Карбюраторный впрыск: дозирующие системы

Система впрыска с карбюратором

Мы продолжаем цикл статей о карбюраторном впрыске. Двигатель автомобиля в процессе езды функционирует в различных режимах. Для отдельных рабочих режимов требуется топливовоздушная смесь с разным составом. Зачастую на таких режимах происходят постоянные и резкие изменения, связанные с количеством паров горючего.

Главной задачей карбюратора становится приготовление такой смеси, которая будет оптимальной для любого режима работы мотора. Устройство карбюратора, который имеет распылитель с постоянным сечением, включает в себя различные дозирующие устройства. Каждый из этих элементов ступенчато включается в работу карбюратора или происходит поэтапное отключение, а также возможна одновременная работа. Это будет зависеть от режимов нагрузки, оборотов силового агрегата, угла открытия заслонки дросселя и т.д. Дозирующие системы карбюраторного впрыска отвечают  за оптимальный состав рабочей топливовоздушной смеси во всех режимах и одновременно призваны обеспечить максимум мощности и наилучший показатель экономичности.

КарбюраторРекомендуем дополнительно прочесть статью об устройстве карбюратора. Из этой статьи Вы сможете узнать об основных элементах конструкции и принципах работы данного устройства.

Главная система дозирования топлива

Главная дозирующая система

Указанная главная дозирующая система является таким элементом, который встречается в конструкции практически любого карбюратора. Актуальные версии получили пневматическую систему для компенсации состава топливовоздушной рабочей смеси. В основе системы лежит 1 главный топливный жиклер и 1 главный воздушный жиклер. Данные жиклеры выходят в колодец, который называют эмульсионным.

Эмульсионный колодец расположен вертикально или под наклоном зависимо от модели и модификации карбюратора. Поток воздуха проходит по жиклеру для подачи воздуха и попадает в эмульсионную трубку. Трубка имеет ряды отверстий, расположенных вертикально. Между эмульсионной трубкой и стенками эмульсионного колодца создается топливовоздушная эмульсия первичного типа. Дальнейшим маршрутом эмульсии становится смесительная камера, куда она движется по каналу и попадает в распылитель. Главный топливный жиклер находится в нижней части. По этой причине уровень горючего по мере расходования эмульсии из распылителя склонен к подъему. Так происходит благодаря поступлению горючего из поплавковой камеры. Количество поступающего топлива ограничивает топливный жиклер.

Снижение уровня горючего в эмульсионном колодце означает, что в эмульсию попадает большее количество воздуха, который  проходит через отверстия в эмульсионной трубке. Итогом становится возрастание доли воздуха в рабочей смеси, что и определяет большую степень компенсации. Встречаются также системы, когда бензин и воздух сразу попадают внутрь трубки. Ранние конструкции имели систему дозирования с параллельными жиклерами и диффузорами, расположенными последовательно. В таких устройствах за компенсацию практически полностью отвечала система холостого хода. Также делался упор на упругость пластин, которые открывали доступ для потока воздуха в более крупном диффузоре. Компенсационный параллельный жиклер обеспечивал подачу топлива.

Жиклеры и камеры карбюратора

Конструктивно простые карбюраторы авто с небольшим рабочим объемом мотора имели главную систему дозирования, которая состояла из компенсационного колодца и  компенсационного ограничительного жиклера. Такое решение было неспособно осуществить значительную компенсацию и обеспечить подачу должного количества топлива во всех случаях. Для гибкой эксплуатации во всех режимах работы ДВС такие карбюраторы не подходили.

Более совершенные разработки дозирующей системы карбюраторного впрыска способны обеспечивать такую гибкость рабочей топливовоздушной смеси, которая находится на отметке от 1/14 до 1/17, где первая цифра указывает на весовую часть бензина, а вторая воздуха. Главные режимы работы мотора становятся экономичными  благодаря системе дозирования. Система реализует приготовление обедненных составов около 1/16 или 1/16,5.

Горизонтальный карбюратор

Горизонтальный карбюратор Weber

Отдельное место занимает конструкция, которая применена в  устройстве главной дозирующей системы горизонтального карбюратора с регулировкой игольного типа. Такая система обеспечивает одновременное механическое изменение количества воздуха, который миновал диффузор благодаря подъему шибера, и регулировку количества попадающего в диффузор горючего, которое дозируется посредством  иглы с переменным профилем.

Игла проходит через жиклер и механическим способом изменяет проходное сечение. В таких карбюраторах четко задано соотношение как сечения диффузора, так и жиклера. Эти сечения напрямую зависят от той высоты, на которую поднимается шибер. Карбюраторы, которые имеют постоянное разрежения,  в момент времени демонстрируют изменение данной характеристики по автоматическому принципу. Задача реализована посредством демпфирующей системы, которая в основе имеет золотник, а также опирается на разрежение в области заслонки дросселя. Система функционирует благодаря определяемой  нагрузке на силовой агрегат и учету угла поворота дроссельной заслонки.

Переходная система во вторичной камере

Переходная система вторичной камеры

Если говорить о переходной системе с дросселями, открывающимися последовательно во 2-й камере, то данное решение напоминает систему холостого хода, но с рядом особенностей.

Главная дозирующая система, расположенная во 2-й камере карбюратора, изначально рассчитана на то, чтобы обеспечивать «богатую» смесь для мощности. Благодаря этому камера не нуждается в возможности серьезной компенсации смеси сравнительно с первичной камерой. Результатом становится то, что переходная система подключается параллельно, а ее топливный жиклер соединен не с колодцем для эмульсии главной системы дозирования, а с поплавковой камерой.

Получается, что в работу вступает как переходная, так и главная система во вторичной камере. Включение обеих систем происходит одновременно, что и позволяет обогатить рабочую смесь до нужной степени.

Работа карбюратора при низком разрежении

Система, отвечающая за холостой ход, а также переходная система и система вентиляции картера отвечают за  обеспечение стабильной работы мотора в таких режимах, когда разрежение минимально. Этого вакуума оказывается мало для того, чтобы задействовать главную систему дозирования, так что в таких режимах работы эти системы реализуют коррекцию состава топливовоздушной смеси.

Когда мотор находится в режиме холостых оборотов, над дросселем нет того вакуума, который необходим для активации главной системы дозирования. Очевидно, что для режима работы с низким разрежением и при слабо открытой заслонке дросселя понадобилась еще одна система. Эта система отвечает за процесс образования рабочей смеси при незначительном расходе воздуха, который протекает при таких режимах в смесительной камере.

Система холостого хода

Система холостого хода

Крайне редко встречается параллельная система, чаще представлена последовательная или автономная. По типу распыла выделяют дроссельный распыл и распыл в пространстве за дросселем. Система устроена так, что в основе имеются каналы  для воздуха, горючего и эмульсии. Также присутствуют дозирующие элементы, под которыми понимаются жиклеры для работы на холостом ходу. Жиклер холостого хода, отвечающий за подачу топлива, берет эмульсию в нижней части соответствующего колодца главной дозирующей системы.

Получается, что данный жиклер представляет собой элемент в топливном канале дозирующей системы. Жиклер, отвечающий за подачу воздуха на холостом ходу, соединяется с пространством в смесительной камере. Речь идет о верхней части камеры, а такое устройство способно реализовать изменение количества подаваемого воздуха, который поступает в систему холостого хода при различных нагрузках и рабочих режимах силового агрегата.

Благодаря указанным характеристикам система холостого хода является важным участником в цепочке элементов, которые участвуют в процессе коррекции состава рабочей смеси для главной системы дозирования.

Чаще всего бывает так, что воздух попадает в устройство холостого хода по нескольким каналам (каналов бывает два или три). Такая реализация обеспечивает процесс образования эмульсии по двум или трем ступеням, что способствует получению более гомогенной рабочей смеси и одновременно улучшает равномерность ее состава по каждому отдельно взятому цилиндру ДВС.

Система холостого хода имеет выход применительно к пространству смесительной камеры. В пространстве за дроссельной заслонкой имеется достаточный вакуум при режиме холостых оборотов, которого хватает для работы системы холостого хода. В канал системы открыты переходные отверстия. Эти отверстия находятся в области кромки  слегка открытой заслонки дросселя.

Модели К 88, ДААЗ 2108 и некоторые другие получили единственное вертикальное отверстие, похожее на щель. Одна часть находится ниже кромки заслонки дросселя и отвечает за работу на холостых оборотах. Если начать открывать дроссельную заслонку, тогда щель увеличивается, способствуя работе мотора при переходных режимах.

На холостых оборотах заслонка дросселя практически полностью перекрыта. Необходимый вакуум в карбюраторе имеется сразу за заслонкой. Такое разрежение позволяет через отверстие холостого хода получить топливо из главной дозирующей системы. Это топливо идет через топливный жиклер холостого хода и смешивается с воздухом, который попадает через воздушный жиклер холостого хода и другие каналы для его подачи. Полученная топливовоздушная рабочая смесь становится обогащенной, что и нужно мотору для работы в режиме холостых оборотов.  Доля бензина и воздуха в этой смеси представлена в рамках от 1/12 до 1/14,5.

Под переходным режимом следует понимать работу ДВС с небольшим углом открытия заслонки дросселя. При указанном режиме богатая смесь из каналов системы холостого хода оказывается в зоне кромки заслонки, проходит через единое отверстие или конструктивную группу переходных отверстий, смешивается с поступающим воздухом и обедняется в определенных пределах (1/15 или 1/16,5).

Как уже говорилось, определенные модели карбюраторов в области кромки заслонки дросселя могут иметь только одно отверстие, похожее на щель. Это отверстие расположено вертикально. Конструктивно данное решение способно обеспечить эффективную компенсацию и достаточно плавно изменять состав топливовоздушной рабочей смеси во время режима перехода. Если  учесть, что форму щели можно задать, тогда уместно говорить об отличной переходной характеристике. Когда мотор работает в других  режимах система холостого хода  производит компенсацию состава рабочей смеси, которую образует главная дозирующая система. Получается, что система холостого хода играет важную роль  в общем устройстве всего карбюраторного впрыска и обеспечивает правильную его работу.

Не редки такие случаи, когда после непрофессиональной настройки холостого хода и при этом нормально выставленных для этого режима оборотах карбюратор все равно демонстрировал низкую эффективность или даже неработоспособность.

Автономный холостой ход

Схема устройства СХХ карбюратора

В ряде конструкций систему делают автономной, оснащая дополнительными устройствами для образования топливовоздушной рабочей смеси. Другими словами, получается своеобразный дополнительный карбюратор, работающий внутри основного карбюратора и приспособленный для эффективного функционирования в условиях низкого расхода воздуха. Примером может послужить автономная система холостого хода типа «Каскад». Такая система нужна для того, чтобы состав рабочей смеси оставался равномерным при распределении по цилиндрам силовой установки, а также для стабилизации ряда характеристик и самого процесса смесеобразования, согласованности с моментом зажигания и т.п.

Данная система конструктивно получила главный канал. Входное отверстие канала находится в области той кромки заслонки дросселя, которая опускается. Сама ложбинка канала имеет выход в область под дросселем. Такое расположение способно обеспечить возможность немедленно прекратить движение воздуха и горючего в канале в тот момент, когда осуществляется открытие заслонки дросселя. Данный канал становится основным путем для эмульсии, которая образовалась в системе режима работы на холостых оборотах.

Наилучшее качество распыла достигается благодаря смешиванию этой эмульсии с воздухом при помощи особых распылителей. Распылители способны в режиме малого расхода воздуха и эмульсии придать рабочей топливовоздушной  смеси высочайшую скорость движения, граничащую со звуковой скоростью.

Такая особенность автономных решений холостого хода позволяет обеспечить наиболее качественный распыл смеси, который невозможен при использовании в карбюраторном впрыске других систем. Продвинутые карбюраторы могут иметь систему автономного холостого хода, которая характеризуется эмульгированием от двукратного до четырехкратного.

Подобные  автономные системы могут быть устроены отлично друг от друга. Наиболее простую схему устройства демонстрирует карбюратор модели ДААЗ 2140. Данный карбюратор имеет конструкцию, при которой воздушный поток проходит через щель небольшого размера. В эту щель в верхней части дополнительно открыта еще одна щель из канала, по которому поступает эмульсия. Благодаря соотношению сечений этих щелей эмульсия и воздух получают скорости, приближенные к скорости звука.

Автономный холостой ход типа «Каскад» получил тип распылителя, который напоминает по своей форме кольцо и имеет отверстия, расположенные по кругу. Идущая из этих отверстий эмульсия встречается с воздушным потоком. Вся система автономного холостого хода данной конструкции сильно напоминает принципы работы смесительной камеры карбюратора. Распылитель в центре оснащен специальным регулировочным винтом с особым профилем. Этим винтом производится регулировка количества смеси в автономной системе.

Встречаются системы холостого хода, которые имеют в канале движения эмульсии распылители-сопла, направленные в центральную зону общего канала. Поток воздуха в такой конструкции подаётся через регулировочный винт, также оборудованный воздушным каналом.

Принудительный холостой ход

В таком режиме система подключает экономайзер. Указанное устройство является клапаном,  который способен отключать подачу горючего. Дополнительным элементом становится система управления экономайзером, которая может быть электронно-пневматической или только электронной.

Когда ДВС переходит в режим принудительного холостого хода, на  исполняющий клапан подается сигнал управления. В моторах, которые получили управление посредством микропроцессора, сигнал создает данная контролирующая система. Исполняющий клапан может находиться в выходном отверстии автоматической системы холостого хода и осуществлять перекрытие канала для подачи топливовоздушной рабочей смеси.

Вторым вариантом становится конструкция клапана с иглой, которая прерывает топливоподачу через жиклер. Такая конструкция приводит к росту инерционности всей системы. Особенность заключается в небольшом отрезке времени, когда в момент выхода из принудительного режима холостых оборотов в работу включается общая система холостого хода, но горючее еще не поступает по главному каналу через жиклер. Среди главных плюсов отмечается дешевизна и простота конструкции, а также меньшая склонность к потенциальным неисправностям в процессе активной эксплуатации.

Система с клапаном в канале является конструктивным решением в моделях ДААЗ 2104, 2105, 2107. Смена режимов происходит моментально, но ряд сложностей в процессе обслуживания и эксплуатации зачастую приводил к тому, что владельцы авто с подобным устройством системы вынуждены были деактивировать принудительный холостой ход.

Своеобразно система принудительного холостого хода реализована в модели К90. Устройство имеет такие каналы холостого хода в двух камерах, которые в конце получили солидные полости. В указанных полостях находятся тарелки электромагнитных клапанов. Когда на них происходит подача напряжения, тогда подача рабочей топливовоздушной смеси прекращается. Эти особенности позволяют карбюратору работать в штатном режиме тогда, когда экономайзер сломался.

Если  карбюраторный автомобиль имеет дополнительное оборудование, отнимающее мощность мотора (АКПП, климатическую установку, генератор повышенной мощности и т.п.) тогда в конструкции можно встретить управляемый упор заслонки дросселя. Задачей такого решения становится стабилизация  холостых оборотов во время включения дополнительных устройств и роста нагрузки на мотор. Дроссельная заслонка в таких режимах немного приподнимается.

Эконостат и экономайзер

Схема экномайзера и эконостата

Указанные устройства используются для того, чтобы обеспечить приток горючего в смесительную камеру и подать «богатую» топливовоздушную рабочую  смесь при высоком разрежении. Под этим понимаются пиковые нагрузки на мотор, при которых обедненная и экономичная смесь не способна обеспечить должной отдачи от силового агрегата.

Экономайзер может управляться принудительно, как пневматическим способом, так и механически. Эконостат является   устройством в виде трубки с различным сечением, в которой дополнительно могут быть эмульсионные каналы. Эти каналы выходят в верхнее пространство смесительной камеры над диффузором. Именно в этой области возникает разрежение во время пиковых нагрузок на ДВС.

Экономайзер

Ранние модели карбюраторов, которые не имели эмульгирования,  получили экономайзер с жиклером, который открывался принудительно и работал в параллели с топливным жиклером главной системы дозирования. Карбюраторы с эмульгацией данную конструкцию не получили. Дешевые модели карбюраторов, которые всегда готовят относительно «богатую» смесь почти во всех режимах, лишены экономайзера и эконостата.

Система вентиляции картера и рециркуляции отработавших газов

Вентиляция картера позволяет двигателю переработать вредные картерные газы. Вентиляция картера имеет в основе два канала.  Один канал большего размера, другой меньшего. Первый канал является трубкой. В данной трубке находятся такие элементы, как пламегаситель и маслоотделитель. Картерные газы проходят через эти элементы и попадают в фильтр. Фильтр может быть инерционно-масляным перед масляной ванной или картонным воздушным фильтром, расположенным рядом с входом в первичную камеру карбюратора. Далее газы проходят процесс смешивания с воздухом и отправляются в цилиндры двигателя.

Холостой ход и переходной режим отличаются слабым разрежением над камерой. Для решения этой проблемы существует вторая трубка-канал для вентиляции. Данная трубка имеет меньший диаметр и соединяет большую трубку с пространством за заслонкой дросселя, где имеется подходящий для системы вакуум. Разные модели карбюраторов имеют золотник в малой трубке для того, чтобы перекрыть сообщение с большой трубкой в тот момент, когда открывается заслонка дросселя. Решение позволяет предотвратить проникновение воздуха под дроссель одновременно с его забором в смесительную камеру карбюратора.

Рециркуляция отработавших газов делает возможным заменить часть воздуха выхлопом. Это происходит на тех режимах, когда осуществляется торможение двигателем. Система позволяет понизить степень содержания токсичных веществ в выхлопе автомобиля. Встречается данная система не на всех типах моторов.

Устройство холодного пуска

Холодный пуск

Указанное пусковое устройство является заслонкой, которая имеет систему управления и располагается над смесительной камерой. Если эту заслонку закрыть, тогда разрежение в смесительной камере заметно возрастает. Результатом становится немедленное обогащение топливовоздушной смеси, что идеально для запуска холодного ДВС. Заслонка до конца не перекрывает подачу воздуха. Это обусловлено как расположением, так и тем, что конструктивно для нее сделан упор на пружину.

Еще одним вариантом становится установка клапана, который пропускает воздух в небольших количествах. Чтобы запустить  мотор и вывести его на рабочую температуру, нужно закрыть заслонку воздуха и немного открыть заслонку дросселя. Воздушная заслонка может быть оборудована полностью механическим, полуавтоматическим или автоматическим приводом.

Механический привод приводит в действие водитель из салона. Это делается  ручкой, которую называют манетка. В народе устройство получило более привычное название «подсос». Привод полуавтоматического типа получил большее распространение благодаря простоте и надежности. Водитель прикрывает заслонку самостоятельно, а открытие происходит автоматически. За открытие отвечает диафрагма, которая реагирует  на появившийся вакуум во впуске. Такая реализация не позволяет смеси стать сильно обогащенной и препятствует тому, чтобы двигатель немедленно заглох после холодного запуска.

Хотя автоматический холодный пуск на отечественных машинах не сильно распространен, этого нельзя сказать о европейских и японских авто. К недостаткам автоматического решения относят его ломучесть, малый ресурс и проблематичное использование в условиях температурных перепадов.

Такой тип привода оказался самым сложным по конструкции и больше годится для стран с умеренным климатом. Автомат устроен так, что заслонка прикрыта специальным термоэлементом. Элемент прогревался жидкостью из охлаждающей системы, а также мог греться отдельным электронагревателем. Чем сильнее грелся мотор, тем больше термоэлемент открывал заслонку и давал проход воздуху. Автоматические системы с электронагревателями термоэлемента имели привод, который оснащался температурным датчиком.

Ускорительный насос

Ускорительный насос

Такое устройство обеспечивает подачу дополнительного топлива в моменты резкого дросселирования. В условиях моментального открытия заслонки возникает нарушение в процессе смесеобразования во впуске, а результатом становится подача карбюраторным впрыском в цилиндры мотора недостаточного количества горючего на начальной стадии интенсивного разгона.

Насос нейтрализует «провал» и отвечает за правильный состав рабочей смеси в подобном режиме. Ускорительный насос бывает двух видов: поршневой насос и диафрагменный. Первый тип ускорителя уступает второму по стабильности ряда параметров. Главным минусом является его неспособность влиять на впрыск и интенсивность подачи зависимо от  того угла, на который повернута дроссельная заслонка. Модели карбюраторов с регулировкой игольного типа или с постоянным разрежением способны готовить оптимальную по составу рабочую смесь для всех режимов работы силовой установки. Данные карбюраторы не требуют установки насоса-ускорителя.

Поделиться:

Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

2 × 1 =