Принцип работы карбюраторного двигателя
Карбюраторный двигатель — это отдельный вид двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с наружным формированием смеси. В карбюраторном двигателе внутреннего сгорания горючая смесь по коллектору проходит в цилиндры двигателя и вырабатывается в карбюраторе.
Карбюратор — конструкция в системе питания двигателей внутреннего сгорания, которая служит для перемешивания бензина с воздухом, образовывает горючую смесь и корректирует ее потребление. На сегодняшний день карбюраторные системы заменяются инжекторными.
Смесь представляет собой пары бензина смешанные с воздухом. Когда она проходит в цилиндры двигателя происходит перемешивание с отработанными газами и образование рабочей смеси, которая в конкретный момент поджигается системой зажигания. Поджигание смеси производится благодаря тому, что бензин поступает в газообразном виде и имеется достаточное количество воздуха для горения.
Карбюраторные двигатели подразделяются на четырехтактные и двухтактные. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя складывается из четырех тактов, они состоят из четырех полуоборотов коленчатого вала; двухтактные же состоят из двух полуоборотов коленчатого вала. Двухтактные двигатели наиболее легкие и получили свое применение в мотоциклах, мотокультиваторах, бензопилах и в других аппаратах.
Двигатели этого типа делятся на два подтипа:
- Атмосферные, где рабочая смесь проходит благодаря разреживанию в цилиндре при вбирающем движении поршня;
- Двигатели с наддувом. В них запуск горючей смеси в цилиндр осуществляется под воздействием давления, которое производится компрессором для расширения мощности двигателя. В различные времена использовались спирт, газ, керосин, бензин, но наиболее используемыми остались бензиновые и газовые двигатели.
Устройство карбюраторного двигателя
Общее устройство наиболее простого карбюратора заключает в себе поплавковую камеру с поплавком, жиклёр с распылителем, диффузор и дроссельную заслонку.
Если рассмотреть строение двигателя Л-12/4, то в блоке имеется четыре цилиндра. Вращение коленвала происходит на трех подшипниках. Центральный подшипник прикреплен к валу втулкой. На передней части вала прикрепляется маховик, который приводит в действие детали механизма и скапливает кинетическую энергию, она нужна для движения коленвала в период подготовительных тактов.
Смазка деталей происходит благодаря разбрызгиванию, шестеренчатый насос помогает началу движения распредвала и подает масло, которое разбрызгивается черпаками, происходит зажигание. Радиатор оснащен вентилятором, который служит для охлаждения воды.
На картере установлен сапун, который снижает давление благодаря выпуску газов.
Также имеется глушитель, который уменьшает шум от выхода отработанных газов. Количество оборотов коленчатого вала в автоматическом режиме устанавливает регулятор.
У двигателей ГАЗ-МК верхний отдел картера сделан из чугуна вместе с устройством цилиндров, которые охвачены водяной рубашкой и перекрыты головкой из чугуна, где и расположены камеры сгорания. Также имеются разъемы для свечей зажигания.
Водяная рубашка подсоединена к системе охлаждения. Низ двигателя затянут стальным поддоном, который выполняет функцию емкости для масла. Также там закреплен масляный насос, который приводит в движение распредвал.
Вращение коленчатого вала происходит также на трех подшипниках. Их вкладыши заполнены баббитом, где имеются смазочные канавки.
Чугунные крышки подшипников прикрепляются к блоку двумя болтами.
Передний сальник коленвала сделан из двух частей и представляет сердечник, который окружен платиной асбеста. Поршни сделаны из алюминия и скреплены шатуном полым стальным пальцем. Маховик прикреплен к коленвалу. Распредвал вращается на трех подшипниках и приводится в движение двумя шестернями.
Клапаны двигателя находятся справа. Система питания включает в себя бензобак, бензопроводы, отстойник, карбюратор и воздушный фильтр.
Бензобак находится выше карбюратора, поэтому топливо поступает самотеком.
Уровень масла в картере определяется специальным щупом. Охлаждение двигателя водяное. Радиатор размещен с задней стороны двигателя, водяной насос — с передней стороны. Вода, которая двигается по трубкам радиатора, остывает при помощи воздушного потока от вентилятора.
Принцип работы карбюраторного двигателя
Принцип действия карбюраторного двигателя относительно простой и складывается из четырех тактов, которые совпадают с движением вверх и вниз в последовательности один за одним:
- Первый такт — впуск; клапан впуска отворяется и в цилиндр доставляется новая смесь от системы питания.
- Второй такт — сжатие; поршень сдавливает горючую смесь в камере сгорания. Все клапаны прикрыты.
- Третий такт — расширение; происходит возгорание сдавленной горючей смеси от свечи зажигания. Смесь сжигается достаточно быстро при неизменном объеме, который соответствует объему самой камеры сжатия. Это основная характерность работы карбюраторного двигателя. При перегорании формируются газы, которые двигают поршень книзу и передают движение коленвалу.
- Четвертый такт — впрыск; коленвал вращается и выбрасывает из цилиндра отработанные газы через приоткрытый клапан выпуска.
На этом один рабочий цикл карбюраторного двигателя заканчивается.
При первом такте клапан впуска уже в открытом виде при подходе поршня и благодаря высокой скорости движения поршня рабочая смесь продвигается к цилиндру и еще какое-то время при поднятии поршня во втором такте.
Искра поджигает рабочую смесь до того, как в цилиндре образуется высокое давление. В четвертом такте клапан выпускает отработанные испарения, чем очищает цилиндр еще до подхода поршня. Однако выход газов не прекращается даже после подхода поршня. Затем происходит запуск новой порции рабочей смеси, которая опять проходит в цилиндр.
Отсюда следует, что в работе между первым и четвертым тактом единовременно открываются клапаны впуска и выпуска, то есть происходит перекрытие клапанов. За момент перекрытия цилиндр очищается и в нем происходит разрежение, которое помогает выгоднее заполнить цилиндр горючей смесью при первом такте.
В таком двигателе происходит наружное образование рабочей смеси с ее сжатием и вынужденным поджиганием. На сегодняшний день как топливо чаще используется бензин, но они могут отлично выполнять свою работу и на газу.
Также популярны дизельные двигатели, где поджигание происходит от сжатия, их принцип работы зависит от нагревания газа при сжатии. Когда сжатие повышается, температура также поднимается. В это время в камеру сгорания через форсунку происходит впрыск топлива, которое поджигается и от полученных газов поршень передвигается. Сгорание топлива происходит после начала движения поршня.
Выше указан принцип работы одноцилиндрового двигателя, но он не способен создать условия непрерывного вращения с одинаковой скоростью. Расширенные газы оказывают действие на коленвал для его 1/4 части оборота, оставшиеся ¾ оборота движения поршня происходят по инерции.
Для ликвидации такой недоработки двигатели делают многоцилиндровыми, что способствует наиболее равномерному вращению и неизменному крутящему моменту.
Характеристики карбюраторного двигателя
Работа двигателя определяется его мощностью, действенным давлением, крутящим моментом, скоростью и частотой вращения коленчатого вала и потребление топлива.
Мощность карбюраторного двигателя, а также его крутящий момент подчиняются скорости вращения коленвала и высоты давления.
Скоростная характеристика карбюраторного двигателя устанавливается наивысшей мощностью, которую реально получить от давления при разной частоте вращения коленвала.
При небольшой скорости движения коленчатого вала давление в цилиндрах невысокое и мощность двигателя, соответственно, тоже небольшая. При ускорении вращения коленвала и давление поднимается, так как горючая смесь сгорает быстрее.
Потребление топлива увеличивается при небольшой частоте вращения коленчатого вала, так как процесс сгорания проходит медленнее, теплоотдача большая, а при увеличении частоты вращения механические и тепловые затраты увеличиваются.
Скоростная характеристика дизельного двигателя определяется при недвижимой рейке топливного насоса, который дает высокую подачу топлива на конкретном режиме скорости и бездымной эксплуатации.
При заведенном двигателе автомобиля количество вращений коленвала меняется. Если беспричинно увеличивается потребление топлива, то происходит это благодаря ухудшению рабочего процесса двигателя.
Управление карбюратором
Как правило, действиями карбюратора руководит водитель автомобиля. На отдельных моделях карбюраторов применялись вспомогательные системы, которые немного автоматизировали управление карбюратором.
Для того чтобы управлять дроссельной заслонкой наиболее часто пользуются педалью газа, которая обуславливает ее подвижность при содействии системы тяг либо тросового привода. Тяга, как правило, лучше, однако механизм привода куда сложнее и сдерживает способность механизма по компоновке подкапотной площади. Привод тягами был популярен до 1970 года, потом стали чаще использоваться тросики из металла.
На старых машинах чаще предполагалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: вручную рычагом либо от ноги, при помощи педали. Если надавливать на педаль, то рычаг не двигается, а если перемещать рычаг, то педаль опускается.
Последующее открытие дросселя можно совершать педалью. Когда педаль опускается — дроссель остается в таком же положении, в котором зафиксировался при управлении рукой. К примеру, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов был размещен рычаг для управления рукой, при его движении можно достичь постоянного функционирования холодного двигателя без действия воздушной заслонки либо применять «постоянный газ». На грузовиках «постоянный газ» применялся для облегчения передвижения задним ходом.
Воздушная заслонка может быть оснащена механическим либо автоматическим приводом. Если привод механический, то водитель закрывает ее при участии рычага. Автоматический привод очень популярен в других странах, а в России не «прижился» из-за своей ненадежности и недолгим сроком службы.
Регулировки карбюратора
Карбюратор — устройство, которое имеет наименьшее количество регулировок, но нуждается в хорошо отлаженной системе. Неорганизованная эксплуатация карбюратора сильно действует на функциональность двигателя в целом. При плохой регулировке карбюратора снижается экономичность двигателя и повышается токсичность отработанного газа.
Подходящие виды регулирования карбюратора:
- “Винт количества” — функционирование на холостом ходу;
- “Винт качества” — насыщенность рабочей смеси (как результат, повышение токсичности выхлопных газов) на холостом ходу.
В период использования нужно прослеживать дееспособность нижеуказанных узлов:
- Действие клапана и схема холостого хода.
- Работа насоса (запаздывание действия, объем и время впрыска бензина).
- Размеренность работы, беспрепятственное движение, возврат пружиной и нужная степень открытия дроссельной заслонки.
- Действие холодного запуска (закрывание воздушной и степень открывания дроссельной и воздушной заслонок)
- Деятельность поплавковой конструкции (необходимое количество топлива в поплавковой камере, непроницаемость клапана).
- Пропускная возможность жиклеров.
На работоспособность карбюратора воздействуют:
- Система регулирования карбюратора.
- Установка пропуска воздуха (воздушный фильтр, обогрев воздуха).
- Система подачи топлива (бензонасос, фильтры, заборники).
- Трубка для слива излишков бензина.
- Непроницаемость впускного канала, который расположен за карбюратором.
- Нарушение клапанного устройства.
- Качество топлива.
Что такое карбюратор? - CrankSHIFT
Карбюратор - это устройство, которое смешивает топливо и воздух вместе и подает смесь во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания. Ранние карбюраторы достигли этого, просто позволяя воздуху проходить по поверхности топлива (то есть бензину), но чаще всего дозированное количество топлива подавалось в воздушный поток.
Карбюрация была доминирующим методом смешивания топлива и воздуха для двигателей внутреннего сгорания до 1980-х годов, когда нормативы выбросов и опасения по поводу эффективности использования топлива привели к тому, что впрыск топлива вступил во владение.Хотя углеводы использовались в Соединенных Штатах, Европе и других развитых странах до середины 1990-х годов, они использовали все более сложные системы контроля для удовлетворения требований по выбросам.
История карбюратора
Различные типы карбюраторов были разработаны рядом пионеров автомобильной промышленности, в том числе немецким инженером Карлом Бенцем, австрийским изобретателем Зигфридом Маркусом, английским полиматом Фредериком В. Ланчестером и другими. Поскольку в первые годы существования автомобиля использовалось очень много различных методов смешивания воздуха и топлива, а ранее в стационарных бензиновых двигателях также использовались карбюраторы, довольно сложно определить, кто «изобрел» это устройство.
Эти ранние углеводы также отличались по своему базовому методу работы от «современных» углеводов, которые доминировали на протяжении большей части 20-го века. Это связано с тем, что исторические конструкции углеводов можно разбить на два основных типа с бесконечной вариацией кавалькады:
- поверхностных карбюраторов
- распылительных карбюраторов
Поверхностный карбюратор
Все ранние конструкции карбюраторов были «поверхностными» углеводами, хотя в этой категории было много разнообразия.Например, Зигфрид Маркус дебютировал так называемый «вращающийся щеточный карбюратор» в 1888 году, а Фредерик Ланчестер представил свой карбюратор фитильного типа в 1897 году. Первый использовал вращающиеся щетки, чтобы выставлять бензин в воздух из впускного отверстия, а последний полагался на одну или больше фитилей, чтобы высосать бензин.
Первый карбюратор, использующий поплавок, был разработан в 1885 году Вильгельмом Майбахом и Готтлибом Даймлером, и Карл Бенц также запатентовал карбюратор типа поплавка примерно в то же время. Тем не менее, эти ранние конструкции были «поверхностными карбюраторами», которые полагались на прохождение воздуха по поверхности топлива, чтобы смешать их.
Большинство поверхностных углеводов полагалось на простое испарение, но другие вызвали проблему. Они были известны как барботирующие или фильтрующие карбюраторы, и они работали путем нагнетания через дно объема топлива. Это приводило к смеси воздуха и топлива над основным объемом топлива, который затем всасывался во впускное отверстие.
Распылитель карбюраторов
Несмотря на то, что различные поверхностные карбюраторы были доминирующими в самые первые годы существования автомобиля, карбюраторы начали распространяться прямо на рубеже 20-го века.Вместо того, чтобы полагаться на испарение, эти карбюраторы фактически распыляли отмеренное количество топлива в воздух, где оно всасывалось во впускной канал. В этих карбюраторах использовались поплавки, подобные более ранним разработкам Maybach и Benz, но они работали на основе принципа Бернулли, а также полагались на эффект Вентури, как и современные конструкции.
Одним заметным подтипом «распылительного карбюратора» является так называемый «карбюратор высокого давления», который впервые появился в 1940-х годах. Несмотря на то, что углеводы под давлением внешне напоминают углеводы, они на самом деле были ранними примерами впрыска топлива.Вместо того, чтобы полагаться на эффект Вентури для отсоса топлива из чаши, углеводы под давлением распыляли топливо под давлением из клапанов способом, который был очень похож на современный топливный инжектор.
Карбураторы становились все более сложными в течение 1980-х и 1990-х годов.
Что означает карбюратор?
Карбюратор - это английское слово, которое происходит от термина «карбюратор», что в переводе с французского означает «карбид». На французском языке «карбюратор» означает просто «соединить (что-то) с углеродом».Точно так же английское слово «карбюратор» технически означает «(для) увеличения содержания углерода (особенно жидкости).
Поскольку воздух - это жидкость, а бензин - это углеводород, карбюратор - это буквально устройство, которое добавляет бензин (углеводород) в воздух (жидкость).
Компоненты карбюратора
Различные типы карбюраторов имеют различные типы компонентов, но современные карбюраторы распылительного типа имеют ряд общих характеристик, в том числе:
- воздуховод (вентури)
- дроссельный клапан
- дроссельной тяги
- силовой клапан или дозирующий / повышающий стержень
- ускорительный насос
- дроссель
- чаша
- поплавок
- регулировочные винты
- и т. Д.
Как работает карбюратор?
Различные типы карбюраторов работают через разные механизмы.Например, углеводы фитильного типа работают, заставляя воздух проходить по поверхности пропитанных газом фитилей, что приводит к испарению бензина в воздух. Однако карбюраторы фитильного типа (и другие виды поверхностных углеводов) более или менее устарели более века назад. Большинство карбюраторов, которые используются транспортными средствами, которые все еще находятся в эксплуатации сегодня, используют распылительный механизм, и все они работают более или менее одинаково.
Современные углеводы полагаются на эффект Вентури, чтобы высосать топливо из чаши.
Основные принципы работы карбюратора
Распылители карбюратора работают по принципу Бернулли, который гласит, что давление воздуха изменяется предсказуемым образом в зависимости от скорости движения воздуха.Это важно, потому что воздушный канал через карбюратор содержит узкую суженную секцию, называемую трубкой Вентури, которая заставляет воздух ускоряться при прохождении. Это участок, где расположены топливные впускные отверстия или «форсунки», а повышенная скорость воздуха вызывает всасывание топлива в трубку Вентури.
Поток воздуха (а не потока газа) через карбюратор контролируется педалью акселератора, которая связана с дроссельной заслонкой внутри карбюратора. Этот клапан закрывает трубку Вентури, когда педаль акселератора не используется, и открывается при нажатии этой педали.Это позволяет дополнительному воздуху проходить через трубку Вентури, которая высасывает больше топлива из чаши и впоследствии обеспечивает больше воздуха и топлива для двигателя для сгорания.
Хотя это описывает основную работу распылительного карбюратора, на практике происходит гораздо больше. Большинство карбюраторов включают дополнительный клапан над трубкой Вентури, называемый дросселем, который действует как вторичный дроссельный клапан. Дроссель остается частично закрытым, когда двигатель холодный, что уменьшает количество воздуха, которое может попасть в карбюратор.В результате получается более богатая воздушно-топливная смесь, поэтому дроссель должен открываться (автоматически или вручную), как только двигатель прогрелся и больше не нуждается в богатой смеси.
Другие компоненты карбюратора также предназначены для воздействия на топливовоздушную смесь при различных типах условий эксплуатации. Например, силовой клапан или дозирующий стержень могут увеличить количество топлива под открытым дросселем, либо реагируя на низкий вакуум в коллекторе, либо на физическое положение дроссельного клапана.
Отказ карбюратора
Некоторые проблемы с углеводами могут быть решены путем регулировки дросселя, смеси или холостого хода, а другие требуют восстановления.
При неисправности карбюратора двигатель при определенных условиях будет работать плохо. Некоторые проблемы с карбюратором приводят к тому, что двигатель не может работать на холостом ходу без посторонней помощи, а другие приводят к различным грубым условиям работы. Наиболее распространенные проблемы связаны с холодным состоянием двигателя, и карбюратор, который плохо работает при холодном двигателе, может нормально работать, когда он теплый, из-за проблем с коксом или другими компонентами.
В некоторых случаях проблемы с карбюратором можно решить, отрегулировав вручную смесь или скорость холостого хода.Для этого смесь (которая может быть либо слишком бедной, либо слишком богатой) обычно можно регулировать, поворачивая один или несколько винтов, которые прикреплены к игольчатым клапанам. Эти винты физически изменяют положение игольчатых клапанов, что позволяет уменьшить количество топлива (в результате чего получается более жидкая смесь) или увеличить (в результате чего получается более богатая смесь) в зависимости от ситуации.
Ремонт карбюратора
Многие проблемы с карбюратором можно решить, выполнив регулировки или выполнив другие исправления, пока карбюратор все еще находится в автомобиле, но другие проблемы можно решить только путем извлечения устройства и его восстановления.Операция восстановления карбюратора обычно включает в себя удаление блока, его разборку и очистку с помощью растворителя, который предназначен специально для этой цели. Несколько внутренних компонентов, уплотнений и других деталей затем заменяются перед сборкой и установкой устройства.
,Существует два основных типа систем впуска топлива в самолетах: карбюраторы, топливные инжекторы. Каждая система имеет свои преимущества и недостатки - вот почему.
Начнем с обзора основных систем.
карбюраторных двигателей
В карбюраторахимеется камера поплавкового типа, в которой топливо собирается и распределяется в систему впуска.
Благодаря использованию эффекта Вентури, когда воздух ускоряется в коллекторе из-за сужения камеры, топливо испаряется и смешивается с воздухом до попадания в двигатель.Объем воздуха, протекающего через систему впуска, является основным средством дозирования топлива. Дроссель контролирует, сколько воздуха поступает в двигатель, а смесь - сколько топлива смешивается с воздухом.
Эта топливно-воздушная смесь затем течет вместе через систему впуска в цилиндры двигателя, где она зажигается свечами зажигания для выработки энергии. С помощью нескольких дополнительных шагов (4 цикла, если быть точным) у вас есть мощность двигателя, и вы готовы к полету.
Двигатели с впрыском топлива
Системы впрыска топлива используют топливный насос для проталкивания топлива через систему дозирования.Затем топливо течет через трубопроводы форсунок к каждому цилиндру.
Системы впрыска топлива работают немного иначе, чем карбюраторные двигатели, потому что в системе дозирования нет воздуха, смешанного с топливом. Серворегулятор измеряет поток воздуха, поступающего в двигатель, и соответственно измеряет количество топлива для правильной смеси.
В цилиндрах каждая топливная форсунка распыляет топливо только снаружи головки блока цилиндров на впускном коллекторе. Это означает, что ваше топливо испаряется и смешивается с воздухом непосредственно перед попаданием в цилиндр.
В двигателях с впрыском топлива часто используется электрический топливный насос в качестве резервного, чтобы гарантировать, что топливо может проталкиваться через систему дозирования, даже если насос с приводом от двигателя выходит из строя. Однако на некоторых самолетах электрический резервный насос сам по себе не обеспечивает достаточного давления для поддержания работы двигателя.
Запуск двигателя
Холодный пуск относительно легок как для карбюраторных двигателей, так и для двигателей с впрыском топлива. При заправке карбюраторного двигателя, возможно, что заправляется только один цилиндр, но это может быть любое количество цилиндров, в зависимости от конструкции вашего двигателя.
В двигателях с впрыском топлива чаще всего сразу заправляют каждый цилиндр, обычно вспомогательным топливным насосом.
Запуск горячего двигателя с впрыском топлива может быть сложным. При парковке самолета с впрыском топлива после полета топливо может испаряться в линиях форсунок. После того, как вы попытаетесь перезапустить горячий двигатель, цилиндры изначально могут не получить нужного количества топлива в смеси для сгорания, потому что она находится в газообразном состоянии.
Для начала вам понадобится процедура горячего старта, а это не всегда легко сделать.
Обледенение Концерны
В карбюраторных двигателях существует риск образования льда карбюратора, что приводит к сотням поломок и аварий двигателя. Лед карбюратора вызван расширением воздуха и испарением топлива в трубке Вентури карбюратора, которые могут охладить окружающую область до уровня ниже нуля.
Удивительно, но вам не нужно летать в условиях обледенения, чтобы получить лед карбюратора. Высокая влажность или видимая влажность, а также температуры от 20 до 70 градусов по Фаренгейту являются наиболее распространенными причинами обледенения карбюратора.
Вы узнаете образование льда из карбюратора по падению оборотов в минуту с винтом с фиксированным шагом или по падению давления в коллекторе с винтом с постоянной скоростью.
Если это произойдет, что вы должны сделать?
В самолетах с карбюратором корректирующее действие заключается в использовании карбюратора. Когда вы включаете нагрев карбюратора, горячий воздух забирается из кожуха выхлопного газа и направляется в карбюратор. Когда поступает горячий воздух, он тает любой образовавшийся лед.
Но это не все хорошие новости. Когда высокая температура карбюратора тает лед и посылает его через ваш двигатель, ваш мотор с кашлем, хрипом и дрожью, пока лед не исчезнет.Слышать не весело, но придерживайтесь этого, потому что со временем все станет лучше. Есть бесчисленное множество отчетов NTSB, в которых пилоты отключили от перегрева с карбонатом , потому что они думали, что ухудшают ситуацию, только чтобы полностью потерять двигатель вскоре после этого. Вы не хотите быть одной из тех статистических данных.
Итак, когда вы выключаете нагрев углеводов? После того, как лед растает, обороты и давление в коллекторе снова возрастут, двигатель будет работать более плавно, и вы сможете отключить нагревание углеводов.
Двигатели с впрыском топлива: различные виды опасности для льда
Если вы управляете самолетом с впрыском топлива, у вас, очевидно, нет риска обледенения карбюратора.Тем не менее, вы можете получить индукционный обледенение или засоренный фильтр. Точно так же, как обледенение, которое может накапливаться на ваших крыльях, вы можете иметь форму льда (от видимой влаги) на вашем впускном или воздушном фильтре.
Почти по всем самолетам есть альтернативный воздухозаборник именно по этой причине.
У карбюраторных и топливных двигателей есть свои плюсы и минусы. Но теперь, когда вы знаете немного больше о разнице между двумя системами, управляете обоими типами и решаете их проблемы, должно быть немного проще.
Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и тесты, которые сделают вас умнее, безопаснее пилота.
,
|
