Устройство и принцип работы карбюратора
Карбюраторы
Система питания бензиновых двигателей, в том числе мотоциклетных, доставляет обычно немало хлопот в процессе эксплуатации машины. Нередко из-за нее ухудшается пуск и снижается мощность двигателя, появляются провалы на разных режимах его работы, увеличивается расход топлива.
Наиболее сложный прибор здесь — карбюратор. Именно он становится камнем преткновения для многих мотоциклистов, особенно начинающих, когда возникает необходимость устранить какую-либо неисправность. Немало в редакционной почте и вопросов о взаимозаменяемости карбюраторов.
«Чтобы быстро распознавать и грамотно ликвидировать неполадки в карбюраторе, необходимо знать его устройство и принципы работы основных узлов, — пишут мотолюбители А. Санников, Н. Грачевский и другие из Ярославской области. — К сожалению, литературу по ним найти очень трудно, поэтому мы просим рассказать в журнале о мотоциклетных карбюраторах».
Редакция обратилась с этой просьбой к опытному специалисту по топливной аппаратуре инженеру А. ТЮФЯКОВУ.
Отечественная промышленность выпускает карбюраторы нескольких моделей для мотоциклов, мопедов и мотовелосипедов. Хотя в основе их конструкции лежат одни и те же принципы, карбюраторы разных моделей имеют свои характерные особенности, определяющие приемы разборки и сборки, устранения неисправностей, регулировки.
На двигателях мотоциклов массового производства устанавливают карбюраторы с переменным сечением главного воздушного тракта 1 (рис. 1). Диффузор, то есть местное сужение тракта, создающее разрежение для подсасывания топлива, как самостоятельный конструктивный элемент отсутствует. Но фактически ок образуется в зазоре между нижней поверхностью главноговоздушного тракта и подвижным золотником, выполняющим одновременно функции дросселя.
Рис. 1. Основные элементы карбюратора: 1 — главный воздушный тракт; 2 — дроссельный золотник; 3 — дозирующая игла; 4 — воздушный насадок; 5 — распылитель; 6 — воздушный канал; 7 — колодец; 8 — главный топливный жиклер; 9 — поплавковая камера (центрального расположения).
Выбор такой схемы обусловлен в основном возможностью создания наиболее компактной и дешевой конструкции, а также достигаемым ростом разрежения у распылителя 5 при малой нагрузке двигателя. У одно- и двухцилиндровых, особенно двухтактных, двигателей при «автомобильной» конструкции карбюратора с неизменяемым сечением диффузора разрежение падает до недопустимо низкого уровня, и в результате не обеспечивается требуемое качество смесеобразования и нарушается закон дозирования топлива.
В карбюраторах мотоциклетного типа чаще всего делают две топливодози-рующие системы — главную и холостого хода. Первая предназначена для приготовления горючей смеси на режимах средних и полных нагрузок, вторая — на холостом ходу и при малых нагрузках.
Иногда эти карбюраторы оснащают дополнительной пусковой системой, по существу представляющей собой пусковой карбюратор, встроенный в основной. Однако чаще всего для обогащения состава смеси при пуске холодного двигателя применяют утолитель поплавка, нажимая на который водитель вызывает значительное повышение уровня топлива в поплавковой камере вплоть до его вытекания непосредственно во впускной патрубок цилиндра.
В некоторых конструкциях используют корректоры состава смеси, позволяющие при движении мотоцикла несколько изменять (обычно в сторону обогащения) регулировку карбюратора. Существует два принципиально различающихся типа корректоров — топливный и воздушный.
Топливный корректор (рис. 2) представляет собой отдельное или встроенное в главную дозирующую систему устройство, позволяющее увеличивать подачу топлива в проходящий черезкарбюратор поток воздуха. Воздушный корректор — это расположенный перед дросселем золотник, частично перекрывающий главный воздушный тракт. Он обогащает состав смеси в результате повышения разрежения у распылителя при дополнительном дросселировании потока воздуха на впуске, что, к сожалению, приводит к уменьшению наполнения двигателя. Топливный корректор свободен от этого недостатка и поэтому предпочтительнее.
Рис. 2. Топливный корректор: 1 — входной воздушный канал; 2 — золотник; 3 — игла золотника; 4 — топливный жиклер; 5 — распылитель; 6 — выходной эмульсионный канал; 7 — возвратная пружина золотника; 4 — трос управления корректором.
Главная дозирующая система карбюратора мотоциклетного типа размещена в вертикальном колодце, в верхней части которого расположен выходящий в главный воздушный тракт 1 (см. рис. 1) распылитель 5, а в нижней — главный топливный жиклер 8. Закрепленная на дроссельном золотнике 2 дозирующая игла 3 входит в отверстие распылителя. Дозирующая игла имеет специально подобранный профиль и совместно с распылителем образует кольцевое отверстие, сечение которого меняется от минимального в нижнем положении золотника до максимального в верхнем.
С целью улучшить качество распы-ливания топлива и оптимальное его дозирование при изменении частоты вращения коленчатого вала и постоянном положении дросселя верхний срез распылителя помещают в воздушный насадок 4, представляющий собой цилиндрическую втулку. В образованную насадком и распылителем кольцевую щель из входного патрубка карбюратора по каналу .6 подводят воздух, который дополнительно отсасывает отделившиеся от распылителя капли топлива и отбрасывает их вверх, в основной поток.
Работу двигателя с прикрытым дросселем, когда разрежение возле распылителя главной дозирующей системы становится недостаточным для подсасывания топлива из поплавковой камеры, обеспечивает система холостого хода (рис. 3). Она у большей части мотоциклетных карбюраторов выполнена полностью независимой от других топливовоздушных систем, имеет свой топливный жиклер и выходные отверстия 3 и 4 в нижней части главного воздушного тракта карбюратора по обеим сторонам от задней кромки дроссельного золотника.
Рис. 3. Система холостого хода с регулировкой количества: а — воздуха; б — топлива; в — эмульсии; г — работа системы с приподнятым золотником; 1 — дроссельный золотник; 2 — упорный винт; 3 и 4 — выходные отверстия канала холостого хода; 5 — поплавковая камера; 6 — топливный жиклер системы холостого хода; 7 — винт качества; 8 — воздушный жиклер.
Отверстие 3 системы холостого хода перед кромкой золотника называют переходным. Оно служит для обеспечения плавного перехода режима работы двигателя от минимальных оборотов холостого хода к средним нагрузкам.
Обороты холостого хода регулируют упорным винтом 2, ограничивающим закрытие дроссельного золотника, а состав смеси — винтом качества 7. Он в разных конструкциях карбюраторов изменяет сечение либо воздушного (рис. 3, а), либо топливного (рис. 3, б), либо эмульсионного (рис. 3, в) канала системы холостого хода. Регулировочный винт обычно размещают в каналах системы таким образом, чтобы он оказывал влияние на состав смеси не только при минимальных оборотах коленчатого вала, но и на переходном режиме при небольшом подъеме дросселя. Кроме того, питание топливного жиклера, как правило, осуществляют непосредственно из поплавковой камеры, а не из главной дозирующей системы, как это делается на всех современных автомобильных карбюраторах..
Большое влияние на работу дозирующих систем карбюратора оказывает конструкция дроссельного золотника, который может быть цилиндрическим, плоским и П-образным. В последнем случае его изготавливают не литьем из цинкового или алюминиевого сплава, а сгибают из листа латуни. Важнейший параметр золотника — высота среза его .передней части, определяющая характер зависимости разрежения у распылителя от подъема дросселя. Как правило, оптимальная высота среза для разных карбюраторов составляет около 1/3 диаметра отверстия главного воздушного тракта.
Наибольшее распространение получили цилиндрические золотники, что объясняется возможностью точно обработать сопрягаемые поверхности на корпусе карбюратора и на самом золотнике. Это сводит к минимуму подсасывание воздуха через зазор между ними, а также исключает перекосы золотника.
В конструкциях карбюраторов наряду с цилиндрическими широко применяются П-образные золотники, отличающиеся дешевизной изготовления. Но они работают несколько хуже цилиндрических, а наличие полости между передней и задней пластинами золотника уменьшает разрежение у распылителя и снижает качество смесеобразования.
Плоские монолитные дроссельные золотники в настоящее время применяют редко, главным образом в карбюраторах для двигателей мотовелосипедов и мопедов.
В отечественных карбюраторах для тяжелых мотоциклов с четырехтактными двухцилиндровыми двигателями применяют плоские золотники, состоящие из двух деталей, разжимаемых специальной пружиной. Такая конструкция позволяет в известной степени уменьшить отрицательное влияние износа направляющих пазов в колодце дросселя и самого золотника.
В конструкции карбюраторов мотоциклетного типа возможны два варианта расположения поплавковой камеры относительно главного воздушного тракта: боковое и центральное. Центральное имеет ряд преимуществ — уровень топлива в такой камере относительно жиклера главной дозирующей системы практически не зависит от крена мотоцикла или от инерционных сил, возникающих на повороте (для мотоциклов с коляской). Поэтому, несмотря на более сложную конструкцию карбюратора, такая схема расположения поплавковой камеры в настоящее время получила практически всеобщее распространение.
Одновременно изменилась конструкция поплавкового механизма — вместо центрального, с запорной иглой непосредственно на оси поплавка стали применять более надежные, аналогичные автомобильным рычажные механизмы, иногда и с демпфирующей пружиной на игле.
Неуклонно сокращается производство металлических (латунных) поплавков — они повсеместно заменяются пустотелыми или пористыми из пластмассы.
В отличие от автомобильных, у карбюраторов мотоциклетного типа полость поплавковой камеры над уровнем топлива сообщается не с входным патрубком, а непосредственно с атмосферой. Это вызвано стремлением максимально увеличить перепад разрежений в диффузоре и поплавковой камере, который у мотоциклетных карбюраторов намного меньше. Однако карбюраторы с несбалансированной, то есть сообщающейся с атмосферой, поплавковой камерой весьма чувствительны к изменению сопротивления воздушного фильтра — даже относительно небольшое повышение его сопротивления от естественного в эксплуатации загрязнения вызывает заметное обогащение состава смеси и приводит к росту расхода топлива.
Работают дозирующие системы мотоциклетного карбюратора описанной здесь схемы следующим образом.
На холостом ходу дроссельный золотник 1 (см. рис. 3) опущен вниз до упора в винт 2. По причине незначительного количества воздуха, проходящего через карбюратор, практически у распылителя нет разрежения и топливо из него не истекает. В то же время выходное отверстие 4 системы холостого хода за задней кромкой дроссельного золотника находится в зоне высокого разрежения, вызывающего подсасывание топлива через систему холостого хода.
По мере подъема дроссельного золотника его задняя кромка открывает выходное отверстие 3, которое также оказывается в зоне повышенного разрежения и обеспечивает рост подачи топлива в соответствии с увеличением количества воздуха. Одновременно усиливается разрежение у распылителя 5 (см. рис. 1), отчего в определенный момент топливо, поднимаясь по колодцу 7, достигает верхнего среза распылителя и начинает подхватываться потоком воздуха. При дальнейшем открытии золотника разрежение у распылителя быстро растет, но состав смеси чрезмерно не обогащается, поскольку дозирующая игла 3 находится еще глубоко в отверстии распылителя.
Когда дроссель поднимается намного, проходное сечение воздушного канала увеличивается, а разрежение у распылителя падает. Однако состав смеси не обедняется, так как подача необходимого количества топлива обеспечивается через увеличенное сечение распылителя, образуемое вокруг тонкой части поднятой вместе с дросселем дозирующей иглы. При полностью поднятом дросселе дозирующая игла уже не закрывает отверстие в распылителе, и смесь обогащается, обеспечивая достижение двигателем максимальной мощности.
Здесь были рассмотрены основные конструктивные особенности и принципы работы отдельных систем мотоциклетных карбюраторов. Специальную статью мы намечаем посвятить конкретным карбюраторам, их отдельным характеристикам и регулировкам.
1985N08P22-23