Карбюраторы двигателей грузовых автомобилей

На двигателях грузовых автомобилей семейства ЗИЛ, УРАЛ и многих других устанавливают карбюраторы К-88 AM и К-89 АЕ. Эти карбюраторы по принципу действия их узлов не имеют существенных отличий и конструктивно отличаются лишь размерами основных жиклеров и диффузоров.

Рис.7.З.Схема карбюратора К-88АМ

Карбюратор К-88 AM (рис. 7.3) имеет две смесительные камеры, каждая из которых предназначена для питания одного ряда цилиндров. Карбюратор состоит из четырех основных частей: корпуса 10 воздушной горловины, корпуса 6 поплавковой камеры и диффузоров, корпуса 51 смесительных камер и пнев-моинерционного ограничителя 42 максимальной частоты вращения коленчатого вала. Для балансировки карбюратора служит канал 28, соединяющий воздушную горловину с поплавковой камерой 55, в результате чего в них уравновешивается давление и устраняется влияние загрязнения воздухоочистителя на состав горючей смеси. Если поплавковая камера не сбалансирована, т.е. сообщается непосредственно с атмосферой, то при увеличении сопротивления воздухоочистителя в результате его загрязнения возрастает разряжение в диффузоре, и горючая смесь значительно обогащается.

Поддержание необходимого состава обедненной горючей смеси в карбюраторе достигается торможением топлива воздухом. Для этой цели смесительные камеры имеют самостоятельные главные дозирующие устройства с входящими в них воздушными жиклерами 19, а также малым 21 и большим 62 диффузорами, улучшающими процесс смесеобразования в результате повышения в них скорости воздуха, каждая смесительная камера имеет самостоятельную систему холостого хода с питанием из колодцев 57 жиклеров 61 полной мощности. Общими для обеих камер карбюратора является горловина с воздушной заслонкой 23 и сетчатым фильтром 32, поплавковая камера 55 с поплавком 31 и запорным клапаном 33, экономайзер 1 и ускорительный насос 5 с форсункой 26. В обеих смесительных камерах дроссельные заслонки 63 закреплены на одной оси 68 и открываются одновременно.

Управление дроссельными заслонками 63 осуществляется из кабины водителя педалью 6 (рис. 7.1) или рукояткой 5, а управление воздушной заслонкой - с помощью рукоятки 4. Обе смесительные камеры карбюратора работают одновременно и их процессы смесеобразования одинаковы, поэтому работу карбюратора рассмотрим на примере работы одной из смесительных камер.

При пуске и прогреве двигателя воздушную заслонку 23 (рис.7.3) закрывают, а так как она конструктивно через систему тяг связана с осью 68 дроссельной заслонки 63, то последняя несколько приоткрывается и в результате этого в смесительной камере создается разряжение, что обеспечивает обогащение горючей смеси в результате интенсивного истечения топлива из кольцевой щели 20 малого диффузора 21 и эмульсии из отверстий 59 и 60 канала 30 холостого хода. Наряду с этим обогащение горючей смеси происходит и из-за нескольких нажатий на педаль дроссельной заслонки, в результате чего поршень 7 ускорительного насоса перемещается вниз и дополнительно через форсунку 26 впрыскивает топливо в малый диффузор 21.

В момент начала работы двигателя в случае несвоевременного открытия воздушной заслонки 23 под действием разности давлений открывается предохранительный клапан 22, что предотвращает сильное обогащение горючей смеси.

При малой частоте вращения коленчатого вала на режиме холостого хода дроссельная заслонка 63 прикрыта, поэтому разряжение в диффузоре недостаточно для истечения топлива.

Максимальное разряжение создается за дроссельной заслонкой, которое передается через отверстие 60 и 59 в эмульсионный канал 30 и к жиклеру 16 холостого хода. Под действием этого разряжения топливо из поплавковой камеры 55 через главный жиклер 56 и колодец 57 жиклера полной мощности поступает в колодец 17, а затем к жиклеру 16 холостого хода. При этом необходимый для образования эмульсии воздух поступает из воздушной горловины через верхнее отверстие жиклера 16 холостого хода, а также из воздушного жиклера 19 и жиклера 61 полной мощности.

Образовавшаяся богатая горючая смесь движется по каналу 30,. в конце которого к ней дополнительно подсасывается воздух из верхнего щелевидного отверстия 59, и через нижнее отверстие 60 эмульсия поступает в пространство смесительной камеры за дроссельной заслонкой и далее в цилиндры двигателя.

По мере открывания дроссельной заслонки увеличивается разряжение у верхнего отверстия 59 и эмульсия начинает поступать из обоих отверстий. Этим достигается плавный переход двигателя от работы на режиме холостого хода к работе под нагрузкой, которая обеспечивается главной дозирующей системой.

При работе двигателя на холостом ходу качество горючей смеси регулируют винтом 58, а частоту вращения коленчатого вала - ввернутым в корпус привода карбюратора упорным винтом, изменяющим степень прикрытия дроссельной заслонки.

При малых и средних нагрузках двигателя переход от режима холостого хода к режиму частичных нагрузок происходит по мере открытия дроссельной заслонки. При этом система холостого хода плавно прекращает подачу эмульсии, а так как разряжение и скорость воздуха в диффузорах возрастают, то в работу вступает главная дозирующая система, к топливу, поступающему из поплавковой камеры через главный жиклер 56 и жиклер 61 полной мощности, подмешивается воздух из воздушного жиклера 19. Образовавшаяся при этом эмульсия поступает в кольцевую щель 20 малого диффузора 21. С увеличением разряжения в малом диффузоре компенсация состава горючей смеси достигается поступлением дополнительного воздуха из жиклера 16 холостого хода, в результате чего уменьшается разряжение около жиклера 61 полной мощности и в колодце 57. Таким образом, воздух, поступающий через воздушные жиклеры 19 и 16, тормозит истечение топлива из главного жиклера 56, и горючая смесь обедняется до необходимого состава.

При больших нагрузках двигателя обогащение горючей смеси осуществляется экономайзером 1 с механическим приводом, состоящим из кинематически связанных рычага 69 и штока 8, на конце которого закреплена планка 11. При открытии дроссельной заслонки 63 более чем, на 85% планка 11 перемещается вниз и через направляющую 15 и пружину 14 нажимает на шток 13, который, воздействуя на толкатель 3, открывает шариковый клапан 2 экономайзера и дополнительное количество топлива поступает по каналу 64 к жиклеру 61 полной мощности. В результате этого происходит обогащение горючей смеси и двигатель развивает полную мощность.

При резком открытии дроссельных заслонок (режим ускорения) кратковременное обогащение горючей смеси происходит в результате подачи дополнительного топлива из колодца ускорительного насоса 5, а также резервного топлива, находящегося в колодце 57 над жиклером 61. Резкое открытие дроссельной заслонки сопровождается быстрым перемещением штока 8 и планки 11 вниз. При этом давление под поршнем 7 возрастает, обратный шариковый клапан 4 закрывается, а топливо по каналу 67 через игольчатый клапан 66 поступает в колодец 65 форсунки 26. Затем через жиклер 27 форсунки топливо подается в смесительную полость 25, где оно смешивается с воздухом и в виде тонких струй впрыскивается через распылитель 24 в смесительную камеру для обогащения горючей смеси.

Связь поршня 7 с планкой 11 осуществляется через шток 9 и пружину 12, которая необходима для обеспечения затяжного впрыскивания топлива. Установка нагнетательного игольчатого клапана 66 исключает возможность поступления воздуха под поршень 7 при его быстром подъеме, а также устраняет подсасывание топлива из колодца ускорительного насоса на средних и больших нагрузках двигателя при постоянном положении дроссельной заслонки.

Пневмоинерционный ограничитель 42 (рис. 7.3) максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя состоит из центробежного датчика инерционного типа и исполнительного механизма с вакуумно-диафрагменным приводом на ось дроссельных заслонок.

Центробежный датчик установлен на крышке распределительных шестерен. В корпусе 35 датчика, закрытом пластмассовой крышкой, установлен ротор 40, вал 38 которого в передней части уплотнен сальником.

На этом же конце вала имеется паз для концевого выступа узла привода ротора от распределительного вала (рис. 4.1). Пустотелый конец вала ротора вращается в металлокерамичес-кой втулке, смазка к которой поступает от фитиля, пропитанного маслом. на конце которого закреплена планка 11. При открытии дроссельной заслонки 63 более чем, на 85% планка 11 перемещается вниз и через направляющую 15 и пружину 14 нажимает на шток 13, который, воздействуя на толкатель 3, открывает шариковый клапан 2 экономайзера и дополнительное количество топлива поступает по каналу 64 к жиклеру 61 полной мощности. В результате этого происходит обогащение горючей смеси и двигатель развивает полную мощность.

На этом же конце вала имеется паз для концевого выступа узла привода ротора от распределительного вала (рис. 4.1). Пустотелый конец вала ротора вращается в металлокерамической втулке, смазка к которой поступает от фитиля, пропитанного маслом.

В результате прикрытия дроссельных заслонок уменьшается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и обеспечивается поддержание максимальной частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах (3100-3200 об/мин).

7.4. Приборы топливоподачи и очистки воздуха

Топливный бак. На автомобиле может быть установлен один или несколько топливных баков, являющихся резервуарами для хранения топлива. Емкость топливного бака должна обеспечивать пробег автомобиля без дозаправки в пределах 400-600 км. Форма топливного бака, особенности конструкции его заливной горловины и способ крепления зависят от места установки бака на автомобиле. В остальном конструкции топливных баков различных автомобилей сходны.

Они состоят из двух штампованных половин (рис. 7.1), сваренных между собой; внутри бака имеются перегородки, которые повышают его жёсткость и уменьшают гидравлические удары при резких перемещениях топлива. Уровень топлива в баке определяется с помощью указателя 8, установленного на щитке приборов и датчика 9, расположенного в гнезде бака.

Заливная горловина 11 топливного бака имеет сетчатый фильтр и герметично закрывается крышкой, в которую для уменьшения потерь топлива вследствие испарения встроены два автоматических клапана, сообщающие полость бака с атмосферой для выравнивания давления в нем.

Топливные фильтры. Для очистки топлива от механических примесей и воды применяются топливные фильтра (рис. 7.4). На пути от бака к карбюратору топливо очищается сетчатыми фильтрами бака, топливного насоса и карбюратора. Кроме того, между баком и топливным насосом устанавливают фильтр - отстойник щелевого типа, а между карбюратором и топливным насосом - фильтр тонкой очистки топлива. Такая тщательная очистка топлива необходима потому, что даже самые небольшие механические примеси и вода нарушают работу карбюратора.

Фильтр грубой очистки топлива (рис. 7.4, а) имеет фильтрующий элемент 5, состоящий из тонких пластин 8 с отверстиями 7 и штампованными выступами 6. В собранном фильтрующем элементе из-за наличия выступов образуются щелевые зазоры, в которых задерживаются и выпадают в отстой механические примеси с размером частиц свыше 0,05 мм. Топливо поступает в корпус 3 фильтра через отверстие 4 и, пройдя фильтрующий элемент 5, выходит из корпуса через отверстие.

В металлическом стакане 1 из топлива отстаивается вода, которая вместе с механическими примесями спускается через отверстие, закрываемое пробкой 9.

Рис.7.4.Топливные фильтры: а-грубой очистки; б и в-тонкой очистки

Фильтр тонкой очистки (рис. 7.4, б) в значительной мере способствует безотказной работе смеседозирующих систем карбюратора и особенно жиклеров, имеющих отверстия с малым проходным сечением. Топливо через впускное отверстие 12 подается в стеклянный или пластмассовый стакан-отстойник 14, прижимаемый к корпусу 11 скобой 15. Из стакана топливо поступает в пористый керамический элемент 13, где оно подвергается тонкой очистке, и затем через выходное отверстие 10 подается к карбюратору. Фильтры подобной конструкции установлены на большинстве карбюраторных грузовых автомобилях, в том числе и на ЗИЛ-131.

Топливный насос. Для принудительной подачи топлива к карбюратору служит топливный насос. На двигателе автомобиля ЗИЛ-131 насос приводится в действие от эксцентрика распределительного вала через штангу. Наибольшее распространение получили мембранные или диафрагменные насосы, отличающиеся хорошей работоспособностью

Рис.7.З.Мембранный топливный насос:

а-разрез насоса; б-механизм ручной подкачки

Насос (рис. 7.5, а) Б-10 двигателя ЗИЛ-131 состоит из трех основных частей: корпуса 2, клапанной головки 7 и крышки 10. В корпусе насоса установлены коромысло 17, нагнетательная пружина 4 и валик 14 рычага 1 ручной подкачки топлива. В головке 7 встроены три выпускных клапана 13 и три впускных клапана 8, над которыми расположен сетчатый фильтр 9. Крышка 10 имеет перегородку 11, разделяющую впускную "А" и нагнетательную "Б" полости насоса. Между клапанной головкой 7 и корпусом 2 зажата многослойная лакотканевая мембрана (диафрагма) 6, закрепленная на штоке 5, нижний конец которого через шайбу соединен с внутренним вильчатым плечом коромысла 17, а его наружное плечо пружиной 15 постоянно прижимается к штанге 18 привода насоса. Работает насос следующим образом. При набегании выступа эксцентрика 19 на штангу 18 коромысло 17, поворачиваясь на оси 16, своим вильчатым плечом опускает шток с мембраной вниз, преодолевая сопротивление пружины 4. При этом в полости над мембраной создается разряжение, под действием которого открываются впускные клапаны 8, и топливо из бака поступает во впускную полость "А" крышки 10, откуда, пройдя сетчатый фильтр 9, заполняет пространство над мембраной (диафрагмой). При сбегании выступа эксцентрика 19 из-под штанги 18 под действием пружины 4 шток 5 вместе с мембраной поднимается вверх, при этом под давлением топлива, находящегося над мембраной, впускные клапаны 8 закрываются, а выпускные 13 открываются, и топливо подается в

нагнетательную полость "Б". Отсюда оно через отверстие штуцера 12 поступает по топливопроводу к карбюратору.

Рис. 7.6. Общий вид и устройство насоса Б-10:

1-крышка; 2-штуцер для отвода топлива; 3-выпускной клапан; 4-головка насоса; 5-диафрагма; 6-возвратная пружина коромысла; 7-коромысло; 8-рычаг для ручной подкачки топлива; 9-опорная шайба; 10-толкатель; 11-пружина диафрагмы; 12-корпус; 13-впускной клапан; 14-резиновая прокладка; 15-сетчатый фильтр; 16-штуцер для ввода топлива; 17-шланг вентиляции насоса; 18-соединительные винты

В том случае, если расход топлива через дозирующие системы карбюратора мал и запорный клапан, поплавковой камеры закрыт, насос работает вхолостую. Последнее объясняется тем, что топливо, находящееся над мембраной, не позволяет ей перемещаться вверх, при этом пружина 4 сжата, а шток 5 находится в нижнем положении, что позволяет вильчатому плечу коромысла свободно качаться до тех пор, пока не откроется запорный клапан поплавковой камеры.

Общий вид и устройство насоса Б-10 показано на рис. 7. 6.

Воздушный фильтр (рис.7.7) пеномасляный, инерционный, с трехступенчатой очисткой воздуха и специальным патрубком отбора воздуха в компрессор устанавливается на автомобилях ЗИЛ-131. Он состоит из следующих основных частей: корпуса 8, пеномаслоудерживающей набивки 9, дросселирующей кассеты 12 из капронового волокна, отражателя 15, масляной ванны 16. Для уплотнения корпуса с масляной ванной установлена прокладка 13.

Рис.7.7.Воздушный фильтр:

1-зона над отражателем; 2-зона над уровнем масла; 3-отверстия; 4-трос; 5-окно; 6-рычаг; 7'-центральная трубка; 8-корпус; 9-набивка; 10-кронш-тейн; 11-болт крепления стойки; 12-дросселирующая кассета из капронового волокна; 13-резиновая прокладка; 14-пружина; 15-отражатель; 16-масляная ванна; 17-стойка; 18-центральное отверстие; 19-эжектор;20-полость масляной ванны; 21-входная труба вентиляции распределителя зажигания; 22-резиновый шланг; 23-выходная трубка вентиляции распределителя зажигания; 24-карбюратор; 25-трубка вентиляции топливного насоса

Дросселирующая кассета 12 свободно вставляется в фигурные пазы корпуса фильтра и небольшим поворотом по окружности закрепляется в нем. Для предотвращения самопроизвольного вывинчивания кассета удерживается пружинами 14, расположенными, на отражателе 15.

Масляную ванну 16 с отражателем 15 крепят к корпусу 8 двумя тросами 4, закрепленными на корпусе фильтра и в рычаге 6, что облегчает снятие этой ванны. Воздушный фильтр крепят кронштейнами 10, которые надевают на цилиндрические стойки, после чего затягивают болтами 11. Воздушный фильтр соединен с карбюратором и компрессором шлангами. Воздух под действием разряжения, создаваемого двигателем, поступает в центральную трубку 7 и, двигаясь вниз, соприкасается с маслом; при этом происходит первая инерционная очистка воздуха от наиболее крупных частиц пыли. Масло под действием напора воздуха движется от центра отражателя 15 к отверстиям 3 и частично попадает в дросселирующую кассету 12 и пеномаслоудерживающую набивку 9, причем часть масла через отверстие 3 стекает в полость 20 масляной ванны 16. В свою очередь, масло фонтанирует из полости 20 через центральное отверстие 18 за счет разности уровней масла в полости 20 и зоне 1 над отражателем и, двигаясь по отражателю 15, смывает с него пыль.

Масло, попавшее в дросселирующую кассету 12 и в пеномаслоудерживающую набивку 10, сильно вспенивается. Вспененное масло и фильтрующие набивки обеспечивают очистку воздуха от более мелких частиц пыли.

Поток воздуха удерживает масло в набивке 9 и кассете 12. Так как масло непрерывно попадает в пеномаслоудерживающие набивки, то излишки его, по стенкам набивок стекают вниз и часть его через отверстие 3 попадает в полость масляной ванны.

Во время прохождения воздуха над отражателем в зоне 2 создается разряжение, вследствие которого слой масла, стекающего по внутренним стенкам набивок к окнам 5 в эжекторе 19, всасывается и подхватывается потоком воздуха, образуя завесу из масла, достигающую отражателя 15. Через эту завесу проходит воздух, частично унося масло в набивку 9 и кассету 12.

Загрязненное масло по мере стекания отстаивается в ванне 16, где пыль выпадает в осадок.