Горючая смесь и ее виды.

Горючая смесь и ее виды. Горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом. Попадая в цилиндры  двигателя, горючая смесь смешивается с остаточными отработавшими газами и образует  рабочую смесь. В двигателях сгорание рабочей смеси происходит за тысячные доли секунды (0,002 ­ 0,003  с). Такое быстрое сгорание возможно при условии, если топливо будет находиться в  парообразном состоянии в виде мельчайших частиц и для сгорания будет достаточное  количество воздуха. В зависимости от массового соотношения бензина и воздуха различают следующие виды горючих смесей: нормальная, обогащенная, богатая, обедненная, бедная. Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха (12 м3).  При такой смеси двигатель работает устойчиво и имеет средние показатели мощности и  экономичности. Обогащенная смесь содержит на 1 кг бензина 13 ­ 15 кг воздуха, скорость сгорания такой  смеси возрастает, двигатель развивает большую мощность, но при этом повышается расход  топлива. Богатая смесь содержит на 1 кг бензина менее 13 кг воздуха, она горит медленно,  мощность двигателя снижается, происходит большой перерасход топлива. Обедненная смесь (1 : 15 ­ 16,5) обеспечивает полное сгорание топлива, мощность  двигателя несколько снижается, но достигается наибольшая экономия топлива. Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха на одну часть бензина. Горит очень  медленно, двигатель перегревается, расход топлива увеличивается, а мощность  значительно падает. Процесс приготовления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор,  приготовляющий смесь, ­ карбюратором.  Работа простейшего карбюратора основана на принципе пульверизации. Простейший карбюратор состоит из поплавков и смесительной камер. В поплавковой  камере помещается латунный поплавок , укрепленный шарнирно на оси , и игольчатый  клапан . В смесительной камере расположен диффузор, жиклер с распылителем и  дроссельная заслонка. Жиклер представляет собой пропускную способность топлива. При работе двигателя, когда поршень движется вниз и впускной клапан открыт, в  цилиндре, впускном трубопроводе и смесительной камере карбюратора создается  разрежение, под действием которого из распылителя вытекает топливо со скоростью от 2  до 6 м/с. Одновременно через смесительную камеру проходит поток воздуха, скорость  которого в суженной части диффузора достигает 50—150 м/с. Вследствие большой скорости воздуха от его ударов капельки топлива постепенно  размельчаются, превращаются в пары и, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь.  По мере расхода топлива поплавок опускается, игольчатый клапан открывает отверстие и  топливо начинает снова наполнять поплавковую камеру. Таким образом будет  поддерживаться постоянный уровень топлива в поплавковой мере и в распылителе, в  котором он при неработающем двигателе должен быть на 1—1,5 мм ниже верхнего края  распылителя. Простейший карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси  при переходе от одного режима работы двигателя к другому. Так, при переходе от малых  нагрузок к средним вместо обеднения он обогащает смесь. Кроме того, у него нет  приспособлений, с помощью которых можно обогатить смесь при пуске холодного  двигателя, при больших нагрузках, во время разгона автомобиля, а также он не обеспечивает устойчивой работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала.  Поэтому на двигателях устанавливают более сложные карбюраторы, обеспечивающие  приготовление смеси нужного состава на всех режимах. Это достигается наличием в  карбюраторе необходимых устройств и систем: главной дозирующей системы, системы  пуска, системы холостого хода, экономайзера и ускорительного насоса. Главная дозирующая система состоит топливного жиклерас распылителем и воздушного  жиклера. При работе карбюраторного двигателя во время такта впуска в смесительной камере над  распылителем создается разрежение. Под действием разложения, которое увеличивается  по мере увеличения открытия дросселя, топливо поступает через жиклер в распылитель и в смесительную камеру. При увеличении разрежения в диффузоре через воздушный жиклер в распылитель поступает воздух. Чем больше разрежение, тем больше прибавляется воздуха. Таким образом, воздушный жиклер притормаживает истечение топлива из главного  жиклера под действием увеличивающегося разрежения и этим обеспечивает получение  экономичной смеси постоянного обедненного состава независимо от увеличения  разрежения в диффузоре при увеличении открытия дроссельных заслонок. При  одновременной работе с другими системами главная дозирующая система приготавливает  обогащенную и богатую смеси. Система холостого хода обеспечивает приготовление обогащенной смеси при работе  прогретого двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала. На данном режиме  происходит плохая очистка цилиндров от остаточных газов, которые препятствуют рас­ пространению пламени в цилиндре. И хотя эффективная мощность в режиме холостого  хода равна нулю, смесь обогащают для ускорения горения и обеспечения бесперебойной  работы двигателя. При работе двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала  воздушная заслонка карбюратора открыта, а дроссельная прикрыта, разрежение в  диффузоре незначительно и главная дозирующая система не работает. Разрежение  создается ниже дроссельной заслонки, и топливо через жиклер главной дозирующей  системы поступает к топливному жиклеру холостого хода. Пройдя этот жиклер,  смешивается с воздухом, поступающим через первый воздушный жиклер, и образует  эмульсию (пенистую смесь топлива с пузырьками воздуха). Полученная эмульсия попадает  в эмульсионный канал, затем выходит через нижнее распыливающее отверстиев  задроссельное пространство. При открытии на небольшой угол дроссельной заслонки  эмульсия будет поступать и через верхнее распиливающее отверстие. Наличие двух  выходных отверстий в системе холостого хода обеспечивает плавный переход от холостого хода к средним и большим на грузкам. Экономайзер с механическим приводом состоит из жиклера и колодца, в котором  помещается игольчатый клана. Привод экономайзера осуществляется от дроссельной  заслонки при помощи рычага и тяги с планкой и штока. По мере открытия дроссельной  заслонки приводной рычаг поворачивается и перемещает тягу, которая через планку  опускает шток 3 с иглой вниз. При открытии дроссельной заслонки более чем на 85% шток  открывает клапан и из колодца через жиклер начинает поступать дополнительное топливо  в распылитель, т. е. к топливу, поступающему через жиклер, добавляется еще топливо,  проходящее через открытый клапан экономайзера. Количество топлива, поступающего в смесительную камеру, ограничивается жиклером  экономайзера, пропускная способность которого рассчитана на приготовление  обогащенной смеси для получения максимальной мощности. Насос ­ ускоритель служит для временного обогащения горючей смеси при резком  открытии дроссельной заслонки, что улучшает приемистость автомобиля (ускоряет  разгон). Насос ­ ускоритель часто объединяют с экономайзером. При резком открытии  дроссельной заслонки под действием рычага, тяги и планки привода поршень в колодце  быстро перемещается вниз. Обратный клапан вследствие возникающего давления топлива  закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и порция топлива через распылитель  впрыскивается в смесительную камеру, обогащая горючую смесь. Система пуска служит для обогащения горючей смеси при пуске и прогреве холодного  двигателя. При пуске холодного двигателя происходит недостаточное испарение топлива,  а бензин в капельном состоянии в горении не участвует. Поэтому на период пуска и  прогрева двигателя необходимо обеспечить богатую горючую смесь, что достигается  закрытием воздушной заслонки карбюратора путем вытягивания кнопки на щитке  приборов. При этом значительное увеличение разрежения в смесительной камере вызывает  усиленное истечение топлива из главной дозирующей системы и системы холостого хода.  Для предупреждения переобогащения горючей смеси на воздушной заслонке  устанавливают автоматический клапан с пружиной, который при закрытой воздушной  заслонке под действием разрежения в смесительной камере открывается и пропускает  некоторое количество воздуха. Устройство карбюраторного двигателя Система питания служит для хранения, запаса, подачи и очистки топлива, очистки воздуха, приготовления горючей смеси нужного состава и отвода наружу продуктов сгорания. В систему питания карбюраторного двигателя входят: топливный бак, топливопроводы,  топливные фильтры, топливный насос, воздушный фильтр, карбюратор и впускной  трубопровод. К системе питания относят также выпускной трубопровод двигателя и  глушитель. Запас топлива для работы двигателя хранится в топливном баке, из которого топливо  подается к карбюратору топливным насосом по топливопроводам. Фильтр­отстойник  очищает топливо от механических примесей и отделяет случайно попавшую в него воду.  Воздушный фильтр очищает от пыли поступающий в карбюратор атмосферный воздух.  Карбюратор приготовляет горючую смесь, которая по впускному трубопроводу поступает  в цилиндры. Выпускной трубопровод отводит из цилиндров отработавшие газы. Глушитель  снижает температуру отработавших газов и уменьшает шум при выходе в атмосферу. Устройство и работа карбюратора Устройство карбюратора Для приготовления горючей смеси на различных режимах работы двигателя  служит карбюратор. На двигателе ЗИЛ­130 установлен карбюратор К­88А, на двигателе  ЗИЛ­375­карбюратор К­89, которые отличаются друг от друга размерами диффузоров и  жиклеров. На двигателе ЗМЗ­672 установлен карбюратор К­126Б. Карбюратор К­88А ­ двухкамерный с падающим потоком смеси и с балансированной  поплавковой камерой, т. е. поплавковая камера соединена с воздушным патрубком  трубкой, что предотвращает обогащение смеси при засорении воздушного фильтра. Карбюратор состоит из трех  основных частей: верхней — вздушного патрубка с крышкой поплавковой камеры; средней  — корпуса; нижней — нижнего патрубка. Верхняя и средняя части карбюратора отлиты из  цинкового сплава, нижняя — из чугуна. В верхней части карбюратора установлены: сетчатый фильтр, игольчатой клапан с  регулировочной прокладкой и воздушная заслонка с клапаном. Поплавковая камера  связана с воздушным патрубком балансировочной трубкой. В средней части размещены:  насос­ускоритель с поршнем и клапанами, клапан экономайзера с механическим приводом,  поплавковая камера, поплавок с пружиной и две смесительные камеры. В каждой камере  имеются большой и малый диффузоры, главный и воздушный жиклеры, жиклер холостого  хода и жиклер полной мощности.В нижней части карбюратора на одной оси установлены  две дроссельные заслонки, ввернуты два винта регулировки качества смеси в режиме  холостого хода и просверлены два канала с выходными отверстиями. При пуске холодного двигателя закрывают воздушную заслонку, а дроссельную чуть  открывают. Под действием разности давлений над заслонками и под ними из кольцевых  щелей малых диффузоров и из отверстий и системы холостого хода поступает топливо, что обеспечивает приготовление богатой горючей смеси. При малой частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода  дроссельная заслонка прикрыта, а воздушная заслонка открыта и разрежение создается под дроссельной заслонкой. Топливо из поплавковой камеры через главные жиклеры и  топливный канал поступает к топливным жиклерам системы холостого хода и смешивается с воздухом, проходящим через воздушные жиклеры системы холостого хода (выполнены в  тех же корпусах, что и топливные жиклеры системы холостого хода). Когда дроссель прикрыт, эмульсия (топливо и воздух) поступает через канал и нижнее  выходное отверстие, так как большая часть отверстия находится вне зоны высоких  разрежений. По мере открытия дроссельной заслонки зона разрежения постепенно распро­ страняется на все отверстие, из которого тоже начинает поступать эмульсия. Наличие  отверстия обеспечивает плавный переход от малой частоты вращения коленчатого вала в  режиме холостого хода к средним нагрузкам. В смесительной камере эмульсия  распыляется воздухом, проходящим в отверстие между дроссельной заслонкой и стенкой  смесительной камеры. При средних нагрузках на двигатель смесь образуется главным дозирующим устройством.  С увеличением открытия дроссельной заслонки разрежение в малых диффузорах  возрастает. Начинается истечение топлива из кольцевых щелей 6 малых диффузоров.  Топливо из поплавковой камеры через главные жиклеры, топливные каналы и жиклеры  полной мощности поступает в кольцевые щели малых диффузоров. На пути к кольцевым  щелям оно смешивается с воздухом, поступающим через воздушные жиклеры, что  обеспечивает приготовление экономичной смеси на средних нагрузках. При больших нагрузках открывается клапан экономайзера с механическим приводом.  Когда дроссельная заслонка почти полностью откроется, рычаг привода через поводок и  шток опустит планку вместе с толкателем. Толкатель откроет клапан экономайзера.  Топливо из поплавковой камеры через отверстие в корпусе клапана начнет поступать в  топливный канал. Дозировка топлива осуществляется жиклером полной мощности, размер  которого выбран из расчета приготовления смеси мощностного состава. При резком увеличении нагрузки обогащения смеси обеспечивается насосом­ускорителем,  привод которого объединен с приводом клапана механического экономайзера. При резком открытии дроссельной заслонки рычаг привода через поводок и шток резко  перемешает планку вниз, сжимая пружину штока поршня. Клапан под давлением топлива  прижимается к седлу. Топливо идет по каналу, открывает клапан, поступает к выходным  отверстиям распылителя и затем распыляется воздухом. Упругая связь поршня с нажимной планкой через пружину позволяет получать затяжной  впрыск топлива и, кроме того, исключает действие насоса тормозящее открытие  дроссельной заслонки. Карбюратор К­126Б двухкамерный, имеет много общего в устройстве и работе с  карбюратором К­88А. Он также состоит из трех разъемных частей и оборудован системами для работы двигателя на различных режимах. В стенке поплавковой камеры сделано смотровое окно со стеклом для контроля за уровнем топлива. Латунный поплавок подвешен на оси в кронштейне. Игольчатый клапан снабжен пружиной. В нижней части камеры имеется сливное отверстие, закрытое пробкой. По бокам ввернуты две пробки, под которыми ввернуты главные жиклеры. Обе  смесительные камеры с дозирующими системами имеют одинаковое устройство. Главная дозирующая система в каждой камере состоит из главного жиклера, эмульсионной  трубки с воздушным жиклером и распылителя. В систему холостого хода ­ каждой камеры входят топливный, воздушный жиклеры,  каналы и два выходных отверстия, расположенные у края дроссельной заслонки в  прикрытое положении. Клапан экономайзера открывается при полном открытии дроссельных заслонок с помощью  штока с пружиной, присоединенного к планке общего привода с поршнем насоса­ ускорителя. От клапана экономайзера топливо поступает по каналу и через жиклеры к  распылителям в обе смесительные камеры, Насос ­ ускоритель общий. Поршень насоса ­ ускорителя установлен в колодце,  сообщающемся с поплавковой камерой через обратный шариковый клапан. Со штоком  насоса соединена через пружину планка, закрепленная на тяге, проходящей через корпус  карбюратора. Нижний конец тяги соединен серьгой с рычагом ведущего валика дроссельных заслонок.  Колодец насоса­ускорителя каналом через нагнетательный клапан соединен с двумя  распылителями, входящими в смесительные камеры карбюратора. Принцип работы карбюратора. При пуске двигателя воздушную заслонку закрывают, дроссельные заслонки при этом  немного приоткрываются. Топливо поступает в смесительные камеры через главную  дозирующую систем и систему холостого хода. При малой частоте вращения коленчатого вала в режиме холостого хода в каждой  смесительной камере топливо поступает через жиклер холостого хода, где вверху  эмульсионной трубки к топливу через воздушный жиклер подается воздух. Полученная  эмульсия поступает через эмульсионный жиклер и нижний выходной канал в патрубок,  расположенный ниже края дроссельной заслонки. По пути к топливу примешивается  дополнительно воздух, поступающий из верхнего отверстия. По мере открытия дроссельных заслонок топливо начинает поступать через верхние  отверстия каналов, что обеспечивает плавный переход на работу с нагрузкой. При средних нагрузках на двигатель при увеличении открытия дроссельных заслонок  разрежение в малых диффузорах возрастает, и в работу включаются главные дозирующие  системы, а системы холостого хода постепенно выключаются. В главную дозирующую систему топливо поступает из поплавковой камеры через главный  жиклер, проходит через эмульсионную трубку и через распылитель подается в горловину  малого диффузора. Приготовление экономичной смеси постоянного состава независимо от  величины открытия дроссельной заслонки и разрежения в диффузоре осуществляется  пневматическим торможением. Воздух, поступающий в эмульсионный колодец и трубку через воздушный жиклер,  регулирует разрежение над главным жиклером и истечение из него топлива, а также  создает эмульсию. Некоторая корректировка состава смеси осуществляется системой  холостого хода, через которую в главную дозирующую систему поступает воздух. Насос­ускоритель и экономайзер работают так же, как в карбюраторе К­88А. Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя. В отдельных  случаях движения автомобиля без груза или на одной из низших передач частота вращения  коленчатого вала двигателя может чрезмерно возрасти, а следовательно, увеличится износ  деталей двигателя и повысится расход топлива и масла. Во избежание указанных  нежелательных явлений двигатели ЗИЛ­375, ЗИЛ­130 и ЗМЗ­672 имеют ограничитель  максимальной частоты вращения коленчатого вала центробежно­вакуумного типа. Корпус  центробежного датчика крепится на крышке распределительных шестерен двигателя.  Внутри корпуса помещен пустотелый ротор, вращающийся на валиках. Валик находится в  постоянном зацеплении с хвостовиком распределительного вала. Внутри ротора  расположен центробежный клапан с пружиной и регулировочным винтом. К нижнему патрубку карбюратора прикреплен корпус диафрагменного исполнительного  механизма. В корпусе исполнительного механизма установлена диафрагма со штоком,  который шарнирно связан с одним концом двуплечего рычага, жестко посажено на оси  дроссельных заслонок. Вакуумная камера исполнительно механизма над диафрагмой  соединена через трубопровод с датчиком через открытый клапан ротора, трубопровод и жиклеру ­ с воздушным патрубком карбюратора. Одновременно камера исполнительного  механизма соединена через жиклеры со смесительной камерой карбюратора. Полость  исполнительного механизма ниже диафрагмы постоянно соединена каналом с воздушным  патрубком карбюратора. При частоте вращения коленчатого вала двигателя менее 3200  об/мин клапан ротора датчика оттягивается пружиной от отверстия седла, поэтому  вакуумная камера исполнительного механизма и пространство ниже диафрагмы соединен с воздушным патрубком карбюратора. Исполнительный механизм никакого воздействия на  дроссельные заслонки не оказывает. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя  достигает предельно величины, под действием центробежной силы клапан преодолевает  сопротивление пружины и закрывает отверстие седла клапана. При этом вакуумная камера  над диафрагмой разъединяется с воздушным патрубком, а через жиклеры остается  соединенной со смесительной камерой карбюратора, в которой при большой частоте  вращения коленчатого вала увеличивается разрежение. Это разрежение передается в  камеру над диафрагмой, а в полости под диафрагмой сохраняется давление, равное  давлению в воздушном патрубке. Под действием разности давлений диафрагма перемещается вверх, преодолевая  сопротивление пружины, и шток поворачивает ось вместе с дроссельными заслонками в  сторону прикрытия. Исправность центробежного датчика ограничителя частоты вращения и регулировку  закрытия клапана проверяют винтом. После регулировки ограничителя пломбируется  пробка и вскрывать ограничитель водителям запрещается. Привод управления карбюратором. Для управления дроссельными заслонками  карбюратора служит педаль, соединенная с рычагом валика дроссельных заслонок  системой тяг и рычагов, и, кроме того, предусмотрен ручной тросовый привод. Управление воздушной заслонкой осуществляется тросовым приводом. У автобусов ЛиАЗ и ПАЗ применен совмещенный привод ручного управления  дроссельными и воздушной заслонками: при закрытии воздушной заслонки дроссельные  заслонки автоматически приоткрываются на небольшой угол тягой, связывающей между  собой рычаг валика дроссельных заслонок с рычагом валика воздушной заслонки. На автобусах ЛАЗ управление карбюратором предусмотрено как из кабины водителя, так и из отсека двигателя. При нажатии на педаль управления дроссельными заслонками усилие передается тягами на промежуточные рычаги. При этом поворачивается ось дроссельной заслонки. После освобождения педали  первоначальное положение восстанавливается усилием пружин. Для управления карбюратором из отсека двигателя установлены кнопка привода  дроссельных заслонок и кнопка привода воздушной заслонки.