Дроссельное распыливание
Такое распыливание (рис. 44) является наиболее простым и доступным способом доработки карбюратора. В дроссельной заслонке 1 на расстоянии 0,3...0,5 мм от ее кромки в зоне отверстий переходной системы 2 выполнено круглое или овальное отверстие 3. Его проходное сечение выбирается в зависимости от расхода воздуха, необходимого для получения требуемой индикаторной мощности при минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу. Для двигателей легковых автомобилей с рабочими объемами 1,2 и 1,5 л диаметры отверстий должны быть соответственно 2,5 и 3 мм. Диаметры отверстия выбираются несколько меньше оптимальных, чтобы иметь возможность уточнять регулировку на холостом ходу винтом качества 4 и винтом положения дроссельной заслонки. Такая система может быть использована для переделки карбюраторов старых моделей, уже находящихся в эксплуатации, или в качестве временной меры для серийно выпускаемых карбюраторов с подачей эмульсии в задроссельное пространство. Она позволяет снизить содержание CO в отработавших газах двигателя до 1...1,5% без увеличения выброса СН на режиме холостого хода. Расход топлива в дорожных условиях снижается в пределах 1...2%.
Рис. 44. Схема распиливания топлива при закрытых дроссельных заслонках
Система щелевого распыливателя топлива
С помощью этой системы (рис. 45) возможно снижение концентрации CO в отработавших газах до заданных норм (1,5%) в двигателях с карбюраторами ДААЗ первого поколения и других. Основная часть воздуха, необходимая для работы двигателя на холостом ходу, проходит по каналу 1 в теплоизоляционной прокладке и через отверстия 2 переходной системы и поступает к щели 4, образованной вертикальным ребром корпуса дроссельных заслонок и вырезом в прокладке под карбюратор. Топливная эмульсия из переходной системы вторичной камеры 3 подводится к этой щели, т. е. в зону наивысших скоростей воздуха.
Рис. 45. Система щелевого распиливания топлива с использованием переходной системы вторичной камеры
Одной из разновидностей щелевого распиливания топлива может служить устройство «Аиртокс», устанавливаемое под карбюратором или располагаемое во впускном трубопроводе (рис. 46).
Рис. 46. Смесительная камера для подачи горячего воздуха
Горячий воздух от дефлектора на выпускном трубопроводе подается во впускной трубопровод плоскими струями через два серповидных щелевых канала 1 (поступление воздуха в один из каналов регулируется заслонкой 3, механически связанной с рычагом 2 управления первичной дроссельной заслонкой). При этом предполагалось, что подача плоских струй горячего воздуха перпендикулярно потоку смеси должна улучшить смесеобразование и обеспечить снижение токсичности и расхода топлива. Во время работы на двигателе ВАЗ-2103 с серийным карбюратором, отрегулированным по верхнему пределу расхода топлива, с помощью системы снижался выброс CO на 60%, СН на 30%, увеличивался выброс NOx на 37%, уменьшался расход топлива на 2,5...3%. Во время работы системы с карбюратором, отрегулированным по нижнему пределу, было отмечено значительное ухудшение ездовых качеств автомобиля (рывки при разгоне автомобиля и на постоянной скорости), а выброс углеводородов и расход топлива увеличивались.
Комбинированная система холостого хода и вентиляции картера
Данные системы (рис. 47) могут использоваться для некоторых двигателей, оборудованных нерегулируемой вентиляцией картера, например, для двигателей автомобилей ГАЗ-24 с карбюраторами моделей К-126. Топливовоздушная эмульсия подается во внутреннюю часть распылителя 1, выполненного аналогично эмульсионной трубке карбюратора с несколькими рядами отверстий или щелей по окружности и расположенного в колодце 2, в нижнюю часть которого поступают воздух и картерные газы. Дросселирующей частью является кольцевая щель 3, куда и поступает топливовоздушная эмульсия. В результате высоких скоростей воздуха и картерных газов в этой щели обеспечивается хорошее распыливание топлива. Данная система, кроме равномерного перемешивания мелкораздробленного топлива с воздухом и картерными газами, уменьшает засмоление канала в зоне дросселирования, промываемого топливовоздушной смесью. В результате улучшения распыливания топлива и перемешивания его с воздухом удается снизить содержание CO до 0,5...1,5% и одновременно снизить частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу на 10...15%. Уточнение состава смеси и ее количества производится винтом качества 4 и положением винта упора дроссельной заслонки. На режиме ПХХ при средних значениях n снижается расход топлива и выброс CO и СН в результате разбавления топливовоздушной эмульсии картерными газами.
Рис. 47. Комбинированная система холостого хода и вентиляции картера
Экономайзер принудительного холостого хода
ЭПХХ является одним из эффективних устройств для снижения расхода топлива и выброса токсичных веществ. В период освоения карбюраторов ДААЗ 2105, 2107, К-133, когда не хватало электронных блоков управления и других комплектующих изделий, были разработаны и выпущены партии их модификации только с одной автономной системой (см. рис. 25), но без ЭПХХ. Автомобили с карбюраторами такого типа могут быть сравнительно легко оснащены системой ЭПХХ. Для этого необходимо приобрести следующие узлы: электронный блок, соответствующий двигателю, электромагнитный пневмоклапан, рычаги управления, мембранный механизм, микровыключатель, набор шлангов и проводов, винты и хомуты для их установки. Крышка с винтом (см. рис. 25) заменяется на мембранный механизм. Подключение электронного блока, электромагнитного клапана и микровыключателя производится по схеме на рис. 27. Но прежде чем приступать к подключению, нужно правильно выбрать модель электронного блока.
Для этого рассмотрим осредненную зависимость снижения выброса углеводородов и расхода топлива при испытании легковых автомобилей по ездовому циклу (ОСТ 37.001.054—86) от соотношения nвкл/nх.х.min, приведенную на рис. 48.
Рис. 48. Зависимость эффективности ЭПХХ от соотношения nвкл/nх.х.min:ΔGCH — уменьшение массы выброса СН
Эффективность от применения ЭПХХ в значительной степени определяется диапазоном его действия при уменьшении частоты вращения коленчатого вала. Однако его эффективность, в частности, характеризуется относительным коэффициентом опережения включения ЭПХХ Кэпхх:
Кэпхх = nвкл/nх.х.min
где nвкл — частота вращения коленчатого вала, соответствующая открытию клапана экономайзера принудительного холостого хода.
Наибольшую эффективность обеспечивают карбюраторы, у которых значения Кэпхх находятся в пределах 0,75...0,9. К ним относятся карбюраторы ДААЗ 2105, 2107, К-131 с системой «Каскад», у которых клапан ЭПХХ расположен у выхода в смесительную камеру. Двигатели с такими карбюраторами не останавливаются даже в тех случаях, когда имеются блоки с nвкл = 900...1000 мин-1 при nх.х.min = 800...900 мин-1, хотя иногда и наблюдается некоторый «провал» после включения ЭПХХ. У двигателей автомобилей УАЗ нижний предел nвкл соответствует 700...800 мин- 1 при nх.х.min = 600 мин-1. Для двигателей МеМЗ-968 с карбюраторами К-133 требуются блоки с nвкл не менее 1400 мин-1. При расположении клапана ЭПХХ в верхней части эмульсионного канала (карбюраторы ДААЗ 2108) необходимо устанавливать электронные блоки с nвкл до 1900...2000, т. е. Кэпхх > 2. В условиях городской езды эффективность от ЭПХХ незначительна, поэтому при выходе из строя электронного блока можно не спешить с его заменой.
У некоторых модификаций карбюраторов возникают трудности с установкой микровыключателя и его регулировкой. Существует схема пневмоуправления клапаном ЭПХХ без микровыключателя, представленная на рис. 49. Дополнительный канал соединяет отверстия в стенке смесительной камеры у кромки закрытой дроссельной заслонки с полостью мембранного механизма клапана ЭПХХ через жиклер. При такой системе вместо трехходового электропневмоклапана можно применять двухходовой. В ряде карбюраторов удается использовать уже имеющееся отверстие отбора вакуума для управления вакуумным автоматом угла опережения зажигания, подключив мембранный механизм через тройник или специальный штуцер. Работает такая система следующим образом.
Рис. 49. Упрощенная схема управления клапаном ЭПХХ без микровыключателя: 1 - отверстие управления вакуум-корректором; 2 - тройник; 3 - трубка вакуум-корректора; 4 - жиклер; 5 - мембранный механизм; 6 - электронный блок управления; 7 - электропневмоклапан
При закрытой дроссельной заслонке ее верхняя кромка должна находиться не более чем на 0,8 мм ниже верхнего края отверстия вакуумного автомата, поэтому вакуум у отверстия отсутствует. При минимальной частоте вращения вала на холостом ходу с помощью электронного блока подается питание на электропневмоклапан, который сообщает задроссельное пространство впускного трубопровода с внешней полостью мембранного механизма ЭПХХ, и клапан находится в открытом положении. Через жиклер в дополнительном канале и через частично перекрытое отверстие вакуумного автомата подсасывается незначительное количество воздуха, которое практически не влияет на вакуум во внешней полости мембранного механизма. При повороте дроссельной заслонки ее нижняя кромка открывает нижнюю часть отверстия вакуумного автомата и одновременно перекрывает щель в верхней части. Таким образом одновременно с началом поворота заслонки появляется вакуум в дополнительном канале.
При положении дроссельной заслонки и соответствующей частоте вращения коленчатого вала (1600 мин-1 и более) электронный блок обесточивает электропневмоклапан, который в свою очередь разобщает полости клапана экономайзера и впускного трубопровода. Но клапан не запирается, так как к этому моменту вакуум к нему подается уже через дополнительный канал и жиклер из отверстия вакуумного автомата. В результате при работе двигателя под нагрузкой система холостого хода, несмотря на обесточенный электропневмоклапан, остается включенной. Если теперь закрыть дроссельную заслонку, то во внешнюю полость мембранного механизма ЭПХХ воздух будет проходить через дополнительный канал и жиклер, в результате чего клапан закроется. По мере снижения частоты вращения вала до nвкл 1000...1300 мин-1 электронный блок замыкает цепь электропневмоклапана, соединяющего задроссельное пространство с внешней полостью мембранного механизма, открывая клапан ЭПХХ, и двигатель начинает работать на холостом ходу.
Система управления клапаном ЭПХХ с несколькими выключателями может быть использована в случае отказа электронного блока. Для этого необходимо дополнительно установить выключатели на сцепление и коробку передач, подключив их по схеме на рис. 50. Обычно возникают трудности с установкой выключателя на коробку перемены передач для фиксации ее нейтрального положения. Поэтому иногда устанавливают по два выключателя на каретки включения I, II и III, IV передач. В качестве выключателей могут быть использованы датчики стояночной тормозной системы (автомобиля ВАЗ) или заднего хода.
Рис. 50. Схема управления клапаном ЭПХХ без электронного блока с несколькими выключателями: 1 - микровыключатель положения дроссельной заслонки; 2 - выключатель привода сцепления; 3 - выключатель, фиксирующий центральное положение коробки передач; 4 - электропневмоклапан; 5 - мембранный механизм ЭПХХ
Недостатком данных схем управления ЭПХХ, кроме сложности установки выключателей, является и необходимость более раннего выключения сцепления при торможении двигателем (при падении скорости до 15 км/ч).
Данная система управления ЭПХХ действует следующим образом. При работе на холостом ходу и нейтральном положении коробки передач или выключенном сцеплении электропневмоклапан подключен к цепи через один из микровыключателей (сцепления или коробки передач). Во время разгона автомобиля водитель нажимает на педаль привода дроссельной заслонки, подключая цепь через микровыключатель карбюратора. При переходе на режим торможения двигателем такой микровыключатель размыкает цепь и электропневмоклапан обесточивается, ЭПХХ отключает подачу топливовоздушной смеси. Для снижения скорости до 15 км/ч водитель нажимает на педаль сцепления и переводит рычаг коробки передач в нейтральное положение, замыкая цепь электропневмоклапана.