Безпоплавковые мембранные карбюраторы

Отечественные подвесные лодочные моторы оснащены двухтактными одно- и двухцилиндровыми двигателями с искровым зажиганием. Приготовление и дозирование горючей смеси на них обеспечивается карбюраторами, характерной особенностью которых тлеется поплавковый механизм, поддерживающий постоянный уровень топлива в поплавковой камере — напор при входе в дозирующие системы.

Недостаток любого поплавкового устройства состоит в том, что при вибрациях, возникающих при работе двигателя, в также кренах и качке на волнении уровень топлива в поплавковой камере повышается; в результате состав смеси обогащается что ведет к потере мощности, снижению экономичности и повышению нагарообразования. Кроме того, при переноске лодочного мотора находящееся в поплавковой камере топливо может вылиться из карбюратора и попасть в воду или почву.

От перечисленных недостатков свободен карбюратор с мембранным регулятором давления топлива на входе в дозирующие системы, называемый в обиходе мембранным или, иначе, безпоплавковым. Такой карбюратор оказывается несколько сложнее по конструкции зато он надежнее, двигатель с ним становится более экономичным и экологически чистым.

В зависимости от специфических условий эксплуатации мембранные карбюраторы изготавливаются со встроенным подкачивающим топливным насосом или без него — с подачей топлива самотеком и от отдельного насоса.

Наибольшее распространение мембранные карбюраторы получили сначала в авиации, а затем в песней промышленности (на двигателях бензопил), где необходимо обеспечивать стабильное дозирование топлива в условиях изменения пространственного положения двигателя и вибраций. По этой же причине представляется заманчивым применение мембранного карбюратора и на подвесном лодочном мотор Идея эта не нова. В СССР такая попытка была осуществлена в 1965 г., когда на базе серийного карбюратора К06-1107010 Центральным научно исследовательским институтом топливной аппаратуры автотракторных двигателей (ЦНИИТА) был разработан мембранный карбюратор К 2118-1107010 для лодочного мотора «ПЛМ-5», разработанного на Ульяновском заводе малолитражных двигателей. Подача топлива к карбюратору осуществлялась самотеком. К сожалению, работа закончилась стендовыми испытаниями опытных образцов карбюраторов.


Карбюратор К2118-1107010 располагает четырьмя системами: регулятора давления, главной топливной, холостого хода и пуска (рис. 1).

Регулятор давления предназначен для поддержания практически постоянного давления в топливной камере «В». Он включает в себя мембрану 4, топливный клапан 10, пружину 6, рычаг 5 и седло 9. Мембрана в этом механизме «шляется подвижным силовым элементом, отделяющим топливную камеру от атмосферного воздуха.

Главная топливная система служит для дозирования и подачи топливной смеси в диффузор при работе двигателя под нагрузкой. Она включает в себя распылитель 19, выполненный в блоке с топливным жиклером, ограничивающим максимальный расход топлива, топливный канал «Д», регулируемый жиклер 16 и регулировочную иглу 17. Оптимальный расход топлива задается положением регулировочной иглы 17.

Система холостого хода служит для приготовления горючей смеси при работе двигателя на холостом ходу, нагрузочных режимах, а также при переходе двигателя от холостого хода к работе под нагрузкой. Система состоит из регулировочной иглы 14, воздушного жиклера 1S, топливного жиклера 11 и каналов: воздушного «И», топливного «Г», эмульсионного «Ж», а также эмульсионных отверстий »Е₁» и «Е₂».

Пусковое устройство служит для создания оптимального состава горючей смеси при пуске двигателя. Оно состоит из воздушной заслонки 20 с прорезью у устья распылителя 19 главной системы.

Регулятор давления работает следующим образом. При разрежении в топливной камере «В» мембрана 4 перемещается в сторону топливной камеры и заклепкой в ее центре нажимает на пятку рычага 5. Рычаг 5, поворачиваясь вокруг оси. сжимает пружину 6 и открывает седло 9 клапана 10. Топливо поступает в топливную камеру «В» в количестве, поддерживающем равновесное положение мембранного механизма.


При запуске непрогретого двигателя воздушная заслонка 20 должна быть закрыта, а дроссельная 3 — приоткрыта. Во время прокрутки двигателя топливо под действием разрежения, возникающего в воздушном тракте карбюратора. поступает из дозирующих систем и, смешиваясь с воздухом, проходящим через прорезь в воздушной заслонке 20 и зазоры между нею и диффузором «А», создает обогащенную горючую смесь, необходимую для запуска двигателя.

Когда двигатель прогрет и работает на малых частотах вращения в режиме холостого хода, дроссельная заслонка 3 приоткрыта, а воздушная 20 — открыта полностью. При этом эмульсионное отверстие «Е₂» находится перед дроссельной заслонкой 3.

Топливо под действием разрежения, передающегося через эмульсионное отверстие «Е₁», поступает через топливный жиклер холостого хода 11 в эмульсионный канал холостого хода «Ж». В нем топливо, смешиваясь с воздухом, поступившим через жиклер 15 системы холостого хода и отверстие «Е2», образует эмульсию. Она смешивается с воздухом, проходящим в щель между приоткрытой дроссельной заслонкой 3 и стенками смесительной камеры «Б», образует горючую смесь, которая поступает в двигатель.

По мере открытия дроссельной заслонки отверстие «Е₂» оказывается в зоне высоких разрежений, и через него в смесительную камеру также начинает поступать топливная эмульсия. Поскольку количество горючей смеси, поступающей в двигатель, возрастает, то растет и частота вращения холостого ходя. При значительном открытии дроссельной заслонки топливо начинает поступать из распылителя 19 главной системы.

До момента вступления главной системы в работу обратный клапан 18 закрыт. Он предотвращает поступление воздуха через распылитель 19 в топливную камеру «В».

При нагружении двигателя, с увеличением открытия дроссельной заслонки 3 и, соответственно, количества воздуха, проходящего через диффузор «А», зона высоких разрежений перемещается к распылителю 19 и топливо из него поступает в диффузор «А». Когда дроссельная заслонка 3 полностью открыта, расход топлива и воздуха, в зависимости от частоты вращения двигателя, становится максимальным. Система холостого хода продолжает работать, однако ее доля в общем расходе топлива незначительна.

---

Примером конструкции мембранного карбюратора со встроенным топливным насосом может служить карбюратор К244.1107010, разработанный ЦНИИТА и предназначенный для подвесного лодочного мотора («Салют»).

Справа на схеме рис. 2 изображен корпус карбюратора со стороны топливного насоса с наложенной на него насосной мембраной.

Карбюратор имеет пять систем: регулятора давления, главную топливную, холостого хода, пуска, подачи топлива. Этот карбюратор отличается от ранее рассмотренной конструкции применением в распылителе 5 обратного клапана шарикового типа и эластичного запорного элемента топливного клапана 15, а также наличием обводного воздушного канала «У» в системе холостого хода. Благодаря этому каналу работа двигателя на малых оборотах холостого хода обеспечивается при полностью закрытой дроссельной заслонке 10. Необходимый расход воздуха задается при помощи регулировочного винта 7. Кроме того, в заслонке 10 имеется отверстие, которое при полностью завернутом винте 7 обеспечивает расход воздуха, необходимый для работы двигателя на минимально допустимых оборотах холостого хода при оптимальном расходе топлива.

Вывод на устойчивые малые обороты холостого хода обеспечивается путем отворачивания винта 7. Винтом 12 задается такой расход топлива, который обеспечивает нормальный переход двигателя с режима малой частоты вращения на холостом ходу на работу с нагрузкой при резком открытии дроссельной заслонки 10.

В этом карбюраторе предусмотрен подкачивающий топливный насос мембранного типа с приводом от переменного давления в кривошипной камере двухтактного двигателя. Насос обеспечивает подачу топлива под давлением более высоким, чем при его поступлении самотеком из вышерасположенного бака.


Насос состоит из мембраны 8, впускного «П» и выпускного «Р» клапанов лепесткового типа, топливной «Ж» и газовой «Е» полостей, демпферов «С» и «Т»; седел клапанов, выполненных в корпусе карбюратора (показаны пунктиром под лепестками клапанов), соединительных топливных каналов, а также газового канала «И».

Топливный насос работает следующим образом. Разрежение, создающееся в кривошипной камере двигателя при ходе поршня вверх распространяется по каналу «И» в газовую полость «Е» насоса При этом мембрана 8 прогибается в сторону газовой полости «Е», создавая разрежение в топливной полости «Ж». Под действием этого разрежения топливо по топливоподающему штуцеру 18 через демпфер «С» и открывшийся клапан «П» поступает в полость «Ж». При этом выпускной клапан «Р» закрывается.

Когда поршень идет вниз, в кривошипной камере двигателя создается повышенное давление, и мембрана 8 прогибается в сторону топливной полости «Ж». При этом впускной клапан «П» закрывается, а выпускной клапан «Р» открывается, и топливо выталкивается через демпфирующую полость «Т» к топливному клапану 15. Выравнивание пульсирующего давление всасывания и нагнетания топлива достигается с помощью упругой мембраны, разделяющей воздушную и топ-пивную полости демпферов «С» и «Т».

В настоящее время ведется работа по приспособлению описанного мембранного карбюратора для подвесного лодочного мотора Салют». Разработаны два варианта карбюратора: с встроенным подкачивающим топливным насосом и без него.

Основным условием, предъявляемым к конструкции и компоновке беспоплавкового карбюратора, является надежное удаление пузырьков пара и воздуха из полости топливного насоса и топливной камеры. Эти пузырьки образуются при работе топливного насоса и нагреве топлива, особенно свежезаправленного. Вредное влияние пузырьков воздуха особенно проявляется на режиме минимальной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя, так как все топливные полости карбюратора имеют только один выход — через дозирующие системы. Важную роль в удалении пузырьков играет и конструкция топливозаборника.