которым воздух все-таки может попасть под дроссельную заслонку, смешиваясь по пути с бензином.

1 — топливный канал системы холостого хода; 2 — топливный жиклер системы холостого хода; 3 — игольчатый клапан поплавковой камеры карбюратора; 4 — топливный жиклер; 5 — дроссельная заслонка; 6 — винт «качества» системы холостого хода; 7 — воздушный жиклер системы холостого хода; 8 — воздушная заслонка

При закрытой дроссельной заслонке воздуху не остается другого пути, кроме как проходить в цилиндры по каналу холостого хода. А по пути, он высасывает бензин из топливного канала и, смешиваясь с ним, опять же, превращается в горючую смесь. Почти готовая к «употреблению» смесь попадает в поддроссельное пространство, там окончательно перемешивается и затем поступает в цилиндры двигателя.

Внешний вид

Внешне карбюратор очень легко узнать. Давайте посмотрим на следующую картинку:

1 – сектор рычага привода дроссельных заслонок; 2 – регулировочный винт качества смеси холостого хода; 3 – регулировочный винт количества смеси холостого хода; 4 – блок подогрева зоны дроссельной заслонки; 5 – колодка провода датчика-винта ЭПХХ; 6 – крышка пускового устройства; 7 – рычаг воздушной заслонки; 8 – корпус жидкостной камеры; 9 – болт крепления жидкостной камеры; 10 – штуцер подачи топлива; 11 – штуцер отвода топлива; 12 – крышка карбюратора; 13 – шпилька крепления воздушного фильтра; 14 – электромагнитный запорный клапан; 15 – штуцер вентиляции картера двигателя; 16 – крышка экономайзера; 17 – корпус карбюратора

Теперь давайте перейдём уже к внутреннему устройству современного карбюратора. Теперь, прочитав про работу простейшего карбюратора нам станет легче разобраться. Итак…

Устройство:

Карбюратор состоит из трех корпусных деталей, соединенных винтами: корпуса поплавковой камеры(12), крышки(6) и корпуса смесительных камер(15), который конструктивно объединен с корпусом пневмоцентробежного ограничителя частоты вращения коленчатого вала(17). Между крышкой поплавковой камеры, ее корпусом и корпусом смесительных камер установлены уплотнительные картонные прокладки.

Привод дроссельных заслонок – механический, тросовый. Карбюратор имеет сбалансированную поплавковую камеру, систему отсоса картерных газов, подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры, полуавтоматическое пусковое устройство, электромагнитный клапан холостого хода.
Топливо подается в карбюратор через сетчатый фильтр и игольчатый клапан. Последний поддерживает в поплавковой камере заданный уровень топлива.

1. Поплавковая камера – двухсекционная (для уменьшения влияния на работу двигателя колебаний уровня топлива при поворотах и кренах автомобиля). Из поплавковой камеры топливо поступает через главные топливные жиклеры (первой и второй камер) в эмульсионные колодцы, где смешивается с воздухом, проходящим через калиброванные отверстия в верхней части эмульсионных трубок (главные воздушные жиклеры). Через распылители топливо-воздушная эмульсия попадает в малые и большие диффузоры карбюратора.

1 — клапан, 2 — воздушная заслонка, 3 — малый диффузор, 4 — большой диффузор, 5 — регулировочный винт, 6 — крышка поплавковой камеры, 7 -сетчатый фильтр, 8 — игольчатый клапан, 9 — ось поплавка, 10 — рычажок поплавка, 11 – поплавок, 12 — корпус поплавковой камеры, 13 -пробка,
14 — ось дроссельных заслонок, 15 — дроссельная заслонка, 16 — корпус смесительных камер, 17 — ограничитель частоты вращения коленчатого вала.

 В корпусе поплавковой камеры расположены два больших 4 и два малых 3 диффузора, эмульсионные трубки (выведенные в малые, диффузоры), воздушные и топливные жиклеры.

Жиклер — это калиброванное отверстие в детали, дозирующее расход жидкости.

Все каналы жиклеров снабжены пробками 13 для обеспечения доступа к ним без разборки карбюратора. В корпусе поплавковой камеры размещены поплавок 11, подвешенный на оси 9, и игольчатый клапан 8 подачи топлива. Поплавок и клапан поддерживают необходимый уровень топлива в распылителе при неработающем двигателе. Поплавковая камера имеет сбоку смотровое окно для контроля за уровнем топлива и состоянием поплавкового механизма. В крышке поплавковой камеры находится воздушная заслонка 2 с двумя автоматическими клапанами 1. В корпусе смесительных камер расположены две дроссельные заслонки 16, находящиеся на одной оси.

2. Система холостого хода

1 — выходное отверстие; 2 — регулировочный винт; 3 — отверстие; 4 — распылитель; 5 — канал; 6 — воздушный жиклёр; 7 — топливный жиклёр

В канале 5 бензин смешивается с воздухом и образуется эмульсия, Отверстие 3 служит для плавного перехода работы двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу на среднюю. При закрытой дроссельной заслонке через это отверстие подсасывается воздух, предотвращая переобогащение горючей смеси. Через выходное отверстие 1 горючая смесь поступает в цилиндры. Сечение этого отверстия можно изменять регулировочным винтом 2, регулируя работу двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Работает система холостого хода так. При закрытой дроссельной заслонке бензин из распылителя 4 истекать не будет, так как над заслонкой отсутствует разрежение. За счет разрежения под дроссельной заслонкой бензин через топливный жиклер 7 поступает в канал 5, где, смешиваясь с воздухом, проходящим через воздушный жиклер 6, образует эмульсию, которая опускается вниз. Через отверстие 3 к эмульсии подмешивается воздух, образуя горючую смесь, которая и поступает в цилиндры двигателя. При открывании дроссельной заслонки эмульсия будет выходить одновременно из обоих отверстий, что способствует плавному переходу от малой частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу к средней.

отбирает топливо из эмульсионного колодца после главного топливного жиклера первой камеры. Топливо проходит через жиклер холостого хода (конструктивно объединенный с электромагнитным клапаном холостого хода), после чего смешивается с воздухом из канала от воздушного жиклера холостого хода и из расширяющейся части диффузора (для устойчивой работы при переходе на режим холостого хода). Образовавшаяся эмульсия подается под дроссельную заслонку через отверстие, регулируемое винтом качества. Винтом количества (числа оборотов) устанавливается величина открытия дроссельной заслонки первой камеры на холостом ходу. При частичном открытии дроссельной заслонки первой камеры (до включения в работу главных дозирующих систем) топливо-воздушная смесь поступает в первую камеру через вертикальную щель, находящуюся на уровне дроссельной заслонки в закрытом положении.
При частичном открытии дроссельной заслонки второй камеры топливо во вторую камеру поступает через отверстие, находящееся чуть выше дроссельной заслонки в закрытом положении.

3. Экономайзер мощностных режимов

1 — главный топливный жиклер; 2 — эмульсионный колодец главной дозирующей системы; 3 — топливный жиклер экономайзера; 4 — распылитель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — демпфирующий жиклер; 7 — канал подвода разрежения к экономайзеру; 8 — пружина диафрагмы; 9 — диафрагма экономайзера с толкателем; 10 — шариковый клапан с пружиной; 11 — поплавковая камера.

Экономайзер в карбюраторе служит для обогащения горючей смеси, когда дроссельная заслонка открывается на 85% и более с тем, чтобы двигатель развивал наибольшую мощность.

Для получения от двигателя максимальной мощности необходима обогащенная горючая смесь. Для ее приготовления
карбюратор оборудован специальной системой, называемой экономайзером мощностных режимов. Система обеспечивает поступление дополнительного топлива в распылитель, минуя главный топливный жиклер. Для включения экономайзера мощностных режимов применяется пневматический или механический привод. Пневматический привод срабатывает при падении разряжения в смесительной камере, а не по мере открывания дроссельной заслонки. Это дает возможность в нужной степени обогащать смесь при разгоне автомобиля, обеспечивая хорошую приемистость, и сохранять обедненную смесь при равномерном движении, обеспечивая экономичность. При прикрытой дроссельной заслонке разрежение из задроссельного пространства поступает по каналу к диафрагме экономайзера. При этом диафрагма сжимает возвратную пружину, а ее толкатель не касается шарика клапана экономайзера, и клапан закрыт. При открытии дроссельной заслонки разрежение под ней (соответственно и у диафрагмы) уменьшается. Под действием пружины диафрагма смещается, и ее толкатель, утапливая шарик клапана, открывает канал экономайзера. Дополнительное топливо из поплавковой камеры поступает в распылитель главной дозирующей системы, обогащая смесь.

Так же могут устанавливаться и экономайзеры с механическим приводом.

Состоит он из клапана 4, нагруженного пружиной 5, стремящейся удерживать его в закрытом положении, штока 2, тяги 3, рычага 8, дроссельной заслонки 9, жиклера 6 экономайзера, главного топливного жиклера 7 с распылителем 1.

Работает такой экономайзер так: При открытии дроссельной заслонки на 85 % и более шток опускается и воздействует на клапан. Он открывается, и бензин через жиклер экономайзера (помимо главного топливного жиклера) из поплавковой камеры проходит в распылитель и далее в смесительную камеру. Это вызывает обогащение горючей смеси до мощностной, и двигатель развивает наибольшую мощность. С уменьшением нагрузки, когда дроссельная заслонка прикрывается, шток отходит от клапана экономайзера и пружина закрывает клапан. Дополнительная подача топлива прекращается, горючая смесь обедняется (становится экономичной).

4. Эконостат

1 — канал подачи топлива к распылителю; 2 — воздушный (дополнительный) жиклер; 3 — распылитель эконостата; 4 — дроссельная заслонка; 5 — топливный жиклер.

Эконостат предназначен для дополнительного обогащения горючей смеси на режимах максимальных нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Эконостат— это распылитель, установленный в самой верхней части смесительной камеры, над диффузором.

Топливо в эконостат подается непосредственно из поплавковой камеры по каналу, в котором установлен топливный жиклер, предотвращающий переобогащение горючей смеси. Иногда, для более тонкой настройки экономайзера, в верхнюю часть канала дополнительно устанавливается воздушный жиклер. Через него подводится воздух, который смешивается в канале с топливом. Поскольку выходное отверстие распылителя расположено в зоне низкого разрежения, экономайзер вступает в работу только при полном открывании дроссельной заслонки. При этом частота вращения коленчатого вала должна быть достаточно высокой, чтобы в зоне выходного отверстия распылителя возникло разрежение, достаточное для подъема топлива в канале до уровня распылителя. Поступающее через распылитель топливо смешивается с потоком топливовоздушной смеси, дополнительно обогащая ее.

5. Ускорительный насос

1 — кулачок привода ускорительного насоса; 2 — толкатель; 3 — возвратная пружина толкателя; 4 — диафрагма; 5 — возвратная пружина диафрагмы; 6 — шарик всасывающего клапана; 7 — поплавковая камера; 8 — шарик нагнетательного клапана; 9 — распылитель; 10 — калиброванное выходное отверстие распылителя; 11 — тяга привода кулачка.

При резком открытии заслонки (например, для интенсивного разгона автомобиля) в первый
момент процесс смесеобразования нарушается. Чтобы исключить «провал» в работе двигателя на этом режиме, карбюратор оснащен специальным устройством—ускорительным насосом. Он предназначен для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки. На карбюраторах широко применяется ускорительный насос диафрагменного типа с приводом от оси дроссельной заслонки.

Принцип работы: При открытии заслонки кулачок, механически связанный с ее осью, поворачивается и нажимает толкатель диафрагмы. Когда дроссельная заслонка закрывается, кулачок перестает воздействовать на
толкатель. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение, создавая разрежение в полости насоса. Шарик нагнетательного клапана при этом закрывает отверстие в колодце под распылителем, шарик всасывающего клапана пропускает топливо в насос. Бензин из поплавковой камеры проходит через всасывающий клапан, заполняя полость насоса. При резком нажатии педали «газа», кулачок давит на телескопический толкатель, сжимая его пружину. При этом шарик нагнетательного клапана под давлением топлива приподнимается, открывая путь топливу из полости насоса в
распылитель. Резкого перемещения диафрагмы не происходит, т.к. топливо не может быстро пройти через малое выходное отверстие распылителя. Поскольку пружина толкателя жестче возвратной пружины диафрагмы, первая, преодолевая сопротивление последней, перемещает диафрагму, вытесняя порцию топлива через нагнетательный клапан и распылитель в
смесительную камеру карбюратора. Процесс впрыскивания получается растянутым по времени до нескольких секунд. Этим обеспечивается устойчивая работа двигателя при ускорении автомобиля, и, кроме того, диафрагма предохраняется от разрыва под действием давления топлива.

6. Полуавтоматическое пусковое устройство снижает токсичность отработавших газов на режимах пуска и прогрева двигателя, а также упрощает управление автомобилем – отсутствует привод управления воздушной заслонкой из салона автомобиля (кнопка «подсос»).

Основа устройства – плоская спиральная биметаллическая пружина. При низкой температуре пружина – через систему тяг и рычагов – удерживает воздушную заслонку в закрытом положении. После запуска двигателя разрежение в задроссельном пространстве передается в полость за диафрагмой пускового устройства. Диафрагма втягивается, и ее шток приоткрывает воздушную заслонку на пусковой зазор, устанавливаемый регулировочным винтом. По мере прогрева двигателя биметаллическая пружина нагревается охлаждающей жидкостью, проходящей через жидкостную камеру, и распрямляется, полностью открывая воздушную заслонку. Биметаллическая пружина устанавливается на предприятии-изготовителе, и ее дополнительная регулировка в эксплуатации не требуется.

 При запуске холодного двигателя биметаллическая пружина пускового устройства с помощью рычагов и тяги 8 удерживает воздушную заслонку 7 закрытой. После запуска двигателя заслонка при помощи диафрагмы 6 приоткрывается на зазор А, который регулируется винтом 11 штока 12 диафрагмы 6 пускового устройства. По мере прогрева двигателя охлаждающей жидкостью, циркулирующей через жидкостную камеру 4 (нижний рисунок) пускового устройства, нагревается и биметаллическая пружина, которая обеспечивает открытие воздушной заслонки через рычаги привода пускового устройства и тягу 8 (верхний рисунок). На прогретом двигателе воздушная заслонка открыта биметаллической пружиной полностью.

7. Экономайзер  принудительного холостого хода(ЭПХХ)

Система содержит блок управления 4 , электромагнитный клапан 5, микропереключатель 3 и соединительные провода. Кроме того, в состав системы входит встроенный в карбюратор пневмоклапан 7.

1 – катушка зажигания; 2 – рычаг дроссельной заслонки карбюратора; 3 – микропереключатель; 4 – блок управления; 5 – электромагнитный клапан; 6 – соединительный шланг; 7 – пневмоклапан; 8 – карбюратор

Принцип работы ЭПХХ: На режимах принудительного холостого хода отключается подача топлива в двигатель (в тех случаях, когда педаль управления дроссельной заслонкой отпущена, а частота вращения коленчатого вала выше частоты на режиме холостого хода).

Отключает подачу топлива пневмоклапан 7 ЭПХХ, входящий в состав карбюратора. Управляет пневмоклапаном электромагнитный клапан 5, которым в свою очередь управляют блок управления 4 и микропереключатель 3.

Блок управления ЭПХХ

Блок управления ЭПХХ непрерывно контролирует частоту вращения коленчатого вала двигателя, измеряя период повторения импульсов системы зажигания, которые снимаются с катушки зажигания и подаются на вывод 4 блока 4. При частоте вращения коленчатого вала, меньше 1240-1245 мин^-1±5% ток подается на выводы 1 и 2 блока и проходит через обмотку электромагнитного клапана, минуя микропереключатель. При повышении частоты вращения до 1500 мин^-1±5% электрическая связь выводов 1 и 2 разрывается и вновь восстанавливается только при снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя до 1245 мин^-1 (1140 мин^-1).

Микропереключатель

Микропереключатель воздействует на электромагнитный клапан помимо блока управления.

В исходном положении контакты микропереключателя замкнуты. При полностью отпущенной педали управления дроссельной заслонкой толкатель микропереключателя утоплен и его контакты разомкнуты. При нажатии на педаль толкатель микропереключателя высвобождается, его контакты замыкаются, и ток при этом проходит через обмотку электромагнитного клапана независимо от блока управления.

Давайте теперь посмотрим на устройство электромагнитного клапана.

Его устройство и описание работы представлено ниже:

 Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан служит для управления пневмоклапаном ЭПХХ в карбюраторе.

Электромагнитный клапан имеет три штуцера и два запорных элемента. Первый запорный элемент 7 выполнен нормально закрытым и служит для разобщения центрального штуцера 6 (соединенного с впускным трубопроводом двигателя) с наклонным штуцером 5 (связанным со штуцером пневмоклапана ЭПХХ); второй запорный элемент 4 выполнен нормально открытым и служит для разобщения указанного наклонного штуцера с атмосферным штуцером 1, закрытым войлочным фильтром и расположенным между электрическими выводами 10 обмотки 9 клапана.

При прохождении тока через обмотку электромагнитного клапана центральный и наклонный штуцера пневматически связаны, а при отсутствии тока таким образом связаны наклонный и атмосферный штуцера. В первом случае разрежение из впускного трубопровода передается к пневмоклапану ЭПХХ, что обеспечивает поступление топливовоздушной смеси через систему холостого хода в двигатель, а во втором случае пневмоклапан ЭПХХ перекрывает ее подачу.

1 — пневмоклапан; 2 — шланг, идущий к впускной трубе.

Экономайзер холостого хода в разрезе:

1 — эмульсионный колодец; 2 — дроссельная заслонка первой камеры; 3 — отверстия переходных режимов; 4 — регулируемое отверстие; 5 — канал подвода воздуха; 6 – игла экономайзера; 7 — корпус экономайзера принудительного холостого хода; 8 — крышка экономайзера; 9 — шланг, соединяющий экономайзер с пневмоклапаном; 10 — регулировочный винт количества смеси; 11 — регулировочный винт состава (качества) смеси; 12 — эмульсионный канал системы холостого хода;

ЭПХХ состоит из датчика-винта закрытого положения дроссельной заслонки , электромагнитного запорного клапана и блока управления. Электромагнитный клапан перекрывает подачу топлива в систему холостого хода и переходную систему первой камеры. Нормальное состояние клапана (напряжение не подается) – закрытое. Он открывается при включении зажигания или нажатии педали «газа» при работающем двигателе, а также при частоте вращения коленчатого вала 1900 мин -1 и ниже. Клапан закрывается, если педаль «газа» отпущена (датчик-винт замкнут на массу) и обороты двигателя превышают 2100 мин -1 , а также при выключении зажигания, что предотвращает вспышки в цилиндрах двигателя (дизелинг).

Давайте ещё раз взглянем на карбюратор целиком, но установленном на двигатель. На данной фотографии воздушный фильтр и трос управления воздушной заслонкой сняты.

1 — втулка винта количества смеси; 2 — пусковое устройство; 3 — телескопическая тяга привода воздушной заслонки; 4 — пневмопривод дроссельной заслонки вторичной камеры; 5 — крышка карбюратора; 6 — пробка фильтра; 7 — крышка ускорительного насоса; 8 — электромагнитный запорный клапан жиклера холостого хода; 9 — корпус карбюратора; 10 — шланг отбора разрежения для вакуумного регулятора опережения зажигания; 11 — корпус дроссельных заслонок;

Надеюсь, после всех этих сложных вещей вы будете иметь представление о том, зачем нужен карбюратор, как он работает. Для тех, кто хочет узнать более подробно, советую почитать профильную литературу, т.к. карбюратор — это очень сложное устройство и расписывать его устройство досконально займёт много страниц и времени. Так что если кого заинтересует, почитайте: http://viamobile.ru/list.php?c=karbiurator