Карбюраторы малых грузовых и грузопассажирских автомобилей
Конструкции карбюраторов К-126Г, К-131, К-151 АО «ПеКар» для двигателей ЗМЗ и УМЗ

Находящиеся в настоящее время в эксплуатации малотоннажные и грузопассажирские автомобили ГАЗ и УАЗ оснащены, как правило, двигателями ЗМЗ и УМЗ с рабочим объемом цилиндров 2,445 л. Предусмотрены две основные модификации двигателей, рассчитанные на применение бензина А-76 (АИ-80) с низкой степенью сжатия (6,7...7,2) и бензина АИ-93 (степень сжатия 8...8,2). Существуют и другие модификации четырехцилиндровых двигателей ЗМЗ с рабочим объемом от 2,0 до 2,9 л, как с карбюраторными системами питания, так и с впрыском бензина, предназначенные для грузовых и легковых автомобилей, микроавтобусов ГАЗ. Большинство двигателей ЗМЗ и УМЗ с рабочим объемом до 2,5 литров оборудованы карбюраторами АО «ПеКар» К-126Г, К-131, К-151 различных модификаций. Рассмотрим их конструктивные особенности, способы диагностирования и обслуживания.

Карбюраторы указанных выше моделей имеют одну поплавковую камеру. Уплотнение запорных игл осуществляется при помощи эластичных шайб. Запорные иглы располагаются в карбюраторах К-126 и К-131 (рис.1 и 2) в крышке карбюратора, а в карбюраторах К-151 (рис.3) – в верхней части корпуса. Положение уровня топлива определяет момент вступления в работу главной дозирующей системы, расход топлива на различных режимах и, как следствие, основные эксплуатационные качества автомобиля. В частности, при чрезмерном увеличении уровня происходит переобогащение рабочей смеси, приводящее к ухудшению пусковых качеств, забрасыванию свечей конденсатом топлива, повышенному выбросу СО и СН, дымлению, увеличению расхода топлива.

В карбюраторах К-126 и К-131 для проверки уровня имеется окно с риской, обычно в средней части. В карбюраторах К-151 приходится, предварительно подкачав топливо насосом, снимать крышку и, если требуется, регулировать так, чтобы расстояние от плоскости разъема до уровня топлива было не менее 19... 20 мм. При увеличении этого размера свыше 21 мм, как правило, ухудшаются ездовые качества автомобиля. При необходимости увеличения уровня можно, не снимая, приподнять поплавок и лезвием отвертки или ножа отогнуть вверх язычок 62 (рис.3), воздействующий на запорную иглу. Для уменьшения уровня топлива следует отогнуть язычок вниз. После регулировок необходимо проверить уровень и, если потребуется, повторить указанные выше операции. В карбюраторах К-126 и К-131 нужно, сняв крышку и перевернув ее, проделать те же операции. После регулировки следует убедиться, что плоскость язычка в точке касания иглы приблизительно перпендикулярна оси иглы, в противном случае возможно ее заклинивание из-за перекоса в направляющей.

Главная дозирующая система.

В карбюраторах всех трех моделей главная дозирующая система – пульверизационного типа. Экономичные составы топливовоздушной смеси (в соотношении от 1:16 до 1:18) поддерживаются за счет подбора дозирующих элементов: топливного и воздушного жиклеров, эмульсионной трубки. В некоторых режимах на регулировку главной дозирующей системы влияют и жиклеры системы холостого хода. Воздушный жиклер главной дозирующей системы соединен с внутренней полостью эмульсионной трубки с несколькими рядами отверстий. При повышении расхода воздуха разрежение в малом диффузоре у распылителя увеличивается, уровень топлива в эмульсионной трубке снижается, а в эмульсионном колодце повышается. В действие вступает все большее число отверстий, обеспечивая заданный состав смеси на всех режимах частичных нагрузок, независимо от числа оборотов и положения дроссельной заслонки. Эмульсионный колодец с каналом относительно большого сечения соединен с распылителем, расположенным в малом диффузоре. Его нижняя кромка находится в узком сечении большого диффузора. Этим достигается повышенное разряжение у распылителя с целью лучшего смесеобразования и более равномерного распределения смеси по цилиндрам. В одной из направляющих пластин малого диффузора имеется пружина, прижимающая другую пластину к корпусу, обеспечивая герметичность канала распылителя. Большие диффузоры 17 (рис.1) у карбюраторов К-126 и К-131 – съемные, у карбюраторов К-151 они выполнены заодно с корпусом. В нижней части поплавковой камеры карбюраторов К-126 и К-131 имеются резьбовые пробки, через которые осуществляется доступ к главным топливным жиклерам. В карбюраторах К-151 для этого приходится снимать крышку.

Системы обогащения смеси.

Для повышения мощностных показателей путем обогащения топливовоздушной смеси в соотношении от 1:13 до 1:14 карбюраторы оснащены эконостатом. Распылитель эконостата 6 (рис.1) расположен в воздушном канале крышки карбюратора, где скорость воздуха значительно ниже, чем в диффузоре. Кроме того, расположение распылителя значительно выше уровня топлива в поплавковой камере определяет начало его включения при более высоких разрежениях. Поэтому через эконостат топливо начинает поступать только при работе двигателя в зоне средних и высоких чисел оборотов и нагрузках, близких к полным. Одной из причин пониженной мощности двигателя и низкой максимальной скорости автомобиля может быть засорение системы эконостата.

Системы холостого хода и переходные системы.

Подача топлива в систему холостого хода и в переходную систему производится из главной дозирующей системы в карбюраторах всех трех моделей. Система холостого хода карбюраторов К-126 – с задроссельным распыливанием – не может обеспечить хорошего смесеобразования, т.к. струя топливовоздушной эмульсии подается в поток воздуха, идущий с невысокой скоростью. При этом смесь распределяется по цилиндрам неравномерно, из-за этого увеличивается выброс СО и СН, усложняется процесс регулирования системы холостого хода. Регулирование числа оборотов коленчатого вала на холостом ходу производится изменением угла открытия дроссельной заслонки. Открывая заслонку, вы обедняете смесь. Винтом качества приходится обогащать смесь, но при этом изменяется число оборотов и так, постепенно, добиваться оптимальной регулировки. В карбюраторах К-131 и К-151 применена автономная система холостого хода, представляющая собой как бы миниатюрный карбюратор, через который проходит основная часть воздушного заряда. Дроссельная заслонка все время закрыта почти полностью. Минимальный зазор нужен только для того, чтобы заслонку не “закусывало” в закрытом положении. Соотношение дозирующих систем подобрано таким образом, что при вращении винта количества смеси для регулирования числа оборотов состав смеси почти не изменяется, поэтому винтом качества, как правило, пользоваться не приходится. Топливо подается в диффузор, в котором поток воздуха двигается с очень высокими скоростями. Это обеспечивает почти идеальное его распыление и равномерное распределение смеси по цилиндрам (по составу), что позволяет обеднять топливовоздушную смесь до соотношения 1:15, снижая тем самым концентрацию СО в отработавших газах до 0,3...0,6% (обычно регулируют с некоторым запасом -– 0,7...1,0%).

В карбюраторе К-131 применена автономная система “Каскад”, такая же, как на карбюраторах ДААЗ 21О5, 2107, К-133. Топливо из главной дозирующей системы проходит через топливный жиклер и смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер, образуя топливовоздушную эмульсию, которая попадает в канал переходной системы. Далее через сечение, регулируемое иглой качества смеси, и радиально расположенные отверстия эмульсия подается в кольцевой диффузор распылителя ЭПХХ 25 (рис.2). Внутри диффузора расположен клапан с трехступенчатым профилем, обеспечивающим постоянство состава смеси при изменении кольцевого сечения во время регулирования числа оборотов. Регулирование производится винтом количества, расположенным в крышке мембранного механизма. В режиме принудительного холостого хода (торможение двигателем, замедление вращения коленчатого вала) мембранный механизм смещает клапан экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ) до упора, перекрывая выходное отверстие и прекращая подачу топлива. Это снижает выброс СО и СН на 30...40% и уменьшает расход топлива на 4,5% при испытании по городскому циклу. У карбюраторов К-131А первых выпусков клапан ЭПХХ заменен на винт количества смеси.

В карбюраторах К-151 топливо поднимается к эмульсионной трубке с топливным и воздушным жиклерами. Через боковые отверстия в трубке и эмульсионный жиклер эмульсия опускается по эмульсионному каналу, смешиваясь с дополнительным воздухом, поступающим через второй воздушный жиклер. В нижней части корпуса карбюратора канал раздваивается. По первому каналу эмульсия сквозь переходную втулку поступает в полость перед переходными отверстиями, а затем через сечение, регулируемое винтом качества, в основной диффузор с винтом количества. По второму каналу в карбюраторах первых выпусков эмульсия проходила через сечение, регулируемое дополнительным винтом качества. В карбюраторах последних выпусков винт заменен на дозирующее отверстие в канале. Далее эмульсия поступает в дополнительный диффузор в корпусе дроссельных заслонок. Такая сложная система дозирования позволяет стабилизировать состав смеси при регулировании винтом количества. На выходе из основного диффузора расположен клапан ЭПХХ, отключающий подачу топлива на принудительном холостом ходу.

Система управления ЭПХХ карбюраторов К-131, К-151, а также ряда других карбюраторов (ДААЗ 2105,2107, К-133) состоит из электронного блока, включающего обмотку электропневмоклапана при снижении числа оборотов коленчатого вала ниже заданного и выключающего ее при их увеличении свыше 1500 об/мин. Параллельно электронному блоку к обмотке электропневмоклапана подсоединен микровыключатель. При минимальном числе оборотов электропневмоклапан подключен к сети через электронный блок. Нажимая на педаль газа, вы замыкаете микровыключатель. При повышенном числе оборотов электронный блок цепь размыкает, но электропневмоклапан остается подключенным к цепи через микровыключатель. В случае сброса газа, микровыключатель размыкает цепь, электропневмоклапан соединяет полость мембранного механизма с атмосферой и клапан ЭПХХ перекрывает подачу смеси. При снижении числа оборотов ниже заданного, электронный блок замыкает цепь электропневмоклапана, который соединяет рабочую полость мембранного механизма с задроссельным пространством, и клапан ЭПХХ открывается. То же самое происходит, если вы нажимаете на педаль газа и замыкаете цепь через микровыключатель. Система ЭПХХ выполняет функцию клапана “Антидизель”. При выключении зажигания, клапан ЭПХХ перекрывает подачу смеси, предотвращая работу двигателя с самовоспламенением при низкооктановом бензине.

В работе любых карбюраторов из-за нарушений в системе холостого хода происходит наибольшее число отказов. Это неудивительно – ведь топливный жиклер имеет слишком маленькое сечение (0,45...0,60 мм). Именно с него и следует начинать проверку карбюратора, если “пропал” холостой ход. Вы продули жиклер, а двигатель работать на холостом ходу не хочет. Тогда нужно снять наконечники проводов с микровыключателя и замкнуть их. Если двигатель заработал – значит вышел из строя электронный блок. Временно, до его замены, можно ездить, заизолировав замкнутые наконечники микровыключателя. Ну а если двигатель все равно не работает, снимем шланг от задроссельного пространства и подсоединим его напрямую к мембранному механизму ЭПХХ. Двигатель заработал на холостом ходу, следовательно, необходимо заменить электропневмоклапан. Если двигатель опять не хочет работать, то необходимо снять крышку мембранного механизма и проверить, свободно ли ходит клапан и не разорвана ли мембрана. Запасной мембраны у вас, конечно, нет. Тогда можно отрезать кусочек шланга, разрезать его вдоль, подсунуть его под мембрану и надеть на шток 22 (рис.2) клапана. Если двигатель работает неустойчиво или глохнет в начальный период открытия дроссельной заслонки, то регулируют или заменяют микровыключатель. Он должен замыкать контакты в самом начале поворота рычага привода дроссельной заслонки. Проверка электронного блока может производиться подсоединением к нему лампочки, мощностью не более 3 Вт, вместо идущего к электропневмоклапану провода. Другой провод от лампочки подсоединяют к массе. Провод от микровыключателя необходимо отсоединить. При повышении числа оборотов свыше 1200...1500 лампочка должна гаснуть, а при их снижении до 900...1100 – снова загораться. В этом случае блок исправен.

Способы регулировки карбюратора на минимум выброса СО и СН были даны в статье “Проблемы экологии крупных городов” в нашем журнале №21 ноябрь 1997 г. Однако бывают случаи, когда, завернув до упора винт качества в карбюраторе К-151, снизить концентрацию СО до нормы не удается. Причинами могут быть нарушение уровня в поплавковой камере из-за неправильной регулировки или негерметичности запорной иглы. Но может быть и производственный дефект: дозирующее отверстие во втором эмульсионном канале системы холостого хода слишком велико. В этом случае нужно уменьшить его сечение, а иногда достаточно просто заглушить.

Переходная система вторичной камеры предназначена для подачи топлива в зоне малого угла открытия ее дроссельной заслонки, когда главная дозирующая система еще не вступила в работу. Причиной неустойчивой работы в этой зоне может быть засорение топливного жиклера переходной системы.

Ускорительный насос.

Ускорительный насос служит для компенсации состава смеси на режиме разгона при резком открытии дроссельной заслонки путем впрыскивания дополнительного топлива в воздушный канал карбюратора. Период впрыскивания определяется характеристикой демпфирующей пружины. В карбюраторах К-126 и К-131 применяются ускорительные насосы плунжерного типа, недостатком которых является изменение их характеристик по мере изнашивания. В карбюраторах К-151 используется ускорительный насос мембранного типа. С одной стороны мембраны имеется пружина, обеспечивающая всасывание топлива, с другой – демпфирующая пружина, определяющая время впрыска. Впрыск топлива осуществляется при помощи кулачка на оси дроссельной заслонки и рычага. Для предотвращения впрыска топлива при малых перемещениях мембраны, например при движении по неровной дороге, рабочая полость мембраны сообщается с поплавковой камерой дренажным каналом. Регулирование подачи топлива осуществляется регулировочной иглой в жиклере дренажного канала или изменением проходного сечения форсунки.

Одной из причин ухудшения динамики автомобиля во время разгона является нарушение работы ускорительного насоса. Предварительная проверка может осуществляться без снятия карбюратора с двигателя. При резком открытии дроссельной заслонки из распылителя должна выходить ровная струя, не попадающая на стенки канала или малого диффузора. Причинами нарушения работы насоса может быть попадание соринок в седла всасывающего или нагнетательного клапанов, но чаще всего – в распылитель. Для проверки производительности насоса карбюратор устанавливают на подставку над мензуркой и производят 10 циклов: полное резкое открытие дроссельной заслонки, выдержка 3..5 секунд, пока не прекратится подача топлива, и ее медленное закрытие для заполнения полости насоса. Результаты проверки должны соответствовать данным таблицы. В случае необходимости следует разобрать карбюратор, проверить мембрану, продуть каналы, прочистить форсунку медной проволокой диаметром 0,3 мм. Нужно иметь в виду, что регулирование подачи топлива иглой мало эффективно. Иногда приходится изменять сечение жиклера дренажного отверстия.

Система вентиляции поплавковой камеры.

При засорении воздушного фильтра происходит обогащение смеси, увеличивается эксплуатационный расход топлива, повышается уровень токсичности отработавших газов. Для уменьшения влияния сопротивления воздушного фильтра карбюраторы имеют системы балансировки поплавковых камер, которые изолируются от атмосферы и сообщаются каналом с горловиной карбюратора. Таким образом, перепад давления между диффузором и поплавковой камерой остается неизменным, и расход топлива увеличивается только при очень сильном засорении фильтра. Однако после остановки двигателя начинается кипение топлива в поплавковой камере и его интенсивное испарение. Воздушный фильтр и впускной трубопровод заполняются сильно переобогащенной смесью, что затрудняет пуск горячего двигателя. Для облегчения пуска в карбюраторе К-151В в канале под крышкой находится подпружиненный клапан 2 (рис. 3), управляемый через рычажный привод от электромагнита 63, ввернутого в крышку карбюратора. При включенном зажигании сердечник электромагнита втянут, и клапан разбалансировки закрыт. При выключении зажигания шток клапана перемещается вверх, открывая клапан. Полость поплавковой камеры при этом сообщается с атмосферой или со специальным адсорбером, поглощающим пары топлива. После запуска двигателя происходит продувка адсорбера, и пары из него поступают в двигатель.

Примечания:
1. В числителе даны параметры первичной камеры, в знаменателе - вторичной.
2. В скобках указана пропускная способность второго воздушного жиклера.
*Диаметр отверстия приведен в мм.