По способу смесеобразования карбюраторные двигатели относятся к двигателям с внешним смесеобразованием. Процесс смесеобразования происходит в системе питания, которая также выполняет функции очистки топлива и воздуха и количественного регулирования горючей смеси, которое определяет режим работы двигателя. Системы питания четырех- и двухтактных карбюраторных двигателей как в конструктивном, так и в функциональном отношениях схожи между собой. Поэтому рассмотрим их элементы на примере системы питания двигателя Д-300.
Топливный бак крепится к верхнему дефлектору системы охлаждения двигателя двумя хомутами. Топливо заливается в бак через горловину, в которую вставлен сетчатый фильтр. Горловина бака закрывается крышкой. Непосредственно в бак, в нижнюю его часть, вворачивается топливный кран, имеющий два положения. В положении «закрыто» подача топлива из бака прекращается, в положении «открыто» топливо начинает поступать в фильтр-отстойник, закрепленный на резьбе в нижней части крана. Предусмотрено также положение крана «Резерв», которое используют при пополнении бака топливом.
В отстойнике происходит отделение от топлива механических примесей и воды. Далее топливо через отверстие в кране, закрытое мелкой сеткой, и гибкий шланг поступает в карбюратор, некоторые характеристики которого представлены ниже:
Диаметр диффузора, мм
|
19 |
Уровень топлива в поплавковой камере, мм
|
20 |
| Пропускная способность главного топливного жиклера, см3/мин |
95+2 |
Диаметр отверстия холостого хода под дроссельной заслонкой, мм
|
1,5 |
Диаметр эмульсионного отверстия холостого хода, мм
|
1,0 |
С незначительными конструктивными изменениями аналогичный карбюратор под маркой К16-М устанавливается и на мотоблоке МТЗ-05. Воздух в карбюратор входит через инерционно-масляный воздушный фильтр, в масляную ванну которого заливается 70 см3 масла. Фильтр состоит из корпуса и стакана с волосяным наполнителем. Воздух попадает в зазор между корпусом и крышкой, проходит внутрь и поступает в стакан через отверстия, расположенные в его нижней торцевой части. Направление потока воздуха при этом меняется на 180°. При развороте потока из него в масляную ванну фильтра сепарируются крупные механические примеси. В крышке поток воздуха движется снизу вверх и проходит волосяной наполнитель стакана, смоченный маслом. На наполнителе задерживаются мелкие механические примеси, а поток воздуха еще раз меняет свое направление на противоположное и через центральный канал фильтра и изогнутый патрубок поступает в карбюратор.
Карбюратор является основным элементом системы питания двигателя, который обеспечивает приготовление горючей смеси, т. е. дозирование и испарение топлива в поток воздуха, автоматически поддерживает оптимальный ее состав в зависимости от режима работы двигателя и меняет количество подаваемой в цилиндр смеси для обеспечения заданного режима работы двигателя. Карбюратор К-16И (рис. 3.15) — однодиффузорный, с горизонтальной смесительной камерой. Корпус карбюратора изготавливается из цинкового сплава литьем под давлением и включает в себя смесительную камеру 5, диффузор 4, патрубок воздушной заслонки 1 и поплавковую камеру 14. В корпусе располагаются также воздушная заслонка 2 с ручным управлением, дроссельная заслонка с осью 7, а также поводок 6, позволяющий фиксировать в требуемом положении дроссельную заслонку. Кроме того, дроссельная заслонка имеет рычаг 8, соединяющий ее тягой с регулятором частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Рис. 3.15. Схема карбюратора К-16И
В поплавковой камере 14 располагается поплавок 15 с иглой клапана, а в крышке поплавковой камеры 18, закрепляющейся на корпусе карбюратора двумя винтами 19, расположено седло игольчатого клапана. К крышке поплавковой камеры подсоединен топливоподводящий штуцер 16 с сетчатым фильтром 17. На крышке поплавковой камеры располагается также утопитель поплавка (на схеме не показан), используемый для переполнения карбюратора, т. е. резкого обогащения смеси при запуске двигателя. В специальном колодце корпуса карбюратора, закрытом пробкой 9, располагается жиклер главной дозирующей системы 3.
Топливо по топливопроводу самотеком поступает к штуцеру карбюратора, фильтруется сеткой и поступает в поплавковую камеру. По мере наполнения поплавковой камеры поплавок поднимается вверх и закрывает игольчатый клапан, при снижении уровня топлива игла клапана опускается, опять открывая доступ топлива в камеру. Далее топливо поступает к главному жиклеру, форсунка которого расположена в узкой части диффузора 4 и устанавливается на уровне, соответствующем уровню в поплавковой камере. Одновременно топливо поступает к жиклеру холостого хода 11 и тоже устанавливается на соответствующем уровне. При запуске двигателя и работе его на малых оборотах дроссельная и воздушная заслонки несколько приоткрыты. В связи с этим за дроссельной заслонкой создается большое разрежение. Под действием этого разрежения воздух проходит не только через диффузор, но и по боковому каналу, выполненному в корпусе карбюратора и открывающемуся в смесительную камеру двумя отверстиями 10. В этот канал происходит интенсивное истечение топлива из жиклера холостого хода, которое перемешивается с воздухом и далее в виде эмульсии следует в смесительную камеру, где смешивается с потоком бедной смеси, поступающей через зазор между стенкой смесительной камеры и кромкой дроссельной заслонки. При работе двигателя на минимальных оборотах (при малом открытии дроссельной заслонки) смесь из системы холостого хода поступает в карбюратор через одно отверстие. При большем открытии заслонки топливовоздушная смесь начинает поступать в смесительную камеру и из второго отверстия си¬стемы холостого хода, расположенного ближе к диффузору. Это обеспечивает беспровальный переход на следующий скоростной режим двигателя, а окончательно подготовленная в смесительной камере горючая смесь через впускной коллектор поступает в цилиндр двигателя. При необходимости для более устойчивой работы двигателя проходное сечение жиклера холостого хода регулируется винтом 13 с фиксирующей пружиной 12.
По мере прогрева двигателя воздушная заслонка полностью открывается, что способствует установлению необходимой частоты вращения вала двигателя. При этом увеличивается скорость потока воздуха в диффузоре карбюратора, что ведет к увеличению в нем разрежения, а следовательно, и к росту количества топлива, истекающего из жиклера главной дозирующей системы и распыливающегося в потоке воздуха. Скорость воздуха в канале системы холостого хода при этом резко снижается, так же как и расход топлива через жиклер холостого хода.
При работе на средних и больших нагрузках, таким образом, подготовка горючей смеси обеспечивается главной дозирующей системой, а система холостого хода только участвует в этом процессе. Окончательная подготовка горючей смеси происходит в смесительной камере, а наибольшее истечение топлива из жиклера главной системы и минимальное — из системы холостого хода осуществляется при полностью открытой дроссельной заслонке, что соответствует номинальной развиваемой двигателем мощности.
Система питания двигателя УД-15 несколько отличается от рассмотренной выше. Она также содержит топливный бак и расположенный под ним топливный кран. Но в этой системе топливо по бензопроводу поступает к диафрагменному топливному насосу 22 (см. рис. Мотоблок «Беларусь» МТЗ-05), приводимому в действие от распределительного вала. Есть и рычаг ручного привода насоса. От насоса топливо поступает в карбюратор К-16М. Дроссельная заслонка карбюратора имеет поводок ручного управления и рычаг, соединенный с регулятором. Карбюраторы К-16И и К-16М имеют незначительные конструктивные отличия, например в выполнении поплавковой камеры, и одинаковую организацию рабочего процесса. Регулируется карбюратор К-16М на минимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, не превышающую 1600 мин-1. Уровень топлива в поплавковой камере карбюратора постоянный и равен 19 + 2 мм от разъема крышки; угол поворота дроссельной заслонки при минимальной частоте вращения 1 – 2°, на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала двигателя 3000 мин-1 — 5 – 7° и при номинальной мощности — 24 – 28°, что соответствует примерно 1/3 поворота заслонки.
В мотоблоке МБ-1 система питания двигателя ДМ-1 оборудуется карбюратором КМБ-5 с вертикальной смесительной камерой и восходящим потоком воздуха (смеси). Система имеет топливный фильтр, устанавливаемый на топливном кранике до карбюратора, а подача топлива в карбюратор осуществляется самотеком. Применяемый воздушный фильтр содержит два фильтрующих элемента: внешний, пористый элемент, который для улучшения фильтрации воздуха пропитывается маслом; внутренний, фильтрующий элемент — сухой.
Система питания двигателя мотокультиватора МК-1 в отличие от системы питания двигателя Д-300 включает в себя сухой воздушный фильтр с одним бумажным фильтрующим элементом ЭФВ-3-1А. Используемый карбюратор имеет марку К-60В. Этот же карбюратор устанавливается на мотоблоке М-3. В корпусе 1 карбюратора с горизонтальной смесительной камерой (рис. 3.16) выполнены все каналы: воздушный 20 системы холостого хода, разбалансировочный 9, дренажный 10 и канал, обеспечивающий подачу топлива в поплавковую камеру 12 и запирающийся иглой 15 клапана. Сверху карбюратор закрыт крышкой 2, под которой располагаются рычаг 3, ось поворота воздушной заслонки 19 и пружина 5, обеспечивающая отжатие в нижнее положение дроссельной заслонки 6 шиберного типа. Подъем заслонки в верхнее положение, т. е. ее открытие для увеличения подачи смеси в двигатель, обеспечивается тросом (на схеме не показан), проходящим через направляющую 4, также установленную в крышке карбюратора. Подача топлива в поплавковую камеру осуществляется через штуцер 17, закрепляемый вместе с крышкой на корпусе карбюратора винтом. Между крышкой штуцера и корпусом карбюратора находится сетчатый топливный фильтр 16, предохраняющий от попадания с топливом в карбюратор механических примесей и воды. В поплавковой камере располагается поплавок 14 тороидальной формы, как и у двигателя мотоблока «Мепол-Терра». Поплавок 14, всплывая при поступлении в камеру топлива, закрывает его доступ иглой 15 клапана, поддерживая тем самым в поплавковой камере постоянный уровень топлива. В центральной части поплавковой камеры располагается топливный жиклер 13, обеспечивающий подачу топлива в распылитель 11, установленный в узкой части диффузора карбюратора. Регулировка положения дроссельной заслонки 6 осуществляется винтом 7, а количества воздуха, поступающего в канал системы холостого хода, — винтом 18. При этом топливо в систему холостого хода поступает через отверстие распылителя 11, а смесь поступает в диффузор карбюратора по каналу 8. Кратковременное обогащение смеси в карбюраторе достигается нажатием пальца на утолитель 21 поплавка, что сразу же повышает уровень топлива в жиклере 13. Принцип работы такого карбюратора аналогичен рассмотренному выше.
Рис. 3.16. Схема карбюратора К-60В
Система питания двигателя «1Z11 Гутброд» имеет некоторые особенности в конструктивном исполнении топливного бака 1 (см. рис. 3.13). Забор топлива из бака, расположенного сверху, осуществляется из двух, отдаленных друг от друга топливных штуцеров 2 и 9, что обеспечивает устойчивую работу двигателя при крене на неровной местности. Штуцера 2 и 9 имеют пластмассовые наконечники, в которые вмонтированы сетчатые фильтры. Далее топливо через топливный краник поступает в поплавковую камеру карбюратора 10, имеющего, как и рассмотренные выше, две дозирующие системы. Поплавковая камера выполнена съемной, смесительная камера — горизонтального типа. Необходимо отметить, что по конструкции рассмотренный карбюратор близок к карбюратору мотоблока «Роби-54».
Подача воздуха для питания двигателя «1Z11 Гутброд» осуществляется через специальный трубопровод 10 (см. рис. 3.13), проходящий через топливный бак 1. На этом трубопроводе с внешней стороны установлен фильтр предварительной очистки воздуха. Корпус этого фильтра имеет форму усеченного конуса с внутренней трубой. Воздух, поступающий в фильтр, проходит через густую сетку, расположенную в нижней части корпуса, и, поднимаясь вверх, закручивается, очищаясь от крупных механических примесей. Устремляясь к входному отверстию внутренней трубы, поток поворачивается на 180°. При этом он дополнительно очищается от примесей. Далее поток воздуха поступает в основной воздушный фильтр с масляной ванной, где происходит его окончательная очистка.
Рассмотренные в системах питания поплавковые карбюраторы накладывают некоторые ограничения на применение мини-тракторов. Например, эксплуатация мотоблока МТЗ-05 допускается при его крене или дифференте не более 10°, а мотоблока МБ-1 — не более 8°. В то же время некоторые поплавковые карбюраторы, устанавливаемые на двигателях японских и итальянских фирм, допускают их использование при крене и дифференте 30 – 38°. Однако для расширения возможности эксплуатации мини-тракторов, особенно в гористой местности, многие модели двигателей японских фирм оснащены беспоплавковыми карбюраторами, позволяющими работать даже на крутых склонах. На рис. 3.17 представлена схема беспоплавкового карбюратора К-06, предназначенного для карбюраторных двигателей с рабочим объемом 200 – 400 см3. Карбюратор — однокамерный, с горизонтальной смесительной камерой. В корпусе, выполненном в виде единой отливки, сделаны каналы и жиклеры дозирующих систем: диффузора 4, холостого хода 7 и 8, главной системы 5 и разгрузочное отверстие 12. На корпусе располагаются другие устройства карбюратора: крышка 13 диафрагмы; штуцер подвода топлива 17 с фильтрующей сеткой 16; мембранное устройство 10; топливный клапан 14 и его седло 15; воздушная 3 и дроссельная 6 заслонки; регулировочные винты главной системы 2 и холостого хода 9. В мембранном устройстве предусмотрен механизм 11 принудительного открытия топливного клапана 14. Дозирующие системы (главная и холостого хода) выполнены с раздельным питанием.
Рис. 3.17. Схема беспоплавкового карбюратора К-06
Воздух в систему холостого хода поступает по специальному каналу из входного патрубка карбюратора (показан штриховой линией). Регулировка качества смеси в системе холостого хода производится изменением количества поступающего воздуха, что достигается изменением положения регулировочной иглы холостого хода. Воздушная и дроссельная заслонки имеют ручное управление. Кроме того, дроссельная заслонка управляется от регулятора частоты вращения двигателя и имеет ограничитель для фиксации положения заслонки при работе на холостом ходу. Рабочий процесс беспоплавкового карбюратора отличается от рабочего процесса поплавкового тем, что вместо постоянного уровня топлива в поплавковой камере в полости мембранного механизма над мембраной 10 поддерживается постоянное разрежение, обеспечивающее открытие клапана 14 и подачу в карбюратор топлива. Это разрежение зависит от жесткости запирающей пружины 1, ее предварительного сжатия, соотношения плеч рычага клапана 14 и рабочей площади мембраны 10. Беспоплавковые карбюраторы обеспечивают работу двигателя при крене до 90° и температуре окружающего воздуха до 208 К, но они недостаточно надежны при работе двигателя на малых оборотах холостого хода. В этом случае при излишнем усилии запирающей пружины 1 происходит подсос воздуха через жиклер главной дозирующей системы 5 в полость над мембраной 10, а затем и в систему холостого хода. Это влечет за собой неустойчивую работу двигателя и может привести к прекращению подачи топлива в систему холостого хода и к остановке двигателя.
В процессе работы мини-трактора невозможно обеспечить постоянную нагрузку на его рабочие органы. Поэтому, если не менять степень открытия дроссельной заслонки, будет происходить постоянное изменение частоты вращения коленчатого вала, а следовательно, и скорости движения мини-трактора. При работе двигателя на номинальной мощности и резком снижении нагрузки частота вращения двигателя может возрасти настолько, что произойдет его поломка.
Для предотвращения указанных нежелательных явлений двигатели оснащаются регуляторами, которые меняют степень открытия дроссельной заслонки карбюратора в зависимости от нагрузки на двигатель и тем самым поддерживают постоянной частоту вращения вала двигателя и скорость движения мини-трактора. Возможные конструкции регуляторов двигателей мини-тракторов рассмотрим на некоторых примерах.
Двигатель Д-300, например, оборудован однорежимным центробежным регулятором, поддерживающим при работе частоту вращения коленчатого вала двигателя постоянной в интервале 3000 ± 60 мин-1. Схема регулятора представлена на рис. 3.18.
Рис. 3.18. Схема устройства однорежимного регулятора двигателя Д-300
Корпус 1 регулятора крепится к кожуху вентилятора-маховика двигателя и закрывается крышкой 11, а шестерня привода 12 регулятора, насаженная на валик 13, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестерни, располагающиеся в коробке распределительных шестерен. Валик регулятора устанавливается в корпусе на двух шариковых подшипниках 4. Грузы 5 регулятора имеют возможность поворачиваться вокруг овей 7, установленных в приливах фигурной втулки, и прижимаются к втулке пружинами 6, степень затяжки которых регулируется гайками 3 и стопорными кольцами 2. Грузы соединены с муфтой 9 тягами 8, причем муфта имеет возможность перемещаться вдоль оси валика. В поперечную канавку муфты входит поводок 10 вилки 14, которая соединена с рычагом регулятора 16, а он тягой 15 — с рычагом дроссельной заслонки 8 (см. рис. 3.15). Внутренняя полость регулятора соединяется с атмосферой посредством сапуна 19 (рис. 3.18), отверстие которого закрыто сеткой 18 и колпачком 17, предохраняющими от попадания механических включений.
При возрастании частоты вращения коленчатого вала двигателя, а следовательно, и валика регулятора его грузы 5 под действием центробежных сил отходят от валика, поворачиваясь на осях и сжимая пружины 6. Это вызывает через тягу перемещение муфты регулятора и ведомого ею поводка. В результате осуществляется поворот вилки, перемещение рычага регулятора, а вместе с ним через тягу — и рычага дроссельной заслонки.
Дроссельная заслонка при этом прикрывается. Наоборот, при снижении частоты вращения происходит обратный процесс и дроссельная заслонка открывается, тем самым поддерживая постоянной частоту вращения вала двигателя.
Установленную частоту вращения, поддерживаемую регулятором, можно изменить. Для этого необходимо либо установить другой угол рычага дроссельной заслонки, либо изменить длину тяги, соединяющей рычаги дроссельной заслонки и регулятора. Настройку регулятора можно произвести и изменением степени затяжки пружин регулятора, для чего необходимо с корпуса регулятора снять сапун.
Однорежимным центробежным регулятором, поддерживающим постоянную частоту вращения, оснащены также двигатели ДМ-1 и УД-15.
Регуляторы частоты вращения четырехтактных карбюраторных двигателей АЛН-330W фирмы АКМЕ мотоблоков «Гольдони Супер-600» соединены тросом с системой автоматической остановки двигателя, которая срабатывает от рукоятки «мотор-стоп», устанавливаемой на левой основной рукоятке штанги управления мотоблоком. Рукоятка «мотор-стоп» имеет сечение полутрубы, окрашивается в ярко-красный цвет и должна плотно облегать основную рукоятку. Малое плечо рукоятки «мотор-стоп» соединено тросом с системой остановки двигателя, запуск и работа которого возможны только в том случае, когда обе рукоятки («мотор-стоп» и управления) находятся в сжатом состоянии (рис. 3.19, а). Если же оператор по какой-либо причине (например, из-за падения) выпустит рукоятку из рук, то под действием пружины рукоятка «мотор-стоп» поднимется вверх (рис. 3.19, б), сработает система остановки двигателя — он остановится, что предотвратит самопроизвольное движение мотоблока.
Рис. 3.19. Действие рукоятки «мотор-стоп» мотоблока «Гольдони Супер-600»:
1 — рукоятка «мотор-стоп»; 2 — рычаг отключения привода левого колеса; 3 — рычаг отключения привода правого колеса
В отличие от рассмотренных двигатель ЗИД-3 мотоблока СОТ оснащался всережимным регулятором, что позволяло поддерживать равномерную скорость движения мотоблока не только при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, но и при пониженных частотах. Вращение на ведущую шестерню 11 (рис. 3.20) регулятора передается от распределительного вала через промежуточную шестерню 16, сидящую на оси 15. Ось закрепляется с помощью шайбы 17 и гаек в корпусе 18 регулятора. Ведущая шестерня изготавливается как одно целое с втулкой 12. В приливах втулки устанавливаются оси поворота грузов 13. С помощью гайки 14 втулка крепится на оси 10. В собранном виде грузы регулятора прижимаются к штоку 19, который может свободно перемещаться внутри пустотелой оси 10. Шток опирается на кривошип 20 валика 9. Валик может поворачиваться во втулке 8, закрепленной в корпусе регулятора винтом 7. На верхнем конце валика закреплен рычаг 3, одно плечо которого соединено через тягу 6 с рычагом 21 дроссельной заслонки карбюратора 22. Ко второму плечу подсоединена пружина 4, закрепленная другим концом на промежуточном рычаге 5. Промежуточный рычаг меняет степень натяжения пружины через тягу 2 с помощью рычага 1, расположенного на ручке управления мотоблоком.
Рис. 3.20. Схема устройства всережимного регулятора двигателя ЗИД-3
При работе двигателя грузы регулятора расходятся и давят загнутыми концами на шток 19. Это давление вызывает поворот рычага 3 и в конечном итоге — поворот дроссельной заслонки. Повороту рычага 3 противодействует пружина 4, и, чем сильнее она натянута, тем меньше закрывается дроссельная заслонка при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Значит, двигатель способен поддерживать постоянную частоту вращения на более высоком уровне. При ослаблении пружины регулятор перестраивается и поддерживает постоянную частоту вращения на менее высоком уровне.
Особенностью двигателя «1Z11 Гутброд» является применение на нем пневматического регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя. Основным элементом этого регулятора является пластина с загнутым на 35 – 40° концом. Эта пластина устанавливается на оси в горизонтальной части воздушного канала системы охлаждения, образованного оребрением цилиндра и его головки, дефлекторами и нижней поверхностью топливного бака, крепящегося к верхнему фланцу двигателя. Пластина имеет возможность поворачиваться вокруг оси, расположенной перпендикулярно к оси цилиндра и крепящейся к картеру двигателя. Степень поворота пластины определяется скоростным напором воздуха, зависящим от частоты вращения вентилятора-маховика, а следовательно, и коленчатого вала двигателя. В свою очередь, пластина тягой связана с рычагом дроссельной заслонки карбюратора и регулирует степень ее открытия. Регулировка угла поворота пластины Дав связи с этим и максимального значения частоты вращения коленчатого вала двигателя осуществляется путем изменения натяжения пружины 6, соединяющей пластинку регулятора с зубчатой рейкой, также закрепленной на картере двигателя и имеющей прорези, на которых фиксируется кольцевой конец пружины.
В отличие от изложенного мотокультиватор МК-1 не имеет регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя. Постоянство частоты вращения можно поддерживать совместным изменением положения дроссельной заслонки с места оператора и степени заглубления сошника, что достигается различным давлением на ручки управления мотокультиватора. |
