Процессы смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания

Смесеобразование в карбюраторных двигателях

В карбюраторных двигателях горючая смесь приготовляется в специальном устройстве, называемом карбюратором.

Схема элементарного карбюратора с падающим потоком показана на рис. 16.9.

В поплавковой камере 2 с помощью поплавка 4 и игольчатого клапана 3 поддерживается постоянный уровень топлива.

При работе двигателя вследствие всасывающего действия поршня в диффузоре 6 создается разрежение. Топливо из поплавковой камеры 2 через калиброванное отверстие 1, называемое жиклером, подсасывается к распылителю 5, который распыливает его.

Чтобы предотвратить вытекание топлива из распылителя 5 при неработающем двигателе, его верхняя кромка расположена на 2—3 мм выше уровня топлива в поплавковой камере 2. Последняя бывает балансированной и небалансированной. В первом случае поплавковая камера сообщается с ат;

Рис. 16.9. Элементарный карбюратор:

1 — жиклер; 2 — поплавковая камера; 3 — игольчатый клапан; 4 — поплавок; 5 — распылитель; 6 — диффузор; 7 — дроссельная заслонка; 8 — трубопровод мосферным воздухом через воздухоочиститель, во втором — непосредственно с атмосферным воздухом, как показано на рис. 16.9.

К преимуществам балансированных поплавковых камер относится то, что в них, независимо от сопротивления воздушного фильтра, лучше сбалансирован расход воздуха и бензина и меньше загрязняется камера.

Образовавшаяся в диффузоре 6 горючая смесь по впускному трубопроводу 8 через впускные клапаны направляется в цилиндры двигателя. Испарение топлива и смесеобразование начинаются в диффузоре 6 карбюратора, продолжаются при движении горючей смеси по всасывающему трубопроводу 8 и заканчиваются при сжатии ее в цилиндре. В четырехтактных двигателях этот процесс происходит на протяжении двух ходов поршня, что соответствует 330—340° поворота коленчатого вала. При всасывании и сжатии образуются завихрения, вследствие чего испарившееся топливо хорошо перемешивается с воздухом.

Для лучшего испарения топлива при смесеобразовании горючую смесь иногда подогревают во всасывающем трубопроводе, что обеспечивает экономичное сжигание топлива при небольших коэффициентах избытка воздуха и высокой частоте вращения коленчатого вала.

Количество горючей смеси, поступающей в двигатель, а следовательно, и его мощность регулируют дроссельной заслонкой 7. При большем ее открытии возрастает скорость воздуха в диффузоре 6, увеличиваются разрежение и интенсивность истечения топлива из распылителя 5, а также количество горючей смеси, поступающей в цилиндр.

В зависимости от конструкции двигателя и его нагрузки скорость воздуха в диффузоре колеблется от 50 до 150 м/с. Состав горючей смеси, приготовленной в карбюраторе, характеризуется коэффициентом избытка воздуха а. Горючая смесь при, а = 1 называется нормальной, при, а = 1-=-1,15 — обедненной, при, а > 1,15 — бедной. Работа двигателя от средней до полной нагрузки на обедненной смеси обеспечивает наименьший удельный расход топлива. При, а > 1,3 горючая смесь не воспламеняется из-за недостатка топлива. Горючая смесь с избыточным количеством топлива при, а = 1,00-ИД 5 называется обогащенной, а при, а < 0,8 — богатой. При, а < 0,3 горючая смесь не воспламеняется из-за недостатка воздуха.

При работе на обогащенной смеси обеспечивается наибольшая мощность двигателя вследствие увеличения теплоты сгорания заряда и большей скорости распространения пламени. Однако при работе на этой смеси топливо сгорает не полностью, что приводит к его повышенному удельному расходу.

На обогащенной смеси двигатель должен работать в период пуска, холостого хода и при максимальной мощности.

При работе двигателя с элементарным карбюратором в период пуска, вследствие малого разрежения в диффузоре и расположения уровня топлива в распылителе на 2—3 мм ниже его устья, истечения топлива из распылителя не происходит, и в двигатель поступает чистый воздух (а —? °°). Таким образом, запуск двигателя с элементарным карбюратором невозможен.

Элементарный карбюратор не может обеспечить запуск двигателя и устойчивую работу его на холостом ходу, а также требуемый состав смеси при переходе с одного режима работы на другой. Поэтому его оборудуют устройствами, обеспечивающими получение наивыгоднейшего состава смеси при различных режимах работы двигателя. К таким устройствам относятся компенсационные жиклеры, экономайзеры, ускорительные насосы и т. д.