Карбюраторный впрыск: дозирующие системы

Достоинства

Преимущества по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива (в контексте двигателей имеющих электронный блок управления):

• Существенное уменьшение расхода топлива даже на ранних системах (например у автомобиля «Нива» ВАЗ-21214, оснащенного инжекторной системой первых поколений, расход топлива в среднем на 30-40% меньше чем аналогичного автомобиля ВАЗ-21213 оснащенного карбюратором). Современные системы обеспечивают расход топлива примерно в 2 раза ниже чем у последних поколений карбюраторных автомобилей аналогичной массы и рабочего объема.
• Значительный прирост мощности двигателя, особенно в области низких оборотов.
• Упрощается и полностью автоматизируется запуск двигателя.
• Автоматическое поддержание требуемых оборотов холостого хода.
• Более широкие возможности управления двигателем (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя).
• Не требует ручной регулировки системы впрыска, так как выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода, а также на основе измерения неравномерности вращения коленвала.
• Поддерживает примерно стехиометрический состав рабочей смеси, что существенно уменьшает выброс несгоревших углеводородов и дает возможность использования окислительно-восстановительных каталитических нейтрализаторов. В результате выбросы токсичных продуктов сгорания снизились во много раз. Например, выбросы окиси углерода у последних поколений карбюраторных автомобилей составляли примерно 20-30 г/кВт*ч, у инжекторых автомобилей Евро-2 — уже 4 г/кВт*ч, а у автомобилей, выпущенных по нормам Евро-5 — всего 1,5 г/кВТ*ч.
• Широкие возможности для самодиагностики и самонастройки параметров, что упрощает процесс технического обслуживания автомобиля. Фактически инжекторные системы начиная с Евро-3 вообще не требуют никакого периодического обслуживания (требуется только замена вышедших из строя элементов).
• Лучшая защита автомобиля от угона. Не получив разрешение от иммобилайзера блок управления двигателем не производит подачу топлива в двигатель.
• Возможность уменьшения высоты капота, так как элементы системы впрыска расположены по бокам двигателя, а не над двигателем, как большинство автомобильных карбюраторов.
• В карбюраторных системах при неработающем двигателе или при работе на небольших оборотах за счет испарения бензина из карбюратора весь тракт начиная от воздушного фильтра и до впускного клапана наполнены горючей смесью, объем которой в многоцилиндровых двигателях достаточно велик. При неисправностях в работе системы зажигания или неправильно отрегулированных зазорах в клапанах возможен выброс пламени во впускной коллектор и воспламенения в нем горючей смеси, что вызывает громкие хлопки и может привести к пожару или повреждению приборов системы питания. В инжекторных системах бензин подается только в момент открытия впускного клапана соответствующего цилиндра и накопления горючей смеси во впускном тракте не происходит.
• Работа карбюратора зависит от его положения в пространстве. Например, большинство автомобильных карбюраторов работают с серьезными нарушениями при крене автомобиля уже в 15 градусов. У инжекторных систем такой зависимости нет.
• Работа карбюратора сильно зависит от атмосферного давления, что особенно критично при работе автомобильных двигателей в горах, а также для авиационных двигателей. У инжекторных систем такой зависимости нет.

Принцип работы и устройство карбюратора

Карбюратор – это обязательный узел питания двигателя внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. До конца XX века карбюраторы устанавливались на большинство автомобилей, но в наши дни их прочно вытеснили более удобные и функциональные инжекторные системы. Сейчас они часто встречаются в автомобилях возрастом 20 и более лет. статьи:

Принцип работы и устройство простейшего карбюратора

В первом устройстве, изобретенном Л. Христофорисом в 1876 году, топливо нагревалось, испарялось, образовавшиеся пары и потоки воздуха смешивались. Спустя год решение усовершенствовали, использовав принцип топливного распыления, который стал основой для следующих проектов.

До широкого распространения привычных нам устройств были барботажные модели и мембранно-игольчатые. Первые — в виде бензинового бака, в котором близко от поверхности располагалась доска и пара патрубков для подачи из атмосферы и забора смеси топлива и воздуха в мотор.

Воздух перемещался под доской, непосредственно над топливом, обогащался парами и становился горючей смесью. Это была простая, но рабочая система. Дроссельная заслонка находилась отдельно. На функционирование мотора с барботажным узлом влияли природные условия — испаряемость зависела от температуры.

Такую систему было сложно регулировать, она была взрывоопасна. Схема барботажного карбюратора.

Мембранно-игольчатое устройство размещается отдельно от бензобака. В нем было нескольких камер, жестко связанных с помощью штока. Седло клапана, через который подавалось топливо, запиралось иглой на штоке. Камеры были соединены топливным каналом и смесительной зоной. Параметры устройства определяли пружины, на которые надавливали мембраны. Такой карбюратор работал независимо от условий на улице и местоположения, был популярен в начале 19 века, когда его устанавливали на автомобилях и мототехнике, в самолетах с поршневыми моторами внутреннего сгорания. Схема мембранно-игольчатого карбюратора.

Устройство карбюратора наших дней

Сегодня используются поплавковые модели, которые являются самыми усовершенствованными. Их можно увидеть на большинстве машин.

Устройство и работа карбюратора: 1 — регулировочный винт пускового устройства; 2 — штифт рычага 24, входящий в паз рычага 3; 3 — рычаг управления воздушной заслонкой; 4 — винт крепления тяги привода воздушной заслонки; 5 — регулировочный винт приоткрывания дроссельной заслонки первой камеры; 6 — рычаг дроссельной заслонки первой камеры; 7 — ось дроссельной заслонки первой камеры; 8 — рычаг привода дроссельной заслонки второй камеры; 9 — регулировочный винт количества смеси холостого хода; 10 — ось дроссельной заслонки второй камеры; 11 — рычаг дроссельной заслонки второй камеры; 12 — патрубок отсоса картерных газов в задроссельное пространство карбюратора; 13 — дроссельная заслонка второй камеры; 14 — выходные отверстия переходной системы второй камеры; 15 — корпус дроссельных заслонок; 16 — распылитель главной дозирующей системы второй камеры; 17 — малый диффузор; 18 — корпус топливного жиклера переходной системы второй камеры; 19 — распылитель ускорительного насоса; 20 — патрубок подачи топлива в карбюратор; 21 — распылитель эконостата; 22 — воздушная заслонка; 23 — шток пускового устройства; 24 — рычаг воздушной заслонки; 25 — крышка пускового устройства; 26 — штифт рычага 24, действующий от штока 23 пускового устройства; 27 — ось воздушной заслонки; 28 — крышка карбюратора; 29 — трубка с топливным жиклером эконостата; 30 — топливный фильтр; 31 — игольчатый клапан; 32 — эмульсионная трубка второй камеры; 33 — поплавок; 34 — главный топливный жиклер второй камеры; 35 — перепускной жиклер ускорительного насоса; 36 — рычаг привода дроссельных заслонок; 37 — рычаг привода ускорительного насоса; 38 — диафрагма ускорительного насоса; 39 — регулировочный винт качества (состава) смеси холостого хода; 40 — патрубок забора разрежения вакуумного регулятора опережения зажигания. 41 — корпус карбюраторов. 42 — электромагнитный запорный клапан; 43 — регулировочный винт добавочного воздуха заводской подрегулировки системы холостого хода; 44 — диафрагма пускового устройства.

Устройство карбюратора Озон. Пусковое устройство карбюратора

Карбюратор — это устройство для точной дозировки топлива в воздушном потоке. Деталь способствует образованию горючей смеси из воздуха и топлива, а также регулирует ее подачу в цилиндры двигателя.

УСТРОЙСТВО КАРБЮРАТОРА

В настоящее время на автомобили устанавливают карбюратор «Озон». Это деталь эмульсионного типа, с подающим потоком, двухкамерная. Устройство карбюратора следующее:

• поплавковая сбалансированная камера;
• главные системы дозирования (две);
• эконостат (обогатительное устройство). Расположен во второй камере;
• система холостого хода (автономная);
• системы перехода между первой и второй камерами;
• насос с диафрагмой ускорительный с распылителем в первой камере;
• клапан запорный электромагнитный в системе холостого хода;
• устройство отвода газов из картера за дроссель;
• привод пневматический для заслонки дросселя второй камеры;
• ручная система управления воздушной закрывающей деталью первой камеры, с тросовым приводом;
• пусковое устройство карбюратора с диафрагмой. Служит для автоматического открывания заслонки после пуска электрического двигателя. Процесс происходит вследствие разрежения во впускном трубопроводе;
• штуцер для отбора разрежения при управлении регулятором опережения зажигания.

КАК РАБОТАЕТ КАРБЮРАТОР «ОЗОН»

1. Устройство подачи топлива в карбюратор обеспечивает его поступление через сетку фильтра и игольчатый клапан. Клапан поддерживает нужный уровень топлива в поплавковой камере.
2. Поступление смеси из поплавковой камеры производится через топливные главные жиклеры первой и второй камер. Горючее проходит в эмульсионные колодцы и трубки. В трубках оно перемешивается с воздушным потоком, поступающим из жиклеров. Далее эмульсия продвигается в большие и малые диффузоры карбюратора через распылители.
3. После включения зажигания, электромагнитным запорным клапаном перекрывается топливный канал системы холостого хода. В состоянии напряжения клапан должен быть открыт.
4. Процесс отбора топлива из эмульсионного колодца первой камеры производится системой на холостом ходу. Топливо движется через жиклер, соединенный с электромагнитной запорной деталью. Происходит смешивание топлива с воздухом, который поступает через жиклер холостого хода и отверстия системы перехода из первой камеры. Получившаяся эмульсия соединяется с воздухом и попадает в трубопровод.
5. Топливовоздушная смесь при частичном открытии заслонок дросселя поступает в камеры через отверстия системы перехода. Процесс происходит до работы главной системы дозирования.
6. Эконостат способствует поступлению топливной смеси из поплавка камеры в распылитель. Обогатительное устройство начинает работать при условии максимальной мощности. При этом происходит обогащение топливной эмульсии.
7. Насос ускорительный имеет шариковые клапаны. Один открывается в момент заполнения топливом и закрывается под весом шарика после прекращения подачи смеси. Другой клапан открывается под давлением топлива и закрывается также под весом шарика.
8. Пусковое устройство карбюратора включает в себя ряд деталей: воздушную заслонку, тягу телескопическую, рычаг управления, тягу привода заслонки дросселя, привод управления заслонки дросселя, механизм диафрагмы. При вытягивании рукояти привода водителем, воздушная заслонка закрывается, дроссельная приоткрывается.

Важно знать, что ремонт карбюратора, его регулировку с частичной разборкой рекомендуется выполнять после его снятия. Работа требует аккуратности, чистоты. Перед разборкой следует удалить грязь с поверхности чистой ветошью, смоченной специальным составом

Владелец автомобиля должен иметь необходимые знания о деталях и узлах, включая устройство карбюратора. Информация поможет в эксплуатации техники, в устранении неполадок в дороге, когда поблизости не окажется сервиса по ремонту передвижного средства

Перед разборкой следует удалить грязь с поверхности чистой ветошью, смоченной специальным составом. Владелец автомобиля должен иметь необходимые знания о деталях и узлах, включая устройство карбюратора. Информация поможет в эксплуатации техники, в устранении неполадок в дороге, когда поблизости не окажется сервиса по ремонту передвижного средства.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
5. Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Классификация и устройство систем впрыска

Различия инжекторных механизмов определяются способом, применяемым для изготовления смеси бензина с воздухом.

Классификация в основном проводится по типу впрыска:

• центральным впрыском;
• распределительным;
• непосредственным;
• комбинированным.

Центральный впрыск (моновпрыск)

Эта система заменяет карбюратор, работает на одной форсунке. Моновпрыск почти не используется из-за несоответствия требованиям экологическим стандартам, встречается на очень старых машинах. Но эти механизмы простые и надежные благодаря расположению форсунки на месте с хорошим воздухообменом, в пускном коллекторе.

• регулятор давления — предотвращает образование воздушных пробок, обеспечивает неизменное давление 0,1 Мпа;
• форсунка – обеспечивает подачу бензина в коллектор;
• дроссельная заслонка (механическая, электрическая) – регулирует подачу воздуха;
• блок управления (память, микропроцессор) — содержит информацию, необходимую для инжекции;
• датчики температуры, состояние коленвала, дроссельной заслонки.

Распределенный впрыск

Этот тип более современный и экологичный. Хотя, отличительной особенностью является лишь то, что в этой системе уже на каждый цилиндр приходится своя форсунка. Только монтируется она тоже в впускном коллекторе, только каждая в своем отдельном патрубке. Электронные системы контролируют дозировку топлива. Самые прогрессивные форсунки в этом плане принадлежат компании Bosch.

Экономайзер и ЭПХХ

Экономайзер

Рассматривая устройства системы карбюратора нельзя пропустить такой элемент, как экономайзер. Мотор автомобиля испытывает оптимальные нагрузки в момент полного открытия заслонки. Другими словами, ему нужно больше топлива, чем в процессе обычного вращения коленвала. Ему как бы нужна подмога, эффективно реализуемая экономайзером.

Заслонка (ДЗ) карбюратора соединена через специальные тяги и рычаги с клапаном. При открытии ДЗ клапан срабатывает, дополнительное количество горючего поступает через жиклёр экономайзера. Благодаря этому ТВС обогащается, обеспечивая более эффективную работу ДВС при увеличении оборотов силовой установки. Таким образом, при опускании педали акселератора, заслонка открывается, и работа экономайзера останавливается.

Помимо стандартного экономайзера, принято различать также ЭПХХ — устройство с обязательным сбережением горючей смеси. То есть, если обычный экономайзер обогащает ТВС, ЭПХХ — обеспечивает экономию.

Вообще, режим принудительного ХХ считается отдельным видом передвижения, связанным с замедлением автомобиля при спуске или езде накатом, когда педаль акселератора отпущена, а скорость включена. ЭПХХ как раз включается в это время, выполняя подачу горючего при запертой заслонке.

ЭПХХ

Его полезные свойства объясняются следующим:

• при движении автомобиля с горки, коленвал может начать вращаться на максимальных оборотах, не свойственных режиму холостого хода;
• это вызывает повышенный расход топлива, снижает эффективность торможения ДВС.

ЭПХХ призван исключать этот момент. Он включается и перекрывает подачу бензина. Получается, что этот вид клапана — а ЭПХХ и есть электромагнитный клапан — реагирует на сигнал датчика о закрытой заслонке и на повышенное количество оборотов КВШ вала.

Немного истории. Прежние типы карбюраторов

Как только изобретатели второй половины XIX века начали пытаться оснастить технику двигателями, работающими на бензине и керосине, им пришлось учитывать, что воспламеняется это топливо только при участии воздуха. Более того, для эффективной работы двигателя надо ещё и смешать воздух с горючим в определённой пропорции.

Первый карбюратор изобрёл в 1876 году итальянец Луиджи Христофорис. В его устройстве топливо разогревалось, испарялось, и его пары смешивались с воздухом. Через год Даймлер и Майбах нашли более рациональное решение, применив принцип распыления топлива. Этот простой и эффективный принцип и лёг в основу всех последующих разработок.

Готлиб Даймлер на машине с личным шофёром.

До повсеместного распространения карбюраторов поплавкового типа применялось ещё два вида данных устройств: барботажные и мембранно-игольчатые карбюраторы.

Барботажные карбюраторы представляли собой бензобаки, внутри которых на небольшом расстоянии от поверхности топлива имелась глухая доска и два широких патрубка – один подаёт из атмосферы, и второй – отбирает топливно-воздушную смесь в двигатель. Воздух проходит под доской, над поверхностью горючего, насыщается его парами, и получается горючая смесь.

Это примитивная, но действенная конструкция. Дроссельная заслонка располагалась на моторе отдельно. Работа двигателя с барботажным карбюратором зависела от погоды на улице: степень испаряемости топлива изменялась, в зависимости от температуры окружающей среды. Часть топливно-воздушной смеси могла конденсироваться. Вся конструкция была довольно взрывоопасной и сложной в регулировании.

Мембранно-игольчатый карбюратор – это уже отдельное от бензобака законченное устройство. Оно состоит из нескольких камер, которые разделены мембранами и жёстко связаны между собой штоком.На этом штоке закреплена игла, запирающая седло клапана подачи топлива. Камеры соединены каналами со смесительной полостью, с одной стороны, и с топливным каналом – с другой.

Характеристики такого карбюратора определяются тарированными пружинами, на которые опираются мембраны. Это уже не примитивная, но достаточно простая конструкция, достоинством которой, кроме её простоты, является способность безотказно работать в любом положении и любых условиях. Такие карбюраторы стояли в первой половине ХХ века не только на автомобилях и мотоциклах, но и на самолётах с поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

Третий тип карбюраторов, который и стал в итоге основным во всём мировом автомобилестроении – это поплавковый карбюратор с жиклёрами. Поплавковый карбюратор, конструкция которого регулярно подвергалась усовершенствованиям, завоевал в итоге всеобщую популярность во всём мире. Он являлся очень универсальными устройством и мог быть установлен при помощи переходника на самые разнообразные модели автомобилей и мотоциклов.Его устройство и будет рассмотрено в следующих разделах этой публикации.

Последними этапами эволюции устройств карбюраторного впрыска стали поплавковые карбюраторы с электромагнитными клапанами, работающие под контролем электроники. В таких устройствах работало несколько электромагнитных клапанов, работу которых контролировало специальное устройство управления. К примеру,в японских карбюраторах «Хитачи» имелось пять электромагнитных клапанов, и заслонки управлялись электроникой.

Эти карбюраторы, последнего поколения данных устройств, ставились на автомобили «Ниссан» на рубеже 80-х и 90-х годов. Их сложность заключается в большом количестве вспомогательных устройств, отвечающих за стабилизацию работы карбюратора в различных режимах (резкий сброс газа, режим холостого хода в процессе простоя на автомобиле с автоматической КПП, выравнивание и стабилизацию оборотов мотора при запуске климатической установки, и т.п.). Соответственно, такой, «доведённый до совершенства» карбюратор был дополнен многочисленными вспомогательными устройствами: клапанами, биметаллическими пружинами, обогревателями и т.д.

Простейший карбюратор устройство и принцип работы

Простейший карбюратор состоит из двух основных частей: смесеобразующего устройства и поплавковой камеры. В смесеобразующем устройстве происходит приготовление горючей смеси, а поплавковая камера является резервуаром, откуда топливо подается для смешения с воздухом.

Смесеобразующее устройство карбюратора имеет входной воздушный патрубок, диффузор, смесительную камеру, дроссельную заслонку, выходной патрубок. Выходной патрубок обычно заканчивается фланцем, которым карбюратор крепится к впускному трубопроводу двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

На входном патрубке устанавливают шланг для подвода воздуха или непосредственно воздушный фильтр. Диффузор является местным уменьшением сечения смесеобразующего устройства. Благодаря диффузору улучшаются условия распыливания топлива, так как при работе двигателя в самом узком сечении диффузора создается максимальная скорость воздушного потока. В этом месте устанавливают распылитель, представляющий собой трубку, выведенную в диффузор. Через распылитель происходит истечение и распыление топлива.

Поплавковая камера содержит поплавковый механизм, состоящий из поплавка и игольчатого клапана. Поплавок закреплен шарнирно на стенке поплавковой камеры. На рычаг поплавка опирается запорная игла игольчатого клапана.

При подаче топлива через штуцер в поплавковую камеру поплавок всплывает и своим рычагом поднимает запорную иглу, закрывая игольчатый клапан. Как только уровень топлива в поплавковой камере достигнет заданного предела, игольчатый клапан закроется полностью и поступление топлива в камеру прекратится. При расходовании топлива из поплавковой камеры поплавок опускается и приоткрывает игольчатый клапан. В поплавковую камеру вновь начинает поступать топливо до момента достижения заданного уровня. Таким образом, поплавковая камера с помощью поплавкового механизма обеспечивает поддержание заданного уровня топлива при всех режимах работы двигателя.

В нижней части поплавковой камеры располагают главный жиклер. Его основное назначение состоит в дозировании топлива для получения горючей смеси нужного состава. Жиклер представляет собой пробку с центральным калиброванным отверстием. Диаметр калиброванного отверстия жиклера выбирается в зависимости от требуемого расхода топлива. Большое значение для образования горючих смесей имеет также длина калиброванного отверстия жиклера, углы входных и выходных фасок, диаметры каналов в теле жиклера. Главный жиклер может быть установлен в нижней или верхней части распылителя.

При вращении коленчатого вала двигателя во время тактов впуска и при открытой дроссельной заслонке через смесительную камеру карбюратора проходит воздух. Внутри диффузора скорость потока воздуха значительно возрастает, и на выходе рыспылителя создается разрежение. При этом в поплавковой камере вследствие наличия отверстия давление остается равным атмосферному. Из-за разности давлений в поплавковой камере и в распылителе топливо начинает перетекать через главный жиклер и распылитель в виде фонтанчика, попадая в горловину диффузора. Здесь струя поступающего воздуха дробит вытекающее топливо на мелкие капельки, которые перемешиваются с воздухом, испаряются и образуют горючую смесь.

Образование горючей смеси в смесительной камере карбюратора происходит не в полном объеме. Часть топлива в виде капелек не успевает испариться и перемешаться с воздухом. Неиспарив-шиеся капельки топлива движутся в потоке воздуха и оседают на стенках смесительной камеры и впускного трубопровода. Топливо, осевшее на стенки, образует пленку, которая движется с малой скоростью. Чтобы испарить пленку топлива, впускной трубопровод при работе двигателя подогревается. Чаще всего используется жидкостный подогрев (от системы охлаждения двигателя) или подогрев теплом отработавших газов. Таким образом, можно считать, что образование горючей смеси заканчивается в конце впускного трубопровода двигателя.

Заключение

Несмотря на свою несколько громоздкую конструкцию, карбюраторы верой и правдой служат владельцам старых автомобилей. И, возможно, ремонт и чистка, которую автолюбители делают самостоятельно, обходится в разы дешевле, чем промывка форсунок, к которой вынуждены прибегать владельцы инжекторных автомобилей.

Покупать ли машину, если на ней установлен карбюратор? Если судить по схеме работы, он далеко не самое слабое звено в автомобиле, и может долгое время вообще не тревожить никакими поломками. Так что карбюраторы, хоть и устарели, но всё еще готовы послужить тем, кто ценит простоту и надежность.