Устройства системы пуска и прогрева. Пусковое устройство (рис. 31) служит для обогащения смеси при пуске холодного двигателя. Оно представляет собой воздушную заслонку 1, установленную в воздушном патрубке карбюратора, которая в закрытом положении не пропускает воздух в смесительную камеру. Управление воздушной заслонкой осуществляется, как правило, с помощью троса, выведенного в кабину водителя на панель.
При пуске холодного двигателя и полном закрытии воздушной заслонки в диффузоре карбюратора создается большое разрежение. Оно способствует интенсивному вытеканию топлива из распылителя Главного дозирующего устройства, и смесь сильно обогащается. Чтобы предотвратить излишнее обогащение смеси при пуске двигателя, умело подбирают степень закрытия заслонки. Обычно она зависит от температуры двигателя, марки топлива и состояния двигателя.
Увеличение разрежения в смесительной камере карбюратора зависит не только от степени закрытия воздушной заслонки, но и от величины открытия дроссельной заслонки. Самое малое разрежение будет при положении дроссельной заслонки, обеспечивающем холостой ход двигателя. Но для пуска холодного двигателя этого может оказаться недостаточно. Чтобы увеличить разрежение, дроссельную заслонку слегка приоткрывают. Во многих карбюраторах для этого воздушную заслонку соединяют тягами и рычажками с дроссельной заслонкой. Благодаря такой связи при полном закрытии воздушной заслонки будет обеспечиваться открытие дроссельной заслонки на некоторый угол. Обычно для каждого типа карбюратора величина открытия дроссельной заслонки подбирается заводом-изготовителем и изменять ее при эксплуатации не рекомендуется.
Рис. 31. Схема пускового устройства карбюратора:
1 — воздушная заслонка; 2— пружина клапана; 3— предохранительный клапан; 4 — дроссельная заслонка.
Как только произойдет пуск холодного двигателя при полностью закрытой воздушной заслонке, смесь может очень сильно обогатиться. Поэтому воздушную заслонку рекомендуется приоткрывать сразу после начала работы двигателя. Если водитель не успевает сделать это в начальный момент работы двигателя, уменьшение разрежения в карбюраторе происходит автоматически благодаря срабатыванию предохранительного клапана 3, который установлен на воздушной заслонке и удерживается в закрытом положении пружиной 2.
При значительном увеличении разрежения и возрастания давления воздуха на заслонку пружина предохранительного клапана сжимается и воздух проходит в смесительную камеру. Сам клапан в это время начинает издавать характерный шум, сигнализируя о необходимости ручного открытия воздушной заслонки.
В некоторых карбюраторах для исключения излишнего переобогащения горючей смеси при увеличении открытия дроссельной заслонки во время прогрева воздушную заслонку устанавливают несимметрично относительно потока воздуха. Под действием разности давлений потока воздуха на обе части такой заслонки она стремится открыться, уменьшая обогащение смеси.
Приготовление горючей смеси при пуске двигателя основано на использовании пусковых фракций бензина. Их количество в бензине невелико и составляет не более 10 % общего его расхода. С понижением температуры окружающего воздуха, условия испарения бензина во впускном тракте заметно ухудшаются и 90—95 % топлива оседает в виде топливных продуктов (ТП) на стенках впускного тракта, карбюратора и камеры сгорания двигателя. Одновременно с появлением первых вспышек ТП достигает цилиндра и практически полностью испаряется. Заметное переобогащение горючей смеси в период пуска сопровождается повышенным содержанием СmНnв ОГ.
Эффективность процесса пуска холодного двигателя оценивают по величине и характеру изменения различных ВВ. Характерной особенностью режимов пуска является высокий уровень концентраций СmНnв ОГ. После 10 циклов содержание СmНnдостигает 35 000 ppm (3,5 %) и более, а затем оно резко сокращается, достигая постоянного значения после 40—50 циклов. Повышенное содержание кислорода в ОГ при первых циклах после пуска холодного двигателя является следствием большого коэффициента а и неполного сгорания горючей смеси. Основные причины перебоев воспламенения рабочей смеси связаны с ее переобогащением и неоптимальным углом опережения зажигания.
Подача дополнительной части топлива пусковой системой во время первых 2—3 рабочих циклов является достаточной для создания горючей смеси нормального состава (α = 1) для 12—15 рабочих циклов двигателя.
Первые рабочие циклы происходят в диапазоне изменения α от 1, 75 до 1,0. Для обеспечения воспламенения горючей смеси при первых циклах целесообразно подавать в цилиндры относительно бедную горючую смесь, так как в начальный период пуска в камере сгорания количество остаточных газов незначительно, а коэффициент наполнения горючей смесью достигает значительной величины. Содержание СО в ОГ при пуске по мере обеднения горючей смеси снижается. Содержание NОх из-за невысокой температуры в цилиндре при пуске также незначительно.
Пусковая характеристика является одним из важнейших параметров карбюратора. Она представляет собой зависимость массового расхода топлива от массового расхода воздуха, поступающего в карбюратор при закрытой воздушной заслонке.
Характер протекания процессов пуска и прогрева холодного двигателя зависит от внешних условий. В условиях низких температур они имеют ряд особенностей. Во время пуска двигателя частота вpaщения коленчатого вала составляет лишь 50—75 мин-1. Поэтому скорость потока воздуха во впускном трубопроводе в 8—10 раз меньше, чем на режимах холостого хода, когда частота вращения 800 — 1000 мин-1. Понижение температуры окружающего воздуха, отсутствие подогрева и плохое распыливание топлива заметно ухудшают условия его испарения. В результате этого 90—95 % топлива не испаряется и оседает на стенках ВТ и цилиндров в виде жидкой пленки. В результате образующаяся горючая смесь чрезвычайно обедняется, и пуск двигателя затруднен. Поэтому для обеспечения холодного пуска необходимо подавать обогащенную смесь с α =0,04-0,05 (хотя предел воспламенения горючей смеси наступает при α =0,5), так как в этом случаев цилиндры двигателя поступают лишь легкие фракции бензина, а остальная его часть выбрасывается вместе с ОГ в глушитель.
В общем виде пусковая система представляет собой воздушную заслонку с приводом, конструктивное выполнение которого является критерием для их классификации. По типу привода пусковые системы можно разделить на четыре группы: воздушная заслонка с ручным приводом, полуавтоматическая воздушная заслонка, автоматическая воздушная заслонка и специальный пусковой карбюратор.
До недавнего времени наибольшее распространение получали механические пусковые устройства в виде воздушной заслонки, снабженной подпружиненным тарельчатым клапаном и системой рычагов, обеспечивающих приоткрытие дроссельной заслонки при закрытой воздушной заслонке. Подобные конструкции пусковых систем пока еще находятся в эксплуатации.
Воздушную заслонку 4 (рис. 32) размещают эксцентрично во входном патрубке 3 первичной камеры карбюратора. Для предотвращения переобогащения горючей смеси при полностью закрытой воздушной заслонке в ней предусмотрен тарельчатый клапан 1 с пружиной 2, открывающийся автоматически под действием перепада давлений и обеспечивающий перепуск воздуха через отверстия в заслонке во впускной тракт.
Воздушная заслонка кинематически связана с дроссельной заслонкой 8 первичной камеры с помощью рычага 5 привода воздушной заслонки, тяги 6, связанной с двуплечим рычагом 7 привода дроссельной заслонки, и рычага 9 привода дроссельной заслонки, связанной с педалью управления карбюратором. Следует отметить, что при полностью закрытой воздушной заслонке дроссельная должна быть приоткрыта на определенный угол. Необходимый угол обеспечивают с помощью регулировочного винта, установленного на корпусе смесительной камеры.
Обогащение горючей смеси при пуске холодного двигателя или его прогреве достигается путем полного закрытия воздушной заслонки. В этом случае разрежение в диффузоре резко возрастает, увеличивая количество топлива, вытекающего через распылитель. Разрежение в диффузоре можно регулировать изменением силы натяжения пружины 2 клапана 1 пускового устройства.
При закрытой воздушной заслонке доступ воздуха в главный воздушный канал прекращается, что приводит к резкому повышению в нем разрежения и, как следствие, к значительному переобогащению горючей смеси. При перепуске воздуха через клапан 1 постигаются уменьшение разрежения в главном воздушном канале и увеличение поступления воздуха в него. Горючая смесь становится более пригодной к воспламенению. После пуска двигателя в первый момент водитель должен приоткрыть воздушную заслонку, иначе может произойти забрызгивание свечей топливом, а затем и остановка двигателя. По мере прогрева двигателя воздушную заслонку необходимо постепенно открывать, а затем необходимо открыть ее полностью.
Рис. 32. Механическое пусковое устройство
Рассмотренная конструкция, хотя и обеспечивает пуск холодного двигателя, но лишь частично исправляет пусковую характеристику и не исключает значительное переобогащение горючей смеси.
Для устранения указанных недостатков последние модели карбюраторов оснащают преимущественно полуавтоматическими пусковыми устройствами, обеспечивающими эффективное управление процессами топливоподачи на режимах пуска и прогрева холодного двигателя. В качестве исполнительного механизма в таких пусковых устройствах используют диафрагменный механизм, автоматически приоткрывающий воздушную заслонку на определенный угол после пуска двигателя.
В отечественной практике пусковые устройства с полуавтоматическими системами управления воздушной заслонкой (рис. 33) впервые были применены на карбюраторах автомобилей ВАЗ-2101 и ВАЗ-2103.
Пусковое устройство содержит воздушную заслонку 2, размещенную во входном патрубке 1 первичной камеры, дроссельную заслонку 15 и диафрагменный механизм. Последний содержит корпус 7 и крышку 9, разделенные между собой мембраной 8 с образованием подмембранной 13 и надмембранной 12 полостей. В крышке 9 размещены регулировочный винт 10 и пружина 11, опирающаяся на тарелку мембраны 8, кинематически связанную через шток 6, тягу 4 и рычаг 3 привода с воздушной заслонкой 2. Надмембранная полость 12 через жиклер 5 и канал 14 соединена с задроссельным пространством 16 карбюратора.
Рис. 33. Полуавтоматическое пусковое устройство
Перед пуском холодного двигателя воздушная заслонка 2 закрывается. (Подкачивать топливо УН в карбюраторах с такими устройствами крайне нежелательно. Это особенно важно в случае засорения дренажного канала во впускном трубопроводе.) В момент пуска двигателя в задроссельном пространстве 16 разрежение резко возрастает и передается по каналу 14 через жиклер 5 в надмембранную полость 12. Под действием разрежения мембрана 8 прогибается, и ее тарелка доходит до винта 10, перемещая при этом тягу 4 через шток 6. Воздушная заслонка 2 под, действием рычага 3 поворачивается в результате на определенный угол.
Дальнейшим шагом в развитии конструкции карбюратора явилось создание автоматических систем управления пуском и прогревом холодного двигателя (рис. 34). Такие системы были использованы в некоторых модификациях карбюраторов типа «Озон», маркируемых индексами ВАЗ-2105 и ВАЗ-2107. Это устройство отличается от полуавтоматического наличием термосилового элемента, снабженного температурным датчиком 12 с твердым наполнителем по аналогии с датчиком термостата системы охлаждения двигателя.
После пуска холодного двигателя разрежение из задроссельного пространства по каналу 18 передается в наддиафрагменную полость 14, воздействует на диафрагму 15 и через тягу 16 и рычаг 5 приоткрывает воздушную заслонку 4, размещенную на оси 7. Одновременно с этим дроссельная заслонка 1 через рычаги 3 и 2 при полностью закрытой воздушной заслонке 4 несколько приоткрывается. Подвод и отвод жидкости из системы охлаждения осуществляются через входной и выходной штуцеры 13 и 11 соответственно. Температурный датчик 12 нагревается и расширяется, преодолевает усилие пружины 9, размещенной в корпусе 10, и через шток 8, рычаги 6 и 5 обеспечивает дополнительное открывание воздушной заслонки 4. Промежуточное положение воздушной заслонки 4 обеспечивается с помощью телескопической тяги 17, снабженной пружиной.
Рис. 34. Автоматическая система пуска и прогрева
Параметры открытия воздушной заслонки определяются подбором характеристик температурного датчика. Однако из-за недостаточной надежности работы автоматические системы холодного пуска двигателя в отечественных карбюраторах не получили широкого применения.
Система пуска карбюраторов ДААЗ-21081 и -1111 (рис. 35) применяется на автомобилях соответственно ЗАЗ-1102 «Таврия» и ВАЗ-1111 «Ока». Система пуска снабжена рычагом с тремя рабочими профилями.
Наружная кромка 12 рычага 6 управления воздушной заслонкой 8 воздействует через регулировочный винт 15 на рычаг 16 управления дроссельными заслонками 17 и обеспечивает эффективный запуск холодного двигателя. Внутренняя 7 и внешняя 9 поверхности рычага 6 воздействуют на рычаг 10 воздушной заслонки 8 и обеспечивают ее открывание при промежуточных положениях рычага 6 на определенный угол. На корпусе закреплен шарнир для фиксации тросика 13 управления воздушной заслонкой, причем ось воздушной заслонки 8 смещена относительно оси горловины воздушного патрубка, поэтому после пуска она может приоткрываться на определенный угол. При пуске двигателя разрежение из задроссельного пространства через жиклер 2 воздействует на мембрану 1, нагруженную пружиной 4, и через шток 5, преодолевая усилие пружины 11, приоткрывает воздушную заслонку 8 на определенный угол. Регулировочный винт 3 позволяет регулировать величину приоткрывания воздушной заслонки. Максимальная величина приоткрывания воздушной заслонки определяется положением рычага 6 и шириной его паза 7.
Аналогичные полуавтоматические пусковые устройства применяют на карбюраторах типа «Солекс», устанавливаемых с 1988 г. на двигателях ВАЗ-2105, -2108, -2109, МеМЗ-245, УЗАМ-331. Карбюраторы К-126ГМ, -151, -156, разработанные «ПеКАР» для двигателей ЗМЗ-402.10, — 4021.10, -4022.10, оснащены устройствами пуска и прогрева полуавтоматического типа.
Карбюратор К-151 снабжен воздушной заслонкой, системой рычагов и мембранным механизмом управления воздушной заслонкой. В воздушной заслонке отсутствует клапан перепуска воздуха.
Воздушная заслонка с полуавтоматическим приводом содержит диафрагменный механизм (пневмокорректор) и привод, представляющий собой систему кинематически связанных между собой рычагов.
Закрытие воздушной заслонки перед пуском холодного двигателя проводится водителем при помощи ручного привода.
Карбюраторы типа К-151 также оснащены устройствами пуска и прогрева полуавтоматического типа. Система пуска карбюратора К-151 (рис. 36) содержит пневмокорректор, воздушную 20 и дроссельную 25 заслонки.
Рис. 36. Пусковое устройство карбюратора К-151
Пневмокорректор 6 снабжен мембраной 7, размещенной с образованием надмембранной и подмембранной полостей, сообщенных соответственно через жиклер с атмосферой и через жиклер 8 и соединительный канал 27 с задроссельным пространством. Мембрана 7 со стороны подмембранной полости нагружена пружиной 5. Воздушная заслонка 20 размещена асимметрично в крышке 21 карбюратора. На ее оси размещен секторный рычаг 17 и рычаг 16 воздушной заслонки, кинематически связанный через двуплечий (промежуточный) рычаг 11, снабженный стяжным болтом 13, и тягу 10 с жестким центром мембраны 7, а через секторный рычаг 19 и тягу 18 с уплотнительным элементом с профильным рычагом 2, снабженным упором со штифтом 3. Резьбовая часть 22 тяги 18, связанной с рычагом 19, применялась на карбюраторах первых выпусков.
Между рычагом 16 на переднем конце воздушной оси и выступом 14 рычага образован регулировочный зазор А. Профильный рычаг 2 через винт 1 с роликом связан с дроссельной заслонкой 25. Минимальное ее открытие регулируют с помощью упорного винта 23, снабженного пружиной 24, размещенной на корпусе 26.
Натяжение пусковой пружины 12 регулируют с помощью рычага 9. В момент пуска холодного двигателя пневмокорректор под действием разрежения работающего двигателя автоматически приоткрывает воздушную заслонку 20 на необходимую величину угла, обеспечивая устойчивую его работу при прогреве.
При появлении разрежения в диафрагменном механизме в период пуска диафрагма 7 и ее шток перемещаются вниз, поворачивая связанный со штоком составной двуплечий рычаг 11 против часовой стрелки. При этом усик 15 на правом плече рычага контактирует с нижним (левым) плечом рычага 16 на оси воздушной заслонки, приоткрывая ее на определенный угол и обеспечивая снижение степени обогащения горючей смеси в заключительной стадии пуска.
Привод воздушной заслонки содержит рукоятку, закрепленную на щитке управления и связанную с рычагом 4. Управление воздушной заслонкой осуществляется с помощью ручки и тяги с места водителя. Когда рукоятка находится в исходном положении, т. е. прижата к панели приборов, воздушная заслонка должна быть полностью открыта.
В момент пуска двигателя пневмокорректор под действием разрежения, созданного работающим двигателем за карбюратором, автоматически приоткрывает воздушную заслонку на необходимый угол, обеспечивая устойчивую работу двигателя при его прогреве.
Карбюратор К-126ГМ снабжен воздушной заслонкой, расположенной эксцентрично во впускном патрубке, и системой рычагов и приводом.
Карбюраторы Автомобильные — Солекс, Озон.
Пособие по ремонту и обслуживанию автомобильных карбюраторов марки — Озон и Солекс. В каждом руководстве изложены принципы работы основных систем карбюратора, описана конструкция карбюраторов семейства «Солекс» и «Озон». Подробно рассмотрены возможные неисправности, их причины и способы устранения. Процессы регулировки, ремонта и доработки карбюраторов проиллюстрированы и снабжены подробными комментариями.
Инструкции по ремонту карбюраторов предназначены для водителей, желающих самостоятельно обслуживать и ремонтировать автомобили с двигателями, оборудованными карбюраторы марки «Солекс» и «Озон».