Карбюраторный двигатель принцип работы общее устройство

Характеристики карбюраторного двигателя

Работа двигателя определяется его мощностью, действенным давлением, крутящим моментом, скоростью и частотой вращения коленчатого вала и потребление топлива.

Мощность карбюраторного двигателя, а также его крутящий момент подчиняются скорости вращения коленвала и высоты давления.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя устанавливается наивысшей мощностью, которую реально получить от давления при разной частоте вращения коленвала.

При небольшой скорости движения коленчатого вала давление в цилиндрах невысокое и мощность двигателя, соответственно, тоже небольшая. При ускорении вращения коленвала и давление поднимается, так как горючая смесь сгорает быстрее.

Потребление топлива увеличивается при небольшой частоте вращения коленчатого вала, так как процесс сгорания проходит медленнее, теплоотдача большая, а при увеличении частоты вращения механические и тепловые затраты увеличиваются.

Скоростная характеристика дизельного двигателя определяется при недвижимой рейке топливного насоса, который дает высокую подачу топлива на конкретном режиме скорости и бездымной эксплуатации.

При заведенном двигателе автомобиля количество вращений коленвала меняется. Если беспричинно увеличивается потребление топлива, то происходит это благодаря ухудшению рабочего процесса двигателя.

Эксплуатационные показатели

Теперь об эксплуатационных показателях.

Литровая мощность.

Во многом 2-тактные двигатели по этим показателям лучше. Сказывается затраченная и полученная энергия на осуществление одного рабочего цикла.

У 2-тактного двигателя каждый оборот – это один полный цикл, что обеспечивает больший показатель литровой мощности – отношению объема цилиндра к выходной мощности. В среднем литровая мощность 2-тактного мотора выше, чем у 4-тактного в 1,5 раза.

Удельная мощность.

Еще один показатель, по которому 2-тактный мотор превосходит 4-тактный – это удельная мощность.

Данный показатель характеризует отношение выходной мощности к общей массе двигателя.

Проигрывая в мощностных показателях, 4-тактный двигатель лучше по показателям расхода топлива.

У него подача смеси происходит дозировано, через впускное окно, при этом выпускное – закрыто.

У 2-тактного же мотора существует момент, когда выпускное и перепускное окна оказываются открытыми, при этом поступающее топливо частично выходит через выпускное окно вместе с продуктами горения, то есть, часть топлива не участвует в процессе, а просто вылетает в атмосферу.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Виброизоляция автомобиля своими руками

Смазка двигателя.

У 4-тактного мотора имеется система смазки, обеспечивающей смазку всех узлов, но при этом масло циркулирует по закрытой системе, потери его незначительны и в основном из-за износа двигателя.

Смазка 2-тактного мотора производится вместе с топливом, а значит, выполнив свою функцию масло попадает в цилиндр, где и сгорает.

Надежность моторов.

По поводу надежности конструкции этих моторов, то здесь довольно интересная ситуация.

Конструктивно 2-тактный мотор проще, а значит и надежнее. Но у 4-тактного мотора есть более совершенная система смазки, которая обеспечивает больший ресурс мотору.

Вот и получается, что оба мотора надежны, но каждый по-своему. А вот по ремонтопригодности 2-тактный мотор все-таки лучше.

Та же совместная смазка вместе с топливом у 2-тактных двигателей сказывается и на экологичности этого мотора. Сгорание масла в большей степени обеспечивает загрязнение атмосферы.

Совмещение рабочих тактов у 2-тактного двигателя сказывается на шумности работы установки, она несколько выше, чем у 4-тактного агрегата.

Зато отсутствие дополнительных систем и механизмов обеспечивает более легкую и менее металлоемкую конструкцию, что сказывается на общей массе установки.

Более сложная конструкция 4-тактной установки играет и положительную роль.

У этих моторов существует возможность модернизации системы питания, применение инжекторных систем с раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндры, повышающих мощность и экономичность двигателей.

У 2-тактных моторов возможность совершенствования ограничена все той же смазкой вместе с топливом. Хотя попытки улучшить показатели этих моторов осуществляются постоянно.

Карбюраторный двигатель

Карбюраторный двигатель — это отдельный вид двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с наружным формированием смеси. В карбюраторном двигателе внутреннего сгорания горючая смесь по коллектору проходит в цилиндры двигателя и вырабатывается в карбюраторе.

Карбюратор — конструкция в системе питания двигателей внутреннего сгорания, которая служит для перемешивания бензина с воздухом, образовывает горючую смесь и корректирует ее потребление. На сегодняшний день карбюраторные системы заменяются инжекторными.

Смесь представляет собой пары бензина смешанные с воздухом. Когда она проходит в цилиндры двигателя происходит перемешивание с отработанными газами и образование рабочей смеси, которая в конкретный момент поджигается системой зажигания. Поджигание смеси производится благодаря тому, что бензин поступает в газообразном виде и имеется достаточное количество воздуха для горения.

Карбюраторные двигатели подразделяются на четырехтактные и двухтактные. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя складывается из четырех тактов, они состоят из четырех полуоборотов коленчатого вала; двухтактные же состоят из двух полуоборотов коленчатого вала. Двухтактные двигатели наиболее легкие и получили свое применение в мотоциклах, мотокультиваторах, бензопилах и в других аппаратах.

Двигатели этого типа делятся на два подтипа:

• Атмосферные, где рабочая смесь проходит благодаря разреживанию в цилиндре при вбирающем движении поршня;
• Двигатели с наддувом. В них запуск горючей смеси в цилиндр осуществляется под воздействием давления, которое производится компрессором для расширения мощности двигателя. В различные времена использовались спирт, газ, керосин, бензин, но наиболее используемыми остались бензиновые и газовые двигатели.

Некоторые особенности современных бензиновых двигателей

• Для повышения надежности работы используется индивидуальная катушка зажигания для каждой свечи.
• Используется по 2 впускных и 2 выпускных клапана на цилиндр вместо одного впускного и одного выпускного. Это связано с тем, что суммарная площадь отверстий клапанов в головках цилиндров современных двигателей значительно увеличена, а при использовании одного большого клапана на высоких оборотах заслонки клапанов не успевают закрыть отверстие к началу следующего цикла, ввиду своей относительно большой массы. Таким образом, имеет место «зависание» заслонок вокруг определенной позиции, в результате чего клапан получается постоянно открытым. Использование более жестких пружин не решает проблемы.
• Для управления дроссельной заслонкой используется электропривод, а не тросик педали акселератора.

Системы, общие для большинства типов двигателей

• Система охлаждения
• Система выпуска отработанных газов. Включает выпускной коллектор, каталитический конвертер (на современных машинах), и глушитель.
• Система смазки — бывает с отдельным маслобаком (авиация) и без него (почти все современные автомобили; масло заливается в маслозаливную горловину на клапанной крышке двигателя).
• Система запуска двигателя. Для приготовления двигателя к работе необходимо произвести хотя бы один оборот коленчатого вала, для того, чтобы в одном из цилиндров произошли такты впуска и сжатия. Для запуска четырёхтактного двигателя обычно применяется специальный электромотор — стартер, работающий от аккумулятора. Для запуска маломощных двухтактных бензиновых двигателей можно применять мускульную силу человека, например так работает кикстартер в мотоцикле.

Дозирующая система карбюратора

Первостепенная задача этого механизма – обеспечивать нужную дозировку при подаче топливной смеси, независимо от режима работы двигателя в целом. Есть только один режим, при котором дозирующая система отключается. Речь о холостом ходу. При подаче нужной величины топлива, хоть и обедненной в оба цилиндра.

Дозирующая система карбюратора: 1 — воздушный жиклер; 2 — распылитель; 3 — диффузор; 4 — топливный жиклер; 5 — дроссельная заслонка.

Для исключения возможности поступления обогащенной смеси на переходных этапах происходит восполнение недостающей величины воздуха при помощи вливания из распылителя не чистого горючего, а специальной эмульсии, в которой уже содержится необходимое количество кислорода. В большинстве карбюраторных систем, горючее перед тем как попасть в распылитель, проходит через сеть специальных эмульсионных колодцев, которые подмешивают воздух.

Как определить карбюраторная или инжекторная? — вопрос про гадания по ромашке

gadanie-foto.ru

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

• угол поворота дроссельной заслонки
• степень разрежения во впускном коллекторе
• частота вращения коленчатого вала
• температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
• концентрация кислорода в отработавших газах
• атмосферное давление
• напряжение аккумуляторной батареи
• и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

• топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
• появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
• достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
• обеспечивается лучшая приемистость двигателя
• в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.

Карбюраторные и инжекторные двигатели

В карбюраторных двигателях процесс приготовления горючей смеси происходит в карбюраторе — специальном устройстве, в котором топливо смешивается с потоком воздуха за счёт аэродинамических сил, вызываемых энергией потока воздуха, засасываемого двигателем.

В инжекторных двигателях впрыск топлива в воздушный поток осуществляют специальные форсунки, к которым топливо подаётся под давлением, а дозирование осуществляется электронным блоком управления — подачей импульса тока, открывающим форсунку или же, в более старых двигателях, специальной механической системой.

Переход от классических карбюраторных двигателей к инжекторам произошёл в основном из-за возрастания требований к чистоте выхлопа (выпускных газов), и установке современных нейтрализаторов выхлопных газов (каталитических конвертеров или просто катализаторов). Именно система впрыска топлива, контролируемая программой блока управления, способна обеспечить постоянство состава выхлопных газов, идущих в катализатор. Постоянство же состава необходимо для нормальной работы катализатора, так как современный катализатор способен работать лишь в узком диапазоне данного состава, и требует строго определённого содержания кислорода. Именно поэтому в тех системах управления, где установлен катализатор, обязательным элементом является лямбда-зонд, он же кислородный датчик. Благодаря лямбда-зонду система управления, постоянно анализируя содержание кислорода в выхлопных газах, поддерживает точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива, и оксидов азота, которое способен обезвредить катализатор. Дело в том, что современный катализатор вынужден не только окислять не полностью сгоревшие в двигателе остатки углеводородов и угарный газ, но и восстанавливать оксиды азота, а это — процесс, идущий совершенно в другом (с точки зрения химии) направлении. Желательно также ещё раз окислять окончательно весь поток газов. Это возможно лишь в пределах так называемого «каталитического окна», то есть узкого диапазона соотношения топлива и воздуха, когда катализатор способен выполнить свои функции. Соотношение топлива и воздуха в данном случае составляет примерно 1:14,7 по весу (зависит также от соотношения С к Н в бензине), и удерживается в коридоре приблизительно плюс-минус 5 %. Так как одной из труднейших задач является удержание нормативов по оксидам азота, дополнительно необходимо снижать интенсивность их синтеза в камере сгорания. Делается это в основном снижением температуры процесса горения с помощью добавления определённого количества выхлопных газов в камеру сгорания на некоторых критичных режимах (система рециркуляции выхлопных газов).

Как работает инжектор

Устройство впрыска топлива (Fuel Injection System) на самом деле более примитивно, чем у карбюратора, являющегося средоточием сложнейших систем, подчиняющихся законам истечения жидкости. Фактически здесь один рабочий элемент — это инжектор или форсунка, что одно и то же.

Форсунка имеет всего два состояния: открыто и закрыто. Открывается она с помощью встроенного электромагнита, закрывается пружиной. Количество подаваемого топлива определяется продолжительностью включения. Бензин подается насосом из бака в общую магистраль (топливную рампу), от которой запитаны инжекторные форсунки.

Для поддержания постоянного давления на рампе имеется клапан, сбрасывающий излишки топлива обратно в бак. Существует несколько вариантов подключения форсунок:

• Одноточечный (моновпрыск).
• Многоточечный (распределенный). Разделяется на параллельный (одновременный), попарно-параллельный и фазированный.
• Прямой или непосредственный впрыск.

Управляет работой инжекторов электронный блок управления (ЭБУ). В его памяти «зашита» микропрограмма, выдающая команды различным исполнительным механизмам двигателя, среди которых и электромагниты форсунок.

Величина подачи бензина регулируется согласно многочисленным параметрам: нагрузке, температуре двигателя, составу выхлопных газов и так далее. Момент впрыска задается датчиками: положения коленвала (ДПКВ), распредвала (датчик Холла), дроссельной заслонки (ДПДЗ) и корректируется в соответствии с условиями движения.

РЕГУЛИРОВКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ КАРБЮРАТОРА

При своей сложной конструкции регулировок у карбюратора не так уж и много, и касаются они только системы холостого хода и уровня топлива в камере с поплавком.

Чтобы установить стабильную работу мотора на ХХ, имеются два специальных винта – количества (воздушный) и качества (топливный). Первый представляет собой упорный элемент, которым регулируется степень открытия дросселя для поступления через зазор между ним и стенкой воздуха для создания смеси.

Второй винт – игольчатый, установлен в канал, по которому эмульсия попадает в задроссельный канал. Путем вкручивания и выкручивания изменяется сечение этого канала, и как следствие – количества подаваемой эмульсии.

Недостатком карбюратора является то, что у него имеется большое количество каналов и жиклеров небольшого сечения. Поэтому в процессе эксплуатации загрязняющие элементы, попадающие вместе с воздухом и бензином, оседают в них и закупоривают каналы и жиклеры.

Поэтому важно периодически проводить чистку узла. Сделать это можно вручную, с полной разборкой узла, промывкой и продувкой каналов

Но последнее время появились специальные чистящие средства. Такие очистители представляют собой особую смесь, которая попадая в каналы обеспечивает отслоение и растворение отложение и смол в каналах, после чего они попадают в цилиндры вместе с топливом и сгорают. Но стоит отметить, что таким средством удается удалить только небольшие засорения. В случае большого количества отложений удалить их можно только вручную.

ЧТО ЕЩЕ ВХОДИТ В КОНСТРУКЦИЮ?

Но это упрощенная схема карбюратора. На деле же все значительно сложнее, ведь двигатель во время эксплуатации работает в разных режимах, при этом для каждого из них необходима смесь соответствующего состава.

Поэтому современный карбюратор поплавкового типа имеет сложную конструкцию со значительным количеством каналов, вспомогательных систем и дополнительного оборудования. Все это позволяет карбюратору обеспечивать смесеобразование на любых режимах работы.

Поэтому в конструкции карбюратора, помимо двух камер, имеется:

• система пуска;
• главная дозирующая система;
• система холостого хода;
• насос ускорительный;
• экономайзер;
• эконостат;

Каждая из этих составляющих имеет свое назначение и обеспечивают подачу оптимальной по количеству и качеству смеси на любых режимах функционирования силового агрегата.

1. СИСТЕМА ПУСКА

Система пуска обеспечивает подачу обогащенной смеси в цилиндры во время запуска мотора. Основным элементом этой системы является воздушная заслонка. В отечественных карбюраторах она имеет ручное управление (рукоятка подсоса, выведенная в салон). В зарубежных аналогах часто встречается автоматическая система пуска, которая самостоятельно регулирует степень открытия воздушной заслонки.

При этом система пуска конструктивно сделана так, чтобы предотвратить подачу переобогащенной смеси в цилиндры сразу после пуска мотора. Для этого привод заслонки сделан так, чтобы она имела возможность самостоятельно приоткрываться, обеспечивая обеднение смеси. К тому же она связана посредством системы тяг с дроссельной заслонкой, что позволяет карбюратору во время запуска и прогрева регулировать степень открытия этих заслонок.

2. ГЛАВНАЯ ДОЗИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Главная система дозировки обеспечивает основную подачу смеси в цилиндр при всех режимах работы мотора. Единственное, она не задействуется при работе двигателя на холостом ходу. Основная ее задача – подача необходимого количества смеси (несколько обедненной) в цилиндры.

Для того, чтобы исключить переобогащение смеси в переходных режимах эта система осуществляет компенсацию недостающего количества воздуха путем подачи из распылителя не чистого бензина, а эмульсии, в которую уже подмешана часть воздуха.

Для этого на большинстве карбюраторов топливо, перед попаданием в распылитель, проходит через специально проделанные эмульсионные колодца, где и осуществляется предварительное смешивание.

3. СИСТЕМА ХХ

Система холостого хода обеспечивает устойчивую работу силовой установки на малых оборотах, когда дроссельная заслонка полностью закрыта. Представляет она собой систему каналов по которым подается воздух и топливо под дроссельную заслонку.

То есть, смесительная камера при таком режиме не задействуется, поскольку система ХХ изготавливает необходимое количество смеси и подает во впускной коллектор в обход ее. Дополнительно эта система включает в себя еще один канал – переходной, в задачу которого входит обеспечение поддержания стабильной работы мотора во время смены режима от ХХ до средних оборотов.

4. УСКОРИТЕЛЬНЫЙ НАСОС

Ускорительный насос обеспечивает подачу необходимого количества смеси при резком ускорении, когда главная дозирующая система не успевает обеспечить это, поскольку она обеспечивает нормальную подачу только при плавном открытии дросселя.

В задачу этого насоса входит кратковременное обогащение смеси, что позволяет избежать «провала» при ускорении. Для этого имеется специальный канал, перекрытый шариковыми клапанами и оснащенный мембраной, привод которой осуществляется от дросселя.

При резком нажатии на акселератор, шарики приоткрывают канал, а мембрана выдавливает порцию эмульсии в специальный распылитель, установленный перед диффузором.

ЭКОНОМАЙЗЕР И ЭКОНОСТАТ

Экономайзер обеспечивает максимальный выход мощности от мотора, когда это необходимо. Достигается это подачей обогащенной смеси за счет подачи дополнительной порции эмульсии в основной распылитель в обход главной системы дозировки.

Эконостат позволяет двигателю выдавать максимальную мощность при высоких оборотах. Для этого данный элемент обеспечивает подачу и бензина непосредственно из поплавковой полости и распыление его перед диффузором.

Это основные элементы и системы карбюратора. Также в его конструкции используется поплавковая камера сбалансированного типа. Чтобы бензин в ней поддерживался на заданном уровне, в камере не должно образовываться разрежение и для этого ее соединяют с атмосферой. Сбалансированная же камера подразумевает объединение ее с горловиной карбюратора, что предотвращает попадание в нее загрязняющих веществ вместе с воздухом.

Конструктивные особенности

Помимо различий в принципе работы у этих моторов еще и существуют конструктивные особенности.

2-тактный двигатель конструктивно проще. Механизм газораспределения – это дополнительное оснащение мотора, которое усложняет конструкцию.

У 2-тактного мотора этот механизм отсутствует и его роль выполняет поршень, открывая и закрывая те или иные окна.

Помимо этого, данный двигатель не нуждается в системе смазки. Обусловлено это тем, что в процессе работы задействовано и подпоршневое пространство, где располагается колен. вал.

Но поскольку кривошипно-шатунный механизм требует смазки, то у этого двигателя она производится вместе с топливом, то есть моторное масло добавляет в топливо, и при поступлении топлива в это пространство, имеющееся масло смазывает механизм.

У 4-тактных двигателей конструкция включает и механизм газораспределения, и отдельную систему смазки.

Это значительно усложняет конструкцию, однако эти двигателя являются более приоритетными, чем двухтактные из-за ряда эксплуатационных недостатков последних.