1. Схема роботи найпростішого карбюратора.

2. Робота карбюратора на різних режимах роботи двигуна.

1. Схема роботи найпростішого карбюратора.Процес приготування горючої суміші називається карбюрацією, а пристрій, в якому цей процес відбувається - карбюратором. Робота сучасних карбюраторів побудована на використанні принципу пульверизації (розпилення рідини).

Найпростіший карбюратор складається з поплавкової камери 8, (рис.28), яка повинна мати голку 10 для закриття паливного каналу 1 та отвору 2, з’єднуючого камеру з атмосферою; паливного жиклера 7 з розпилювачем 4; дифузора 3 з повітряною і дросельною 5 заслінками, які утворюють змішувальну камеру 6.

Жиклер (паливний чи повітряний) являє собою калібрований отвір в пробці або трубці. В карбюраторах він призначений для дозування палива, повітря або емульсії (паливо насичене повітря).

Найпростіший карбюратор працює таким чином. Під час наповнення паливом поплавкової камери 8 поплавок 9 поступово спливає. При певному рівні палива голчатий клапан 10 перекриває отвір в трубопроводі та припиняє подачу палива в поплавкову камеру. Під час такту впускання поршень в двигуні перемішається до НМТ і в циліндрі створюється розрідження, що передається в змішувальну камеру карбюратора. Розрідження в цій камері залежить від положення дросельної заслінки: з прикриттям заслінки розрідження зменшується, а з відкриттям - збільшується. Якщо двигун не працює, паливо в поплавкові камері і в розпилювачі знаходиться на одному рівні, причому верхній кінець розпилювача розташовується дещо вище за рівень палива (на 2 - 3 мм).

Рис.28. Схема найпростішого карбюратора та впускної системи:1- трубопровід; 2 - отвір; 3 - дифузор; 4 - розпилювач; 5 – дросельна заслінка; 6 - змішувальна камера; 7 - жиклер; 8 - поплавкова камера; 9 - поплавок; 10 - голчатий клапан

Під час роботи двигуна повітря, що поступає в карбюратор, проходить через вузьке січення дифузора, внаслідок чого швидкість повітря в ньому, а відповідно і розрідження, зростають. Створюється перепад тиску між поплавковою камерою і дифузором, завдяки чому паливо починає фонтанувати з розпилювача. Паливо розпилюється, перемішується з повітрям, частково випаровується і у вигляді горючої суміші надходить в циліндри двигуна. Зі зміною положення дросельної заслінки значно змінюється склад горючої суміші, що приготовлюється найпростішим карбюратором.

За напрямком потоку повітря, а потім і горючої суміші, карбюратори бувають з падаючим, піднімальним і горизонтальним потоками. На всіх автомобільних двигунах застосовують карбюратори з падаючим потоком (паливо рухається у змішувальній камері під дією сили ваги). Такі карбюратори забезпечують покращену наповнюваність циліндрів і хороший доступ до деталей карбюратора в процесі експлуатації.

Залежно від кількості змішувальних камер карбюратори ділять на однокамерні і багатокамерні. Багатокамерні можуть бути двохкамерні або чотирьохкамерні, з паралельним чи послідовним відкриттям дросельних заслінок.

Якщо поплавкова камера з’єднана не з атмосферою, а з патрубком карбюратора, то її називають збалансованою (зрівноваженою).

2. Робота карбюратора на різних режимах роботи двигуна. Автотракторний карбюраторний двигун працює на наступних основних режимах : а) пуск; б) холостий хід і малі навантаження; в) середні навантаження; г) повне навантаження) раптові переходи з малих навантажень на великі.

Для отримання найбільш ефективної роботи двигуна у кожному режимі, дуже важливо, щоб до моменту запалювання паливна суміш мала найбільш оптимальний склад. Паливна суміш повинна бути однорідною, а паливо в ній було у пароподібному стані.

Співвідношення між кількістю палива і повітря в суміші оцінюється коефіцієнтом надлишку повітря. Коефіцієнт надлишку повітря є відношенням дійсної кількості повітря, що знаходиться в суміші, до теоретично необхідної кількості повітря. Якщо в паливній суміші на 1 кг палива припадає 15 кг повітря ( ), то суміш називається нормальною. Розрізняють такі паливні суміші: багата ( ); збагачена ( ); збіднена ( ); бідна ( ). Існують границі займистості паливної суміші: для збагаченої ; для збідненої . Найбільшу потужність карбюраторний двигун розвиває при , найбільш економічний при .

Графік зміни коефіцієнта надлишку повітря суміші , яка подається в циліндр двигуна, залежно від його навантаження в %, називається характеристикою карбюратора (рис.29).

Рис. 29.Характеристики карбюраторів: 1 – найпростішого; 2 – ідеального

Під час запуску холодного двигуна необхідно використовувати сильно збагачену суміш ( ) оскільки частота обертання колінчастого вала мала, паливо погано випаровується, а його частина конденсується на холодних стінках циліндра. Робота двигуна в режимі холостого ходу і малого навантаження можлива при збагаченій суміші . Паливна суміш, що надходить в циліндри двигуна, забруднюється залишковими газами, тому збагачення суміші покращує її займистість і сприяє стабільній роботі двигуна.

Карбюраторний двигун значну частину часу працює в режимі середніх навантажень, тобто з неповністю відкритою дросельною заслінкою. Для цього режиму необхідна збіднена суміш з коефіцієнтом надлишку повітря , яка забезпечує економну роботу двигуна. При різкому відкриванні дросельної заслінки, можливе збіднення паливної суміші, оскільки подається велика кількість повітря. Тому, карбюратор повинен мати пристрій, який запобігає такому збідненню паливної суміші. При максимальних навантаженнях двигуна (дросельна заслінка повністю відкрита) для отримання від двигуна максимальної потужності паливна суміш повинна бути збагаченою ( ).

У найпростішому карбюраторі при пуску двигуна, роботі на холостому ході і з малими навантаженнями, через недостатнє розрідження в дифузорі через розпилювач (жиклер) надходить мало палива і паливна суміш збіднена (рис.29 крива 1).

При середньому навантаженні, у зв’язку із збільшенням розрідження кількість палива, яке надходить у змішувальну камеру, зростає, але не пропорційно збільшенню кількості повітря. Тому паливна суміш збагачується. При переході до повного навантаження найпростіший карбюратор не дає необхідного збагачення суміші, оскільки подається велика кількість повітря. Таким чином, найпростіший карбюратор на всіх режимах роботи двигуна готує паливну суміш протилежну необхідній (крива 2 рис.29). Лише в двох випадках (точки А і Б рис.29) склад суміші приготовленої найпростішим та ідеальним карбюраторами співпадає. Отже, основним недолік найпростішого карбюратора являється неможливість приготування паливної суміші необхідного складу.

3. Механізми карбюратора. Для приготування паливної суміші необхідного складу на різних режимах роботи карбюраторного двигуна конструкція найпростішого карбюратора передбачає такі додаткові пристрої:

- пусковий пристрій - пристрій для збагачення паливної суміші при запуску двигуна;

- система холостого ходу - пристрій для роботи двигуна на холостому ході та з малими навантаженнями;

- головний дозуючий пристрій – пристрій, який забезпечує в широкому діапазоні середніх навантажень постійність збідненої суміші;

- економайзер або еконостат - пристрій для збагачення суміші при роботі двигуна на максимальних навантаженнях шляхом подачі додаткової кількості палива в змішувальну камеру;

- прискорюючий насос - пристрій для додаткового збагачення суміші при різкому відкритті дросельної заслінки.

Пусковий пристрій. Пуск двигуна, особливо в холодну погоду, ускладнений, оскільки паливо погано випаровується. Щоб до моменту запалювання робочої суміші в циліндрі знаходилася достатня кількість парів палива, суміш необхідно сильно збагатити, що забезпечує повітряна заслінка 2 (рис.30), встановлена в повітряному патрубку 3 карбюратора. Повітряною заслінкою керує водій з кабіни за допомогою тяги і кнопки. При пуску двигуна заслінку прикривають. В цьому випадку при обертанні колінчастого вала в змішувальній камері 6 створюється значне розрідження і паливо фонтанує із розпилювача 1 карбюратора. При пуску холодного двигуна, коли масло густе, неможна допускати велику частоту обертання колінчастого вала. Тому дросельну заслінку 7 прикривають. Після пуску двигуна його прогрівають при малій частоті обертання і повітряну заслінку поступово відкривають. На повітряній заслінці встановлений клапан 4, який утримується в закритому положенні пружиною 5. При перших спалахах в циліндрах двигуна, щоб не було сильного збагачення суміші, клапан під дією тиску повітря відкривається. Таким чином, при пуску двигуна через клапан 4 проходить необхідна кількість повітря.

Рис. 30. Схеми дії повітряної заслінки (а) та системи холостого ходу (б):1, 8 - розпилювачі; 2, 10 - повітряні заслінки; 3 – повітряний патрубок; 4 – клапан; 5 – пружина; 6 – змішувальна камера; 7, 19 – дросельні заслінки; 9 – дифузор; 11 – отвір в поплавковій камері; 12 – повітряний жиклер; 13 – колодець;
14 - паливний жиклер холостого ходу; 15 – канал холостого ходу; 16 і 18 отвори системи холостого ходу; 17 – регулювальний гвинт

Система холостого ходу. Під час роботи двигуна в режимі холостого ходу паливо надходить через жиклер 14 холостого ходу, який встановлений в колодязі 13. Якщо дросельна заслінка 19 прикрита, то під нею створюється сильне розрідження, і повітря з великою швидкістю проходить через вузькі щілини між краями заслінки та патрубка. На виході з каналу холостого ходу нижче за дросельну заслінку зроблені отвори 18 і отвір 16 вище цієї заслінки. Біля отвору 18 утворюється розрідження, що передається в канал 15 холостого ходу і в колодязь 13. До палива, що надходить в канал 15 з колодязя 13 додається повітря, що проходить через жиклер 12. Утворена емульсія (суміш палива, з дрібними пухирцями повітря) з каналу 15 через отвір 18 виходить у простір за дросельною заслінкою, розпилюється і, перемішуючись з повітрям, утворює горючу суміш. Через отвір 16 в канал 15 і в простір за дросельною заслінкою додатково проходить повітря, що поліпшує утворення суміші.

При подальшому відкриванні дросельної заслінки, у зв'язку з переходом на малі навантаження, отвори 16 і 18 розміщуються під заслінкою і емульсія надходить з обох отворів. Так здійснюється плавний перехід з режиму холостого ходу двигуна на малі і середні навантаження. Регулювальним гвинтом 17 можна змінювати склад суміші. При відкручуванні гвинта зростає розрідження в каналі 15 і збільшується вихід емульсії з отвору 18. Таким чином суміш збагачується. При загвинчуванні гвинта 17 суміш збіднюється.

Головний дозуючий пристрій.Запобігання збагачення паливної суміші із збільшенням відкриття дросельної заслінки називають компенсацією її складу. В карбюраторах компенсація суміші здійснена такими способами:

· пневматичним гальмуванням витікання палива;

· регулюванням розрідження у дифузорі;

· встановленням двох жиклерів - головного і компенсаційного.

При будь-якому способі компенсації головний дозуючий пристрій забезпечує приготування при середніх навантаженнях збідненої, тобто економічної, паливної суміші.

Компенсація горючої суміші пневматичним гальмуванням витікання палива. Паливо з камери 5 (рис.31а) поступає через головний жиклер 6 в колодязь 3, емульсійну трубку 4 з отворами і в розпилювач 1. Трубка 4 з’єднується з повітрям через жиклер 2. При створенні розрідження в дифузорі 8 з розпилювача починає фонтанувати паливо, рівень палива в колодязі знижується і відкривається верхній отвір в емульсійній трубці. Повітря, що виходить з трубки 4, змішується з паливом, і емульсія подається через розпилювач 1 в камеру карбюратора змішувача. При збільшенні відкриття дросельної заслінки зростає витрата палива з колодязя і в трубці 4 відкривається більше повітряних отворів. Повітря, що поступає в розпилювач, зменшує розрідження біля головного жиклера і сповільнює (гальмує) витікання з нього палива, що і необхідно для збіднення горючої суміші. Створення економічної суміші в цих умовах можливе лише при правильному підборі діаметрів повітряного і головного (паливного) жиклерів.

Компенсація горючої суміші даного типу застосована в карбюраторах К-126Б К-126Г, К-88А, К-88АЕ і ін.

Рис. 31. Схеми компенсації суміші в карбюраторі:а) - пневматичним гальмуванням витікання палива; б) та в) - регулюванням розрідження в дифузорі відповідно при відсутності і наявності потоку повітря; 1 - розпилювач; 2 - повітряний жиклер; 3 – колодязь; 4 - емульсійна трубка; 5 - поплавкова камера; 6, 12 - головні жиклери;
7, 13 - дросельні заслінки; 8 - дифузор; 9 - розпилювач додаткового жиклера;10 - розпилювач головного жиклера; 11 - додатковий жиклер; 14 - змішувальна камера; 15 - пружна пластина; 16, 17, 18 - дифузори відповідно середній, малий та великий

Компенсація горючої суміші регулюванням розрідження в дифузорі (рис.31, б і в). Особливістю карбюратора з компенсацією горючої суміші регулюванням розрідження в дифузорі являється наявність потрійного дифузора. Малий 17 (рис 31, б) і середній 16 дифузори, розташовані всередині великого дифузора 18, дещо зміщені вниз щодо нього. Головна дозуюча система складається з головного жиклера 12 з розпилювачем 10 і додаткового жиклера 11 з розпилювачем 9. Розпилювач 10 головного жиклера виведений в малий дифузор, а розпилювач 9 додаткового (компенсаційного) жиклера - у великий дифузор.

Повітряний потік, що поступає в камеру змішувача 14 карбюратора, проходить через великий дифузор, а частина потоку - через малий, середній дифузори. При збільшенні швидкості руху повітря тонкі пружні пластини 15, закріплені на великому дифузорі, відгинаються і частина повітряного потоку обминає малий і середній дифузори (рис.31, в).

При збільшенні відкриття дросельної заслінки 13 зростає кількість повітря, що проходить через карбюратор, і пружні пластини 15 відгинаються сильніше. Велика кількість повітря проходить обминаючи малий і середній дифузори, внаслідок чого зростає розрідження у всіх дифузорах, але біля розпилювача головного жиклера розрідження наростає повільніше, ніж в розпилювача додаткового жиклера. Це пояснюється тим, що в гирлі розпилювача додаткового жиклера проходить весь повітряний потік, а в гирлі розпилювача головного жиклера - тільки частина потоку. Тому, подача палива головним жиклером сприяє збідненню горючої суміші, а подача палива додатковим жиклером сприяє збагаченню суміші. При правильному підборі діаметрів обох жиклерів і пружності пластин можна отримати горючу суміш необхідного складу.

Економайзер. Для отримання від двигуна повної потужності необхідно збагачення суміші. Це досягається використовуванням спеціального пристрою - економайзера. За способом керування економайзери бувають з механічним або пневматичним приводом. Економайзер із пневматичним приводом називають еконостатом.

Економайзер може подавати паливо в камеру карбюратора змішувача безпосередньо або через головний дозуючий пристрій. Економайзер включається в роботу при майже повністю відкритій дросельній заслінці Економайзер з механічним приводом (рис.31,а) працює таким чином. Поки дросельна заслінка 8 прикрита і двигун працює в режимі середніх навантажень, клапан 4 економайзера пружиною 3 притиснутий до сідла і паливо поступає в камеру змішувача 7 тільки через головний жиклер 6. При переході двигуна в режим максимальних навантажень, що відповідає відкриттю дросельної заслінки на 80 - 85% і більше, тяга 2, шарнірно сполучена із заслінкою, опускається вниз і через шток 5 відкриває клапан 4 економайзера. Додаткова порція палива починає подаватися в камеру змішувача через жиклер повної потужності 1 та разом із головним жиклером, збагачує горючу суміш.

Прискорювальний насос. Для запобігання збіднення горючої суміші при різких переходах з малих навантажень на повні карбюратори обладнані прискорювальними насосами, які встановлені окремо або з'єднані з економайзерами.В колодязі прискорювального насоса встановлений поршень 12 (рис. 32 б) з штоком, шарнірно сполучений з повідком 13 тяги 2. Дросельна заслінка 8 важелем 10 зв'язана через проміжну ланку з тягою 2. При закриванні заслінки тяга 2, повідець 13 і поршень 12 переміщаються вгору і в колодязь прискорювального насоса через зворотний клапан 11 надходить паливо з поплавкової камери. Прискорювальний насос приводиться в роботу важелем 10, закріпленим на валу дросельної заслінки. При різкому відкритті заслінки тяга 2 швидко опускається вниз і стискає пружину 3 повідцем 13. Поршень, що опускається, тисне на паливо, зворотний клапан 11 закривається, а клапан 14 прискорювального насоса відкривається; паливо вприскується через жиклер 9 в камеру змішувача 7 карбюратора. Пружина 3, встановлена на штоку поршня, забезпечує тривалу, а не короткочасну дію прискорювального насоса і запобігає механічним пошкодженням його привід.

Рис.32. Схеми економайзера а) та прискорювального насоса б):1 - жиклер повної потужності; 2 - тяга; 3 - пружина; 4 - клапан економайзера;5 - шток; 6 - головний жиклер; 7 - змішувальна камера; 8 - дросельна заслінка; 9 - жиклер прискорювального насоса; 10 - важіль; 11 - зворотній клапан; 12 - поршень; 13 - планка; 14 - клапан прискорювального насоса

При плавному відкритті дросельної заслінки паливо перетікає через зазор між стінами колодязя і поршня, тому вприскування палива з колодязя в камеру змішувача не відбувається. Перетіканню палива з колодязя прискорювального насоса в камеру поплавця перешкоджає зворотний клапан 11 Якщо прискорювальний насос не працює, то пружина щільно притискує клапан 14 до сідла і паливо не поступає в камеру змішувача.

Несправності карбюратора, як правило, приводять до утворення горючої суміші, що не відповідає по якості режиму роботи двигуна, вона або надто збагачена або збіднена.

Причинами збагачення суміші може бути: великий рівень палива у поплавковій камері, неповне відкриття дросельної заслінки, збільшення пропускної здатності жиклерів, негерметичність клапанів економайзера і прискорюючого насосу та деякі інші.

Причини збіднення суміші: забруднення паливного фільтра, жиклерів і клапанів карбюратора, несправність підкачуючого насосу, підсмоктування повітря.

Техобслуговування карбюраторів включає: очищення від бруду; перевірка кріплень та герметичності; промивання фільтра і поплавкової камери. Всі операції необхідно проводити з використанням повітря і ні в якому разі не можна очищати жиклери за допомогою металевих засобів.