3. Карбюраторные системы.

Вкарбюраторных системах подача топлива в воздушный поток осуществляется за счет разрежения, создаваемого при проходе воздуха через суженное сечение. Устройство, осуществляющее подвод, дозирование и распыливание топлива, называется карбюратором. Общая схема системы показана на рис.31. В системах с наддувом карбюратор может устанавливаться перед турбокомпрессором или после него. Достоинством первого варианта является то, что капли топлива, проходя по каналам компрессора, получают дополнительную энергию, способствующую их испарению. Недостатком является возможность образования пленки тяжелых фракций топлива в каналах проточной части компрессора, ухудшающего его характеристики, а также опасность повреждения компрессора при обратных вспышках во впускном коллекторе. При установке карбюратора за компрессором топливо поступает в нагретый воздух, и как следствие улучшаются испарение и смесеобразование. При этом, однако, карбюратор работает под давлением, что требует герметизации его полостей и предъявляет некоторые дополнительные требования к конструкции.

3.1. Принцип действия и характеристика элементарного карбюратора

Схема элементарного карбюратора показана на рис.32. В его состав входят диффузор 1, по которому проходит воздушный поток, регулируемый дроссельной заслонкой 2, и распылитель 3, выходящий в узкое сечение диффузора; топливо к распылителю подается через жиклер 4 из поплавковой камеры 5. В поплавковой камере поддерживается постоянный уровень топлива, находящийся на величину Dh ниже среза распылителя. Давление в поплавковой камере равно атмосферному или, при установке за турбокомпрессором, давлению наддувочного воздуха. Благодаря перепаду уровней Dh топливо при неработающем двигателе не вытекает в диффузор. При работе двигателя движение воздуха через диффузор создает разрежение, зависящее от расхода воздуха. Если это разрежение превышает гидростатическое давление столба топлива высотой Dh, топливо вытекает через распылитель, распыливается в потоке воздуха и движется с ним к цилиндрам, постепенно испаряясь. Следует заметить, что часть топлива обычно оседает на стенках воздушного коллектора, образуя пленку, движущуюся со скоростью, меньшей чем скорость воздушного потока. Это явление характерно не только для элементарного карбюратора, но и для всех карбюраторных систем. Оно приводит к неравномерному распределению топлива по цилиндрам, поскольку часть его, движущаяся по стенкам, попадает преимущественно в ближайшие к карбюратору цилиндры. Кроме того, поведение пленки существенно отражается на составе смеси при резких изменениях режима работы двигателя.

Расход топлива через распылитель определяется разрежением в диффузоре, которое в свою очередь зависит от скорости и расхода воздуха. Следовательно, в элементарном карбюраторе в качественном отношении реализуется первое требование к системе подачи топлива бензинового двигателя: расход топлива связан с расходом воздуха. Количественно эта связь может быть представлена в виде характеристики карбюратора, представляющей зависимость коэффициента избытка воздуха от разрежения в диффузоре или от расхода воздуха. При выводе данной зависимости воздух можно считать несжимаемой жидкостью, так как разрежение в диффузоре обычно не превышает 20 кПа. Тогда расход воздуха

,

где m_д, f_д - коэффициент расхода и сечение диффузора, Dр_д - разрежение в диффузоре, r_к - плотность воздуха.

Расход топлива определяется эффективным сечением жиклера m_жf_ж, разрежением в диффузоре Dр_д и разностью гидростатических давлений между срезом распылителя и уровнем в поплавковой камере на отрезке Dh:

,

где r_т – плотность топлива.

Коэффициент избытка воздуха

.

В этом выражении единственная переменная - разрежение в диффузоре, причем с увеличением разрежения коэффициент избытка воздуха уменьшается (рис. 33). Такая характеристика неприемлема для режимов частичной нагрузки, где по условиям минимума расхода топлива и токсичности отработавших газов (ОГ) требуется слегка обедненная смесь при некотором росте a с увеличением нагрузки (разрежения в диффузоре). На режиме максимальной мощности требуется обогащенная смесь, как и на режиме холостого хода. Кроме того, требуется учесть особые условия неустановившихся режимов. Из этого следует, что карбюратор, реализующий хотя бы самые основные требования, не может быть построен на принципе элементарного карбюратора. Как правило, современный карбюратор включает несколько систем, каждая из которых обеспечивает требования определенной группы режимов.