Система живлення карбюраторного двигуна

1. Система живлення карбюраторного двигуна.

2. Обладнання системи живлення карбюраторного двигуна.

1. Призначення. Система живлення карбюраторного двигуна призначена для зберігання палива, подавання і очищення палива й повітря, приготування паливної суміші потрібного складу і якості та подавання її в необхідній кількості у циліндри двигуна, а також для відведення в атмосферу продуктів згоряння, очищення відпрацьованих газів і глушіння шумів на впуску повітря і випуску відпрацьованих газів.

Система живлення. До системи живлення входять паливний бак, паливний насос, паливні фільтри, карбюратор, паливопроводи, повітроочисник, впускні і випускні трубопроводи, глушники шуму впускання повітря і випускання відпрацьованих газів і покажчики рівня палива.

Приблизне розміщення приладів і пристроїв, що утворюють систему живлення автомобільних карбюраторних двигунів, зображено на рис. 47.

Паливо з бака 1 по трубопроводу через фільтр 7 грубого очищення засмоктується діафрагмовим насосом 8 і під тиском через фільтр-відстійник тонкого очищення подається в поплавкову камеру карбюратора 12, де відбувається дозування, розпилення, часткове випаровування, перемішування його з повітрям, яке поступає через повітряний фільтр 11. Далі суміш із палива і повітря впускним колектором 15 засмоктується в циліндри двигуна, а після його згоряння відпрацьовані гази виштовхуються із циліндрів у випускний колектор 16 і через приймальну трубу 17 надходять у глушник 18, звідки виштовхуються в атмосферу.

Рис. 47. Система живлення карбюраторного двигуна: 1 – паливний бак; 2 – заливна горловина; 3 – пробка (кришка) заливної горловини з пароповітряним клапаном; 4 – датчик покажчика рівня палива; 5 – покажчик рівня палива;         6 – паливозабірна трубка з сітчастим фільтром; 7 – фільтр-відстійник; 8 – паливний насос; 9 – зливний паливопровід; 10 – фільтр тонкого очищення палива; 11 – повітроочисник; 12 – карбюратор; 13 – обмежувач максимальної частоти обертання колінчастого вала; 14 – двигун; 15 – впускний колектор; 16 – випускний колектор; 17 – випускний трубопровід; 18 – глушник. Умовні позначення: → – паливо (із бака); >→ – паливо (в бак); »→ – повітря; ---→ – паливна суміш; - ·- · → – відпрацьовані гази

2. Паливний бак призначений для зберігання приблизно денного запасу пального. Виготовляють його з освинцьованої сталі. Усередині бак має перегородки, які перешкоджають виплескуванню палива. Паливо заливають у бак через заливну горловину, її закривають пробкою з двома клапанами: впускним, щоб не допустити надмірного зниження тиску в паливному баці, і випускним, щоб зменшити втрату легких фракцій при випаровуванні палива і не допустити надмірного підвищення тиску. Впускний клапан відкривається при зниженні тиску до 0,097...0,098МПа. Випускний клапан з’єднує бак з атмосферою при підвищенні тиску  до 0,110...0,115МПа.

Паливний насос призначений для примусової подачі палива з бака до карбюратора. На сучасних автомобілях застосовують насос діафрагмового типу. Закріплюють його на боковій стінці картера двигуна. Складається діафрагмовий паливний насос (рис. 48) з корпусу, кришки, діафрагми із штоком, нагнітальної пружини, впускного і нагнітального клапанів, коромисла і відтискної пружини та важеля ручного підкачування. Діафрагма має набір чотирьох- п’яти- дисків, виготовлених із бензостійкої тканини.

Рис. 48. Паливний насос: 1 – кришка; 2 – з’єднувальний гвинт;        3 – сітчастий фільтр; 4 – резинова прокладка; 5 – головка насоса; 6 – впускний клапан; 7 – діафрагма; 8 – зворотна пружина коромисла; 9 – коромисло; 10 – важіль ручної підкачки палива; 11 – упорна шайба; 12 – шток;               13 – пружина діафрагми; 14 – корпус насоса; 15 – випускний клапан; 16 – штуцер для відведення палива; 17 – штуцер для підведення палива; 18 – контрольний отвір

Паливні фільтри і відстійники призначені для очищення палива від механічних домішок і води. Сітчасті паливні фільтри встановлюють у приймальній трубці паливного бака, у паливному насосі і штуцері карбюратора. Крім того, між баком і паливним насосом розміщують фільтр-відстійник щілинного типу з пластинчастим фільтрувальним елементом, а перед карбюратором – фільтр тонкого очищення палива, фільтрувальний елемент якого може мати дуже дрібну сітку або пористу кераміку. Фільтр-відстійник (рис. 49) складається з чавунного корпусу, до якого прикріплено металевий стакан-відстійник. Усередині відстійника знаходиться пластинчастий фільтрувальний елемент. Кожна пластина елемента має два отвори для надівання на шпильки і багато отворів меншого діаметра для проходження палива. На нижній поверхні пластин виштамповані виступи заввишки 0,05мм, завдяки чому в складеному елементі утворюються щілини, що затримують дрібні домішки. Крупніші домішки і вода, які надходять разом з паливом із бака через вхідний штуцер у відстійник фільтра, внаслідок зниження швидкості палива у фільтрі осідають на дно відстійника. Відстій з фільтра випускають через зливну пробку.

Рис. 49. Фільтр-відстійник: 1, 4 – введення і виведення палива;        2 – корпус; 3 – стяжний болт; 5, 12 – прокладки;                6 – фільтрувальні елементи; 7 – стакани;                             8 – встановлювальні стержні; 9 – пробка зливного отвору; 10 – стяжний стержень; 11 – пружини; 13 – пакет тонких латунних дисків; 14 – дистанційні виступи на дисках

Повітряний фільтр призначений для очищення повітря, яке використовується для приготування паливної суміші, від пилу та домішок. Повітроочисник повинен не тільки забезпечити якісне очищення повітря від пилу, але й не чинити великого опору повітряному потоку, бо із збільшенням опору впускної системи значно погіршується масове наповнення циліндрів свіжим зарядом (повітрям) і знижується потужність двигуна.

За принципом дії фільтри поділяють на інерційні, фільтрувальні та комбіновані. До складу пилу входить близько 75%найдрібніших твердих мінеральних частинок. Потрапляючи разом з повітрям у циліндри двигуна, пил змішується з мастилом і утворює абразивну суміш, яка прискорює спрацювання стінок циліндрів, поршнів і кілець.

На сучасних автомобільних і тракторних двигунах встановлюють повітряні, інерційні, фільтрувальні та комбіновані фільтри (рис. 50). В інерційних очисниках повітря очищується за рахунок того, що потоку повітря надається обертальний рух або різко змінюється його напрям, а в фільтрувальних - просочуючись через фільтрувальний елемент (мета­леві сітки, тканини, капронові бобіни, спеціальний напір тощо).

Рис. 50. Повітряні фільтри: а – інерційно-мастильний; б – із сухим фільтруючим елементом; 1 – ванна для мастила;                2 – фільтруючий елемент; 3 – кришка; 4 – гайка-баранець; 5 – стяжний гвинт; 6 – патрубок відбирання повітря до компресора; 7 – відбивач мастила; 8, 11 – повітрозабірні патрубки; 9 – сухий фільтруючий елемент; 10 – корпус фільтра; 12, 13 – патрубки вентиляції картера

Якщо для кращого вловлювання пилу ще застосовується мастило (заливається в спеціальні чаші), очищення називають мокрим. Інерційні очисники не чинять великого опору потоку повітря, але очищують повітря лише від великих часток пилу. Фільтрувальні ж очисники добре очищують повітря від пилу, але швидко забруднюються і в міру їх забруднення опір потоку повітря значно зростає.

Впускний і випускний трубопроводи відливають з чавуну або алюмінієвого сплаву разом або з двох окремих відливок, які скріпляють між собою болтами або шпильками з гайками. Паливна суміш із карбюратора надходить у циліндри через впускні трубопроводи, а відпрацьовані гази видаляються через випускні трубопроводи. Щоб поліпшити наповнення циліндрів пальною сумішшю і краще очистити їх від відпрацьованих газів, трубопроводи роблять якомога коротшими, з плавними поворотами і незначною шорсткістю внутрішньої поверхні стінок. Кріплять трубопроводи до блока або головки циліндрів фланцями за допомогою шпильок з гайками. Для ущільнення з’єднання між трубопроводами і блоком циліндрів вставляють металоазбестові прокладки. На патрубку впускного трубопроводу встановлюють карбюратор, а до фланця випускного трубопроводу приєднують приймальну трубу глушника.

Карбюратор призначений для приготування суміші бензину з повітрям, яка називається паливною сумішшю. Його встановлюють на впускному трубопроводі двигуна.

Карбюратори бувають з висхідними, низхідними (падаючим) і горизонтальним потоком паливної суміші. На сучасних вітчизняних автомобілях в основному застосовують карбюратори з падаючим потоком. Такі карбюратори забезпечують підвищений коефіцієнт наповнення циліндрів, а отже і підвищену потужність двигуна.

Для підготовки паливної суміші відповідно до режимів роботи двигуна карбюратор оснащують головним дозуючим пристроєм (системою) і системою холостого ходу. Ці системи забезпечують економну роботу двигуна на усталених режимах роботи після пуску та прогріву і створюють основну групу дозуючих пристроїв карбюратора. Крім цього, карбюратор оснащають додатковими пристроями, які дозволяють готувати потужніший склад паливної суміші на повних навантаженнях, забезпечують легкий пуск холодного і гарячого двигунів, а також швидкий перехід на режим максимальних навантажень. До допоміжних відносяться також механізми керування вторинними камерами, відключення подачі палива при роботі двигуна на примусовому холостому ході (при гальмуванні двигуном), системи балансування поплавкових камер і уловлювання парів палива із поплавкової камери після зупинки двигуна, підігрів змішувальних камер і перепускання палива у паливний бак.

Пристрій карбюратора для пуску двигуна. Найбільш поширеним пристроєм у карбюраторі для пуску холодного двигуна є повітряна заслінка 1 (рис. 51 а) з автоматичним повітряним клапаном. Під час пуску холодного двигуна вона повністю закривається, а дросельна трохи відкривається. При обертанні колінчастого вала в карбюраторі під повітряною заслінкою утворюється велике розрідження, яке викликає інтенсивне витікання бензину з розпилювача і каналів системи холостого ходу, забезпечуючи двигун багатою сумішшю. Внаслідок низької температури в змішувальних камерах бензин повністю не випаровується, стікає по стінках і збира­ється у впускному трубопроводі у вигляді рідини. Якщо повітряна за­слінка довго закрита, то утворюється настільки багата суміш, що пуск двигуна ускладнюється або навіть стає неможливим. Щоб запобігти цьому, на повітряній заслінці встановлено клапан, який утримується в закритому положенні пружиною. Як тільки двигун почне працювати, клапан під дією сильного розрідження, стиснувши пружину, відкривається, і додаткова кількість повітря надходить у дифузор. Далі збіднення суміші здійснюється поступовим відкриттям повітряної заслінки водієм.

Система холостого ходу забезпечує роботу двигуна на малих обертах холостого ходу. Під час роботи двигуна на малих обертах холостого ходу дросельна заслінка настільки прикрита, що навколо розпилювача утворюється дуже мале розрідження і бензин перестає витікати. Щоб забезпечити двигун збагаченою пальною сумішшю, карбюратор обладнують системою холостого ходу, яка складається з паливного жиклера холостого ходу, повітряного жиклера, каналів і регулювальних гвинтів кількості обертів колінчастого вала і якості паливної суміші (рис. 51 б). На малих обертах найбільше розрідження під дросельною заслінкою, і тому найбільша швидкість руху повітря в щілині між заслінкою і отвором каналу холостого ходу. Внаслідок цього бензин із поплавкової камери через головний жиклер і жиклер холостого ходу надходитиме у вертикальний канал. У цей самий канал через повітряний жиклер проникає і повітря, яке змішується з бензином і утворює емульсію. Емульсія каналом надходить через нижній отвір, який входить у змішувальну камеру, де, розпилюючись повітрям, утворює збагачену паливну суміш. Верхній вихідний отвір забезпечує плавний перехід із малих обертів холостого ходу на режим роботи двигуна при середньому навантаженні, тобто при збільшенні ступеня відкриття дросельної заслінки.

Рис. 51. Пускові пристрої: а – з пусковою заслінкою; 1 – повітряна заслінка; 2 – важелі і тяги; 3 – дросельна заслінка; 4 – розпилювач головної дозуючої системи; 5 – автоматичний клапан; б – напівавтоматичний: 1, 12 – важелі; 3, 11 – тяги; 4 – шток; 5 – діафрагмовий механізм;  6 – канал, який сполучає діафрагмовий механізм з дросельним простором; 7 – жиклер-заспокоювач; 8 – телескопічна тяга;           9 – з'єднання телескопічної тяги з важелем; 10 – дросельна заслінка; в – автоматичний з терморегулятором: 1 – зворотна пружина;        2 – шток; 3 – канал відведення холодної рідини; 4 – термосиловий датчик; 5 – канал підведення охолоджувальної рідини; 6 – канал, що сполучає порожнину пускового пристрою із задросельним простором; 7, 11 – кулачки; 8 – регулювальний гвинт; 9 – дросельна заслінка; 10 – важіль; 12 – повітряна заслінка

Кількість обертів колінчастого вала двигуна на холостому ході ре­гулюють упорним гвинтом дросельної заслінки. При вкручувані гвинта дросельна заслінка відкривається, і число обертів колінчастого вала збільшується, а при викручуванні – зменшується. Залежно від числа обертів колінчастого вала на холостому ході гвинтом регулювання якості регулюють склад паливної суміші. При вкручувані цього гвинта надходження емульсії зменшується і паливна суміш збіднюється, а при викручуванні надходження емульсії збільшується і суміш збагачується.

Головна дозуюча система служить для поступового плавного збіднення паливної суміші при переході на малі й середні навантаження. У карбюраторних сучасних двигунах застосовують різні типи головних дозуючих систем. Найпоширеніша головна система з пневматичним гальму­ванням палива (рис. 52 а) – проста за будовою і надійна в роботі. Вона складається з дифузора сталого перерізу, розпилювача, повітряного та головного жиклерів і емульсійної трубки. Із збільшенням відкриття дросельної заслінки система холостого ходу плавно зменшує подачу емульсії, але в цей час зростає швидкість повітря, а разом з тим і розрідження в дифузорі навколо розпилювача. Тепер починає працювати головна дозуюча система. Паливо з поплавкової камери надходить в емульсійний канал через головний жиклер, змішуючись із повітрям, що надходить через повітряний жиклер, і у вигляді емульсії виходить через розпилювач у дифузор. Повітря, що надходить через повітряний жиклер, знижує розрідження біля головного жиклера, тому гальмується витікання палива з головного жиклера і паливна суміш збіднюється до потрібного складу. Чим більше буде розрідження у дифузорі, тим більше повітря надходитиме у розпилювач через повітряний жиклер. Тому з розпилювача виходитиме вже не паливо, а емульсія, потрібна для приготування суміші збідненого складу в діапазоні від малих обертів холостого ходу до повного навантаження.

Економайзером називається пристрій, призначений для автоматичного збагачення паливної суміші при повному відкриванні дросельної заслінки, тобто при повному навантаженні. У карбюраторах сучасних двигунів застосовують економайзери з механічним приводом. Економайзер з механічним приводом (рис. 52 в) складається з клапана, пружини кла­пана, жиклера і деталей привода: штока, планки, тяги і важеля. Під час роботи двигуна при малому і середньому навантаженнях клапан економайзера під дією пружини закритий. Бензин у розпилювач надходить тільки через головний жиклер, тобто працюватиме лише головна дозуюча система. Якщо дросельна заслінка близька до повного відкриття, важіль закріплений на одній осі з дросельною заслінкою, повернеться і опустить вниз тягу разом з планкою і штоком, який і відкриває клапан економайзера, стиснувши пружину. Бензин крізь відкритий клапан і жиклер економайзера почне додатково надходити через розпилювач головної дозуючої системи в дифузорі карбюратора і збагачуватиме пальну суміш, що сприятиме найбільшій потужності двигуна.

Рис. 52. Схеми систем і пристрої карбюратора: а - головної дозуючої системи; б – системи холостого ходу; в – економайзера з механічним приводом; г – економайзера з пневматичним приводом;                  д – прискорювального насоса; е – пускового пристрою;                  1 – змішувальна камера; 2 –- дросельна заслінка; 3 – дифузор;       4 – повітряний патрубок; 5 – розпилювач; 6 – емульсійна трубка;  7 – повітряний жиклер головної дозуючої системи; 8 – емульсійний колодязь; 9 – головний жиклер; 10 – поплавкова камера; 11,         13 – отвори розпилювачів; 12 – гвинт регулювання якості суміші; 14 – канал системи холостого ходу; 15 – повітряний жиклер системи холостого ходу; 16 – паливний жик­лер системи холостого ходу; 17 – гвинт регулювання положення дросельної заслінки; 18 – клапан економайзера; 19 – жиклер економайзера; 20, 23 – шток; 21 – тяга; 22 – поршень; 24 і 28 – пружини; 25 – вакуумний канал;               26 – поршень прискорювального насоса; 27 – жиклер-розпилюпач прискорювального насоса; 29 – планка; 30 – зворотний клапан;   31 – колодязь прискорювального насоса; 32 – балансувальний канал; 33 – запобіжний клапан повітряної заслінки; 34 – повітряна заслінка

Насос-прискорювач. Під час роботи автомобіля часто доводиться швидко змінювати режим роботи двигуна, переходячи з малого навантаження на повне, у зв’язку з чим різко відкривають дросельну заслінку. В цей момент паливна суміш настільки збіднюється, що двигун починає працювати з перебоями. Основною причиною збіднення паливної суміші є те, що при різкому відкриванні дросельної заслінки через дифузор карбюратора проходить більше повітря, ніж бензину, бо густина бензину приблизно в 600 разів більша за густину повітря і тому швидкість витікання бензину збільшується значно повільніше, ніж повітря. Ось чому певний час у циліндри подаватиметься бідна паливна суміш. Щоб запобігти цьому і забезпечити необхідну прийомистість двигуна, тобто здатність його різко переходити від малого навантаження до великого, треба додатково подати відповідну кількість палива. Для цього сучасні карбюратори обладнують насосами-прискорювачами.

Насос-прискорювач з механічним приводом (рис. 52 д) складається з поршня, розміщеного у спеціальному колодязі, зворотного клапана, жиклера з розпилювачем, нагнітального клапана, штока з пружиною, планки, тяги і важеля. Відкритий зворотний клапан з’єднує колодязь із поплавкового камерою. Якщо дросельна заслінка відкривається повільно, то поршень, з’єднаний через пружину, пластину, тягу і важіль з віссю дросельної заслінки, опускається вниз також повільно. При цьому бензин не надходить до жиклера із розпилювачем, а завдяки незначній швидкості руху поршня повільно проникатиме з нижньої частини колодязя через відкритий зворотний клапан у поплавкову камеру. При різкому відкриванні дросельної заслінки планка різко стисне пружину і поршень переміститься вниз, стискуючи бензин. Під тиском бензину зворотний клапан закривається і бензин крізь випускний клапан і жиклер з розпи­лювача впорскуватиметься в дифузор карбюратора, збагачуючи паливну суміш. Таким чином, насос-прискорювач додатково подає відповідну кількість палива у змішувальну камеру.

Карбюратор складається з трьох основних частин (рис. 53): корпусу з двома змішувальними камерами і однією спільною поплавковою камерою, кришки поплавкової камери з повітряним патрубком і двох нижніх патрубків з дросельними заслінками. У корпусі карбюратора, крім змішувальних і поплавкової камер, знаходяться економайзери з пневматичним і механічним приводами, насос-прискорювач і жиклери. У повітряному патрубку розміщено повітряну заслінку з автоматичним клапаном, а в кришці поплавкової камери – сітчастий фільтр і голчастий клапан.

Рис. 53. Схема карбюратора К-88А: 1 – головний жиклер;                 2 – поплавок; 3 – корпус поплавкової камери; 4 – голчастий клапан; 5 – сітчастий фільтр; 6 – канал балансування поплавкової камери; 7 – жиклер холостого ходу;                    8 – повітряний жиклер головної дозуючої системи;               9 – розпилювач головної дозуючої системи; 10 – малий дифузор; 11 – великий дифузор; 12 – нагнітальний клапан; 13 – порожнистий гвинт; 14 – отвір розпилювача прискорювального насоса; 15 – отвір у повітряній заслінці; 16 – повітряна заслінка; 17 – запобіжний клапан; 18 – корпус поплавкової камери; 19 – кульковий клапан економайзера; 20 – штовхач клапана економайзера; 21 – шток клапана економайзера; 22 – планка; 23 – шток поршня прискорювального насоса; 24 – тяга; 25 – поршень;            26 – зворотний клапан; 27 – серга; 28 – важіль дросельної заслінки; 29 – жиклер повної потужності; 30 – дросельна заслінка; 31 – гвинт регулювання холостого ходу;               32 – регульований круглий отвір системи холостого ходу;        33 – нерегульований прямокутний отвір системи холостого ходу; 34 – конус змішувальних камер

Трубопроводами датчик сполучений з виконавчим механізмом І і вхідним патрубком карбюратора. При непрацюючому обмежувачі зусилля пружини 15, що має регулювальний гвинт 19, клапан 25 відтиснутий від сідла 26, а пружина 5 стримує дросельні заслінки 1 у відкритому положенні. Коли обмежувач працює, вилчасте з'єднання дає змогу дросельним заслінкам карбюратора закриватись незалежно від положення важеля, зв’язаного з педаллю керування дросельними заслінками.

Обмежувач максимальної частоти обертання колінчастого вала (рис. 54) складається із відцентрового датчика ІІ і виконавчого діафрагмового механізму І. Відцентровий датчик складається з ротора 21, у якому встановлюються сідло 26 і клапан 25 на пружині 15. Датчик кріпиться до кришки розподільних шестерень. Ротор 21 датчика приво­диться в обертання від розподільного вала двигуна. Для цього в передній частині розподільного вала закріплений валик привода, хвостовик якого входить у паз 16 валика ротора 21. Виконавчий діафрагмовий ме­ханізм І діє на дросельні заслінки 1 карбюратора. Механізм кріпиться до карбюратора.

Поки частота обертання колінчастого вала двигуна не перевищує максимального значення, клапан 25 датчика не закриває отвір сідла 26, верхня порожнина Б виконавчого механізму сполучається з вихідним патрубком карбюратора. У цей час тиск повітря знизу і зверху діафрагми однаковий і виконавчий механізм не діє на дросельні заслінки карбюратора. Зусиллям пружини 5 заслінки встановлюються у відкрите положення.

Якщо частота обертання колінчастого вала двигуна досягає відповідних обертів, клапан 25, переміщуючись внаслідок збільшення відцентрової сили, перекриє отвір сідла 26 і тим самим припинить доступ повітря у верхню порожнину Б виконавчого механізму. Ця порожнина через канали і жиклери 2 і 4 виявиться сполученою із змішувальною камерою карбюратора, тому в ній створюється велике розрідження.

У цей час нижня порожнина А сполучається із вхідним патрубком карбюратора. Отже, тиск у нижній порожнині буде вищим, ніж у верхній. Під дією різниці тисків діафрагма переміститься вгору, долаючи натяг пружини 5. Разом із діафрагмою переміститься вгору і тяга 8, яка че­рез важіль поверне валик дросельних заслінок, і дросельні заслінки прикриваються, в результаті чого частота обертання колінчастого вала не перевищить заданого значення.

Рис. 54. Пневмоцентровий обмежувач максимальної частоти обертання колінчастого вала: І – діафрагмовий механізм; ІІ – відцентровий датчик; 1 – дросельна заслінка; 2,           4 – жиклери; 3 – важіль; 5 – пружина діафрагмового механізму; 6 – кришка діафрагмового механізму;               7 – діафрагма; 9, 10 – отвори; 11 – кулачкова муфта;       12 – важіль привода дросельної заслінки; 13, 14 – трубки; 15 – пружина відцентрового датчика; 16 – паз ротора для з'єднання з розподільним валом; 17 – сальник; 18 – кришка; 19 – гвинт регулювання натягування пружини; 20 – пробка; 21 – ротор; 22 – втулка; 23 – корпус датчика; 24 – канал; 25 – клапан; 26 – сідло клапана; А, Б – порожнини

ЛЕКЦІЯ № 9