Układ gaźnikowy
Zadaniem układu zasilania jest:
Dostarczenie silnikowi mieszanki w ilości odpowiadającej jego obciążeniu i o składzie dostosowanym do jego warunków pracy;
Wytworzenie mieszanki możliwie jednorodnej tzn. paliwo powinno być odparowane i jego para dokładnie wymieszana z powietrzem.
W skład układu zasilania wchodzą następujące urządzenia:
Zbiornik paliwa;
Pompa paliwa;
filtry paliwa;
przewody paliwa;
filtr powietrza;
gaźnik;
rury dolotowe i wylotowe.
Gaźnik elementarny jest to najprostszy gaźnik do wytwarzania mieszanki powietrza z benzyną.
Składa się on z czterech zasadniczych części, a mianowicie;
komory pływakowej z urządzeniem pływakowym;
rozpylacza z dyszą;
przewodu dolotowego z gardzielą;
przepustnicy.
Komora pływakowa wyposażona jest w pływak oraz sterowany przez niego zawór iglicowy, regulujący dopływ paliwa. Pływak za pośrednictwem zaworu ma za zadanie utrzymanie stałego poziomu paliwa w komorze pływakowej. Komora ta połączona jest z atmosferą otworem odpowietrzającym.
Z komory pływakowej paliwo przedostaje się przez dyszę o kalibrowanym otworze do rozpylacza i zajmuje taki sam poziom, jak w komorze pływakowej. Wylot rozpylacza znajduje się 2... 3 mm powyżej poziomu paliwa w rozpylaczu, co zapobiega wyciekaniu benzyny z gaźnika w okresach, kiedy silnik nie pracuje.
Gardziel (zwężka) ułatwia rozpylenie ciekłego paliwa w strumieniu powietrza. W najwęższym przekroju gardzieli znajduje się wylot rozpylacza. Podczas pracy silnika prędkość przepływu zasysanego powietrza jest w gardzieli największa, dzięki czemu w sąsiedztwie wylotu rozpylacza utrzymuje się największe podciśnienie. W skutek podciśnienia paliwo jest wysysane z rozpylacza. Intensywność wydobywania się paliwa z rozpylacza zależy od różnicy ciśnienia w komorze pływakowej i w gardzieli oraz od przepustowości dyszy paliwa.
Przepustnica służy do zmieniania chwilowego podciśnienia w gardzieli, a przez to do regulowania ilości i składu mieszanki paliwowo-powietrznej wytwarzanej w komorze mieszankowej i zasysanej z niej przez silnik.
Rozróżnia się trzy rodzaje gaźników: górnossący, dolnossący i poziomy. Najczęściej stosowany jest gaźnik dolnossący zwany również opadowym.
Gaźnik elementarny nie może zapewnić właściwego składu mieszanki w różnych warunkach pracy silnika. W przypadku niewielkiej prędkości obrotowej silnika prędkość przepływu powietrza przez gardziel jest niewielka. Z tych względów podciśnienie w gardzielu u wylotu rozpylacza jest małe, w skutek czego porywana jest niedostateczna ilość paliwa ,a więc wytworzona zostaje mieszanka uboga. W ten sposób jest wytwarzana mieszanka podczas rozruchu silnika, jak również w zakresie prędkości obrotowej biegu jałowego silnika.
Z praktyki wiadomo, że silnik zasilany mieszanką ubogą trudno jest uruchomić oraz, że ma on tendencje do gaśnięcia podczas pracy na biegu jałowym. Zatem podczas rozruchu i biegu jałowego silnik powinien być zasilany mieszanką bogatą.
Z tego wynika, że gaźnik rzeczywisty nie spełniałby wymagań stawianych urządzeniu zasilającemu, gdyby nie różnił się znacznie od gaźnika elementarnego.
Gaźnik rzeczywisty, a więc taki, który jest stosowany w układzie zasilania silnika z zapłonem iskrowym, zachowuje elementy gaźnika elementarnego, ale oprócz tego jest wyposażony w następujące dodatkowe urządzenia:
Przepustnica powietrza urządzenia rozruchowego wbudowana jest bezpośrednio za wlotem powietrza do gaźnika, a więc przed gardzielą i rozpylaczem. Jest ona wyposażona w zawór, który przy odpowiednim zwiększeniu się podciśnienia pod przepustnicą uchyla się i przepuszcza część powietrza do gardzieli gaźnika.
Położenie przepustnicy powietrza urządzenia rozruchowego sterowane jest cięgłem zakończonym gałką umieszczoną na tablicy rozdzielczej. W celu zapewnienia silnikowi przejścia z rozruchowej prędkości obrotowej na prędkość obrotową biegu jałowego i utrzymania tej prędkości, należy uchylić nieco zawór przepustnicy powietrza, co umożliwia doprowadzenia niezbędnej ilości powietrza.
Całkowitą poprawę charakterystyk gaźnika w fazie rozruchu uzyskuje się przez wyposażenie go w dodatkowe urządzenia rozruchowe i biegu jałowego.
Zamykając przepustnicę powietrza urządzenia rozruchowego w chwili rozruchu silnika, powodujemy jednocześnie niewielkie uchylenie przepustnicy mieszanki. Otwory wylotowe kanalika urządzenia rozruchowego znajdują się w wąskiej szczelinie, utworzonej przez uchyloną przepustnice mieszanki. Powstałe podciśnienie pod przepustnicą powietrza powoduje wpływ paliwa z rozpylaczy głównego i kompensacyjnego. Równocześnie unosi się w studzience paliwo, które następnie płynie kanalikiem, gdzie miesza się z powietrzem. W kanaliku rozruchowym powstaje bogata emulsja, wpływająca otworami do przestrzeni pod przepustnicą mieszanki. Tu wraz z paliwem dostarczanym z rozpylacza emulsja szybko odparowuje i w wyniku tego powstaje mieszanka bogata.
Rozpylacz wytwórczy (kompensacyjny) stosowany jest często. Zadaniem jego jest utrzymanie właściwego składu mieszanki, szczególnie w zakresie dużych i maksymalnych prędkości obrotowych silnika.
Wbudowany jest on razem z rozpylaczem głównym w taki sposób, że jego wylot znajduje się powyżej najmniejszego przekroju gardzieli, w którym znajduje się wylot rozpylacza głównego.
Jednoczesna praca obu rozpylaczy powoduje stopniowe wzbogacenie mieszanki paliwowo-powietrznej proporcjonalnie do spadku ciśnienia w gardzieli gaźnika. Współpraca ta zapewnia zasilanie silnika podczas jego pracy z dużą i maksymalną prędkością obrotową odpowiednio wzbogaconą mieszanką, zapewniającą mu uzyskanie wymaganej mocy.
Oprócz takiego urządzenia wyrównawczego w gaźnikach są stosowane inne rozwiązania, gdzie wyrównanie składu mieszanki następuje przez :
powietrzne hamowanie paliwa dopływającego do rozpylacza głównego lub wyrównawczego (gaźnik G43)
mechaniczne hamowanie dopływu paliwa (gaźnik CARTER)
samoczynnie zmieniająca się średnica gardzieli gaźnika (gaźnik K-80)
Rozpylacz główny ma regulowaną wydajność według zasady powietrznego hamowania wypływu paliwa. W takim rozwiązaniu wydatek rozpylacza nigdy nie przekracza wydajności dyszy, gdyż wypływ paliwa jest hamowany w przewodzie rozpylacza u jego wylotu w taki sposób, że im większy jest spadek ciśnienia, tym efekt hamowania jest większy. Rozpylacz główny nie może więc zapewnić przy dużej i maksymalnej prędkości obrotowej silnika wytwarzania mieszanki bogatszej. W celu wzbogacenia mieszanki paliwo musi wypływać również z rozpylacza wyrównawczego. Zawór oszczędzacza musi być otwarty. A więc i w tym rozwiązaniu przez oszczędzacz zostanie dostarczona do zmieszania dodatkowa, niezbędna ilość paliwa, potrzebna do uzyskania mieszanki o wymaganym składzie.
Pompa przyspieszająca. Podczas gwałtownego uchylenia przepustnicy, w wyniku różnicy bezwładności paliwa i powietrza, przez krótki okres czasu występuje poważne zubożenie mieszanki. W rezultacie pomimo uchylenia przepustnicy, silnik zamiast przyspieszyć swój bieg-zwalnia, a niekiedy może się zatrzymać, zwłaszcza jeżeli uprzednio pracował na biegu jałowym.
W celu zapewnienia dostatecznego przyspieszenia pracy silnika, każdorazowo w okresie szybkiego uchylenia przepustnicy do gardzieli trzeba doprowadzić dodatkowo pewną ilość paliwa.
Pompka przyspieszająca spełnia to zadanie w ten sposób, że jej cylinderek jest połączony z komorą pływakową kanałem w którym umieszczono zaworek ciężarkowy dwustronnego działania. Cylinderek ma również połączenie innym kanałem z rozpylaczem umieszczonym nad gardzielą. W tym kanale również znajduje się zaworek ciężarkowy, lecz jednokierunkowy, przepuszczający paliwo tylko w kierunku rozpylacza. Jeżeli tłoczek pompki opada wolno, to powstające w paliwie pod tłoczkiem ciśnienie jest niewielkie i zaworek łączący pompkę z komorą pływakową nie zamyka się, wobec czego paliwo z cylinderka pompki powraca do komory pływakowej.
Podczas gwałtownego uchylenia przepustnicy ruchu tłoczka jest szybki. Pod wpływem powstającego wówczas ciśnienia zaworek zwrotny zamyka paliwu drogę do komory pływakowej, wobec czego kieruje się ono w stronę rozpylacza, po drodze unosząc zaworek w kanale rozpylacza. Następuje jednorazowy wtrysk paliwa do gardzieli, mieszanka wzbogaca się i silnik z łatwością przyspiesza swój bieg.
Rury dolotowe silnika. Rury dolotowe stanowią nie tylko połączenie gaźnika z cylindrami silnika, lecz są także przedłużeniem komory mieszania gaźnika, ponieważ odbywa się w nich dalszy ciąg procesu wytwarzania mieszanki. Kształty geometryczne rur dolotowych zwłaszcza przekroje łuków itp.; mają istotny wpływ na jakość mieszanki doprowadzonej do cylindrów, jak również decydują o stopniu napełniania cylindrów.
Rury dolotowe są wykonane oddzielnie, jednak czasem wykonuje się je jako wspólny odlew z rurami wylotowymi silnika. Taki zespół rur dolotowych i wylotowych nazywa się kolektorem.
Rury wylotowe i tłumiki wylotu. Ciśnienie spalin w chwili otwarcia zaworu wylotowego jest znaczne, wynosi 350...600kPa. dlatego też przy swobodnym wylocie do atmosfery powodują one duży hałas. Ażeby spaliny opuszczały rurę wylotową cicho, muszą być odpowiednio rozprężone. Uzyskuje się to częściowo przez przedłużenie rur wylotowych silnika za pomocą długiej wspólnej rury, której wylot znajduje się najczęściej w tylnej części pojazdu. Rura odbierając ciepło od spalin ochładza je i zmniejsza ich energię, a więc ich ciśnienie. Nie tłumi to jednak znacznego hałasu w chwili ujścia spalin do atmosfery. Dlatego też na końcu rury wylotowej umieszcza się specjalne urządzenie zwane tłumikiem.
Spaliny w tłumiku, zmuszone są do częstych zmian kierunku przepływu i stopniowego powiększania swej objętości przez co rozprężają się i z małą energią opuszczają tłumik, nie czyniąc nadmiernego hałasu.