Карбюратор - Процесс смесеобразования и способы его совершенствования

Для оценки состава смеси, как правило, используется коэффициент избытка воздуха:

a = Gв / ( Gт lо ) ,

где Gв - расход воздуха, кг/ч; Gт - расход топлива, поступившего в цилиндры двигателя, кг/ч; lо - расчетное количество воздуха, необходимое для сжигания 1кг топлива ( 14,5...15 ). Это величина зависит от химического состава бензина ( для бензина АИ-93 принимается обычно равной 14,5 ) .

Процесс смесеобразования начинается в каналах карбюратора, где топливо насыщается пузырьками воздуха, поступающего через воздушные жиклеры, образуя топливовоздушную эмульсию. На нагрузочных режимах процесс смесеобразования продолжается в диффузоре карбюратора, где топливовоздушная эмульсия, попадая в поток воздуха, перемешивается с частью воздушного заряда. По мере прикрытия дроссельной заслонки скорость воздуха в диффузоре снижается, что может привести к ухудшению дробления топлива. При малых скоростях воздуха в диффузоре начинается пульсирующая подача капель топлива. При этом процесс распыления переносится в зону двух серповидных щелей, образуемых кромкой дроссельной заслонки и стенками смесительной камеры карбюратора. Высокая интенсивность процесса испарения топлива в указанной зоне при низкой температуре воздуха и повышенной влажности, приводит к образованию на кромке дроссельной заслонки ледяной корки, нарушающей нормальною работу карбюратора.

Испарение топлива продолжается во впускном трубопроводе, где на большинстве режимов образуется пульсирующий слой топливной пленки, двигающийся в сторону впускного клапана, и отдельно летящих капель. При прохождении топливовоздушной смеси с высокими скоростями через клапанную щель на ходе впуска происходит дополнительное распыливание топлива. Процесс смесеобразования заканчивается в цилиндре двигателя, где смесь дополнительно подогревается остаточными газами, от ее сжатия, за счет теплопередачи от стенок цилиндра, головки цилиндров, днища поршня. Более интенсивному испарению капель способствует и вихревое движение заряда.

Для совершенствования распыливания топлива с целью более равномерного распределения смеси (по составу) по цилиндрам и улучшения процесса сгорания используется большое число устройств и систем. Эти устройства по способу воздействия на поток эмульсии или смеси могут быть разделены на шесть основных групп для:

• подогрева воздуха, поступающего в карбюратор;
• подогрева топливовоздушной эмульсии в карбюраторе;
• механичестого воздействия на топливовоздушную смесь;
• обработки смеси механическими способами;
• подогрева смеси во впускном трубопроводе.

Подогрев воздуха и система стабилизации его температуры на входе в воздушный фильтр осуществляется, как правило установкой воздухозаборника с козырьком над поверхностью выпускного трубопровода. Подогрев воздуха позволяет исключить образование корки льда в воздушном фильтре и в зонах интенсивного испарения топлива в карбюраторе при эксплуатации в условиях низких температур при повышенной влажности воздуха, улучшить процесс смесеобразования.

Одним из способов улучшения смесеобразования на малых нагрузках и холостом ходу и предотвращения образования корки льда в карбюраторе является подогрев корпуса дроссельных заслонок карбюратора охлаждающей жидкостью. Однако в связи с невысокой эффективностью, усложнением конструкции в настоящее время такой способ используется лишь на отдельных моделях двигателей.

Устройства для улучшения распыления путем механического воздействия, устанавливаемые после карбюратора, выполняются в виде плоской, сферической или конической сетки. В некоторых случаях они представляют собой неподвижные или вращающиеся крыльчатки. Причем вращение может осуществляться как потоком смеси, так и принудительно, например от электродвигателя. Испытания различных по конструкции устройств показали, что при оптимальной регулировке карбюратора снижения расхода топлива не наблюдается, а вследствие увеличения сопротивления на впуске мощностные показатели двигателя существенно снижаются.

Большинство современных карбюраторных двигателей оборудовано системой подогрева охлаждающей жидкостью нижней части и боковых стенок впускного трубопровода под карбюратором, т.е. зон, где образуется топливная пленка. Преимуществом данной системы подогрева является стабильность температурного режима трубопровода, тепловая инерционность впускного трубопровода. Последнее особенно эффективно при эксплуатации автомобиля с частыми непродолжительными остановками. Однако у данной системы интенсивность подогрева топливовоздушной смеси невысока. При прогреве двигателя карбюратор должен сравнительно длительное время (5...10 мин) обеспечивать подачу обогащенной смеси. Вследствии высокой тепловой инерционности не удается создать систему с регулируемым подогревом. Применение электроники для многофункционального управления двигателем позволяет обеспечить минимальную инерционность и четкую связь между управлением топливоподачей и переменной интенсивностью температурного режима подогревателя. Существуют различные системы электроподогрева топливовоздушной смеси непосредственно в карбюраторе и под ним во впускном трубопроводе.