Система харчування карбюраторного двигуна
Освіта горючої суміші
Для приготування горючої суміші, подачі її в циліндри двигуна і відведення відпрацьованих газів призначена система харчування карбюраторного двигуна, яка складається з чотирьох груп приладів.
Перша група забезпечує зберігання, очищення і подачу бензину. До неї відносяться: бензиновий бак, покажчик рівня бензину, бензиновий кран, бензиновий насос, бензиновий фільтр і бензопроводи.
Повітряний фільтр і повітропровід, що представляють собою другу групу приладів, очищають і подають повітря.
Третя група - це карбюратор і впускний трубопровід. У карбюраторі з бензину і повітря готується горюча суміш, а впускний трубопровід підводить її від карбюратора до циліндрів двигуна.
У четверту групу приладів входять випускний трубопровід, який відводить відпрацьовані гази з циліндрів двигуна, і глушитель для зменшення шуму при випуску відпрацьованих газів.
В сучасних швидкохідних двигунах в кожному циліндрі відбувається від 3 (на холостому ходу) до 40 (при максімальномчіс-ле оборотів) спалахів в секунду. Отже, при максимальній кількості обертів колінчастого вала процес згоряння триває не більше 0,003-0,005 сек. Швидке згоряння бензину в циліндрах двигуна забезпечується його попередньої 'підготовкою: розпилюванням, випаровуванням і ретельно перемішуванням з повітрям. Суміш парів і дрібних крапель палива з повітрям, здатна горіти в циліндрі двигуна, називається горючою сумішшю.
Горюча суміш готується в камері змішувача карбюратора.
Вступник з атмосфери під дією різниці тисків повітря проходить через змішувальну камеру з великою швидкістю, яка особливо велика в місці звуження змішувальної камери - дифузорі. Бензин підводиться розпилювачем до тієї частини дифузора, в якій повітря рухається з найбільшою швидкістю. Кількість що надходить бензину регулюється каліброваним отвором - жиклером, а кількість горючої суміші, що надходить в циліндри двигуна, - дросельною заслінкою.
У камері поплавця карбюратора підтримується постійний рівень бензину; отже, і в розпилювачі при непрацюючому двигуні бензин знаходиться на такому ж рівні.
На процес сумішоутворення відводиться дуже мало часу - 0,017 - 0,17 сек. Тому для кращого випаровування бензину горючу суміш підігрівають, а бензин попередньо емульсіруют в розпилювачі.
Процес наповнення циліндрів двигуна
При русі поршня від в. м.т. до н. м. т. циліндр наповнюється свіжим зарядом горючої суміші. Цей процес називається процесом впуску. Розрідження, яке створюється в циліндрі при русі поршня, мінливо і залежить від числа обертів двигуна і положення дросельної заслінки: зі збільшенням числа обертів колінчастого вала розрідження в циліндрі збільшуватись; чим більше відкрита дросельна заслінка, тим менше (розрідження в циліндрі. З прикриттям дросельної заслінки розрідження в циліндрі збільшується.
Ваговій заряд горючої суміші, що надходить в циліндри двигуна, залежить, таким чином, від числа обертів колінчастого вала і величини відкриття дросельної заслінки. Але, крім того, він залежить і від ступеня підігріву горючої суміші. Чим більше число обертів колінчастого вала, чим вище підігрів горючої суміші і чим менше відкрита дросельна заслінка, тим менше величина вагового заряду горючої суміші.
Робоча суміш і процес горіння
В циліндрі двигуна горюча суміш змішується з залишковими газами; така суміш вже називається робочою сумішшю. Робоча суміш запалюється від електричної іскри, і полум'я, що з'явилося у електродів іскровий запальною свічки, швидко поширюється по всій камері згоряння.
Чим більше швидкість згоряння робочої суміші, чим менше часу вона горить, тим менше тепла віддається стінок циліндрів і тим вище тиск газів в циліндрі. Робоча суміш встигає згоріти, коли поршень знаходиться ще в ст. м. т. Мінімальні втрати тепла при великій швидкості згоряння суміші і високий тиск газів збільшують потужність і економічність двигуна.
Якщо в циліндрах двигуна ГАЗ-51 при числі оборотів колінчастого вала 2800 в хвилину тривалість згоряння становить 0,003 сек. то тиск газів одно 36 кг / см 2. зусилля на поршень - 1902 кг і двигун розвиває потужність 70 л. с.
Горіння робочої суміші з невеликою швидкістю призводить до зниження тиску в циліндрі і зменшення потужності двигуна.
Якщо тривалість згоряння суміші в циліндрах того ж двигуна збільшиться до 0,008 сек. а величина випередження запалювання залишиться незмінною, то тиск газів дорівнюватиме 12 кг / см 2. зусилля на поршень - 634 кг і потужність двигуна знизиться до 23 л. с.
Нормально суміш згорає зі швидкістю 20 - 40 м / сек. Надмірне збільшення швидкості згоряння призводить до надмірно різкого наростання тиску в циліндрах, в результаті чого збільшується навантаження на деталі механізмів двигуна, зростає тертя між деталями і підвищується їх знос, а одержувана потужність майже не збільшується.
склад суміші
Робоча суміш до моменту займання її електричної іскрою повинна відповідати таким вимогам:
- склад суміші повинен бути строго певним для кожного режиму роботи двигуна;
- бензин в суміші повинен перебувати в пароподібному стані;
- суміш повинна бути однорідною як всередині одного циліндра, так і у всіх циліндрах двигуна.
Теоретично підраховано, що для повного згоряння 1 кг бензину потрібно 15 кг повітря. Суміш, що містить повітря стільки, скільки теоретично необхідно для повного згоряння знаходиться в ній палива, називається теоретичною сумішшю.
На практиці бензин в теоретичній суміші повністю не згорає, так як при змішуванні бензину з повітрям не вдається до- 'битися рівномірного розподілу часток бензину в повітрі. Одна частина суміші містить бензин в надлишку, а інша, навпаки, - в нестачі. При неповному згорянні бензину зменшується кількість тепла, що виділяється; отже, знижується економічність двигуна. А щоб весь бензин згорів повністю, необхідно збільшити кількість повітря в суміші понад теоретично необхідного. Суміш, що містить повітря більше теоретично необхідної кількості, називається бідною сумішшю.
Найвища економічність двигуна виходить при роботі на кілька збідненого суміші, в якій на 1 кг бензину припадає 17 кг повітря (суміш характеризується відношенням 17. 1). Але робота двигуна на бідній суміші супроводжується падінням його потужності.
Для збільшення швидкості згоряння необхідно зблизити частинки бензину в суміші. Суміш, що містить повітря менше теоретично необхідної кількості, називається багатою сумішшю. Швидше за все згорає збагачена суміш, в якій співвідношення повітря і бензину становить 13. 1. Працюючи на такій суміші, двигун дасть максимальну потужність. Однак недолік повітря в збагаченої суміші призведе до неповного згоряння бензину, і економічність двигуна виявиться нижче, ніж при, роботі на кілька збідненого суміші.
Суміші, в яких на 1 кг бензину припадає менше 6 і більше 21 кг повітря, не запалюються від електричної іскри.
Склад робочої суміші має великий вплив не тільки на потужність і економічність двигуна, а й на температурний режим двигуна. При повільному згорянні переобедненія суміші поршень за час її горіння проходить від в. м. т. до н. м. т. значну відстань. Обсяг палаючих газів і поверхнязіткнення газів зі стінками циліндрів збільшуються. Кількість тепла, що віддається стінок циліндрів і інших деталей двигуна, зростає, і температура двигуна підвищується.
При роботі двигуна на переобогащенной суміші швидкість згоряння теж зменшується, але не так значно, як при роботі на переобедненія суміші. Поява чорного диму з глушника свідчить про роботу двигуна на переобогащенной суміші і пояснюється неповним згоранням бензину, при якому в відпрацьованих газах з'являються частинки вуглецю.
Випаровування бензину в робочій суміші повинно закінчитися повністю до початку горіння. Бензин же добре випаровується тільки при прогрітому двигуні. Для поліпшення випаровування бензину стінки впускного трубопроводу підігріваються відпрацьованими газами. Підігрів горючої суміші регулюється в залежності від температури навколишнього повітря. Надмірно високий підігрів значно зменшує вагу горючої суміші, а отже, знижує потужність, що розвивається двигуном.
Однорідність робочої суміші характеризується рівномірністю розподілу парів і частинок бензину в її обсязі. Однорідна робоча суміш згорає найбільш повно зі швидкістю, що відповідає її складу.
Детонація і передчасне восцламеяеяіе горючої суміші
При деяких умовах (хмалая величина октанового числа бензину, висока температура і великий тиск в циліндрі) швидкість згоряння робочої суміші різко зростає і сягає 1500 - 2500 м / сек. Такий вид згоряння називається детонаційними.
Вибухова хвиля викликає миттєві, чисто місцеві підвищення тиску, але загальне збільшення теплових втрат веде до зниження економічності і потужності двигуна. Робота двигуна при детонаційному згорянні робочої суміші, про який свідчать дзвінкі стуки в двигуні, веде до перегріву двигуна, зниження його потужності і збільшення витрати пального.
Робота двигуна з детонацією недопустима і навіть небезпечна для окремих його деталей. У більшості випадків поява детонаційного згоряння є результат неправильно підібраного сорту пального для двигуна з цією ступенем стиснення.
Причинами, що викликають детонацію, можуть бути також нагарообразование на поршні і голівці блоку, надмірно великий кут випередження запалювання, перегрів двигуна.
Щоб зменшити або припинити детонацію, треба зменшити навантаження на двигун (прикрити дросель, перейти на знижену передачу), зменшити кут випередження запалювання, вибрати належний сорт пального, підтримувати нормальний тепловий режим двигуна.
Слід відрізняти детонацію від самозаймання робочої суміші, яке виникає в результаті перегріву окремих деталей двигуна або наявності частинок нагару в камері згоряння.
Робота двигуна з самозаймання робочої суміші супроводжується стукотами, падінням потужності і перегрівом двигуна. В цьому випадку при вимкненому запаленні двигун буде деякий час продовжувати працювати, так як суміш запалюється немає від іскри, а в результаті зіткнення з перегрітими деталями двигуна.
Режими роботи двигуна
Автомобільний двигун працює в складних і різноманітних умовах, які визначаються кількістю вантажу, що перевозиться, швидкістю руху, якістю і станом дорожнього покриття і іншими факторами. Залежно від цих умов змінюються потужність і число обертів двигуна.
Підводиться до ведучих коліс автомобіля потужність повинна бути достатньою Для руху автомобіля з необхідною швидкістю. При переході автомобіля з горизонтальною дороги на підйом потужність двигуна для збереження швидкості повинна бути збільшена (відкриттям дросельної заслінки), а при русі під ухил, навпаки, зменшена (прикриттям дросельної заслінки).
Таким чином, при постійній швидкості руху автомобіля потужність двигуна може бути різною. Чим більше відкрита дросельна заслінка, тим більше потужність, що розвивається, тим більше навантажений двигун. Ступінь використання потужності двигуна називається його навантаженням, яка виражається зазвичай у відсотках до максимальної потужності при даному числі оборотів.
При русі автомобіля можливо найрізноманітніше поєднання навантаження і числа обертів, тому кількість можливих режимів роботи його двигуна нескінченно велике,
Виділимо чотири найбільш характерних навантажувальних режиму двигуна: часткова (середня) навантаження; повна (максимальна) навантаження; різке збільшення навантаження; холостий хід.
Часткове навантаження - найбільш часто зустрічається режим роботи автомобільного двигуна. В цьому випадку дросельна заслінка повністю не відкривається, а обороти двигуна можуть змінюватися від мінімальних до максимальних.
Повне навантаження відповідає повному відкриттю дросельної заслінки при різній кількості оборотів.
Різке збільшення навантаження двигуна відбувається при розгоні автомобіля після зрушення з місця або при обгоні.
Здатність двигуна швидко збільшувати обороти колінчастого валу характеризує його прийомистість. Чим краще прийомистість двигуна, тим вище середня швидкість руху автомобіля.
На холостому ходу двигун працює під час короткочасної зупинки автомобіля або при русі автомобіля по інерції (накатом) з виключеною передачею. Число оборотів колінчастого вала двигуна повинно бути по можливості малим, щоб зменшити витрату бензину.
Особливим видом роботи двигуна є запуск холодного двигуна і його подальший прогрів. При запуску двигуна колінчастий вал обертають за допомогою пускової рукоятки або стартера. Під час прогріву двигуна число оборотів колінчастого вала повинно бути підвищеним в порівнянні з оборотами холостого ходу, щоб подолати великі внутрішні опору в двигуні.
Вимоги до складу горючої суміші на різних режимах роботи двигуна
На режимі часткових навантажень горюча суміш повинна плавно збіднюватися (від 8 - 9 кг повітря на 1 кг бензину при малих відкриттях дросельної заслінки до 16 - 17 кг повітря на 1 кг бензину при майже повному відкритті дросельної заслінки).
На цьому режимі двигун не повинен розвивати повної потужності, тому карбюратор готує суміш економічного, складу. Економічною сумішшю називається горюча суміш, що забезпечує отримання найбільшої економічності двигуна.
На режимі повних (максимальних) навантажень двигун повинен розвивати найбільшу потужність. Виконання цієї вимоги забезпечує показники потужності суміш. У такій суміші на 1 кг бензину припадає 13 кг повітря.
Швидке збільшення навантаження двигуна можливо тільки при такому ж швидкому збільшенні кількості горючої суміші, що надходить в циліндри двигуна. При різкому відкритті дросельної заслінки необхідно одночасно подати додатково деяка кількість бензину, щоб запобігти тимчасове переобедненія горючої суміші.
Робота двигуна на холостому ходу повинна бути досить стійкою, що при сильно прикритої дросельної заслінки досягається тільки в тому випадку, якщо багата суміш має такий склад, який забезпечує її надійне запалення при великій кількості залишкових газів (в такій суміші на 1 кг бензину припадає 8 - 9 кг повітря).
При запуску холодного двигуна сумішоутворення сильно погіршується внаслідок недостатнього розрідження в дифузорі, незначній швидкості повітря і низької температури деталей двигуна. Практично випаровуються лише легкі фракції бензину (близько 10% усієї кількості). Тому для приготування необхідної кількості суміші, здатної і горіти, в циліндри двигуна подається дуже багата суміш (1 - 2 кг повітря на 1 кг бензину). У міру прогріву двигуна після запуску необхідну збагачення горючої суміші зменшується.
Прогрітий двигун запускають без додаткового збагачення горючої суміші внаслідок кращих умов випаровування бензину.