Пневмопривод на "Озоне"

Знакомство с новыми конструкциями не всегда проходит гладко. Когда появились первые карбюраторы ДААЗ-2105 ("Озон") с пневмоприводом дроссельной заслонки вторичной камеры, у автомобилистов начали возникать вопросы. Почта редакции приносит письма владельцев "жигулей" с просьбами объяснить, почему понадобилось такое устройство, как оно работает, как проверить правильность его действия. И мы попросили ответить на них сотрудника НАМИ инженера А. Тюфякова.

Для чего нужен пневмопривод? Сначала немного теории. Практически все современные карбюраторы работают по принципу распыления топлива в потоке воздуха, движущегося с высокой скоростью. Чем меньше сечение диффузора в карбюраторе, тем больше разрежение в нем, выше скорость потока воздуха и в результате лучше качество распыления топлива. Но в то же время уменьшение сечения диффузора сопровождается ростом сопротивления впускной системы и снижением максимальной мощности двигателя. Распространенные в прошлом однокамерные карбюраторы в выборе сечения диффузора всегда были примером компромиссного решения.

Развитие автомобильной техники постепенно привело к дальнейшему обострению этих противоречивых требований, и их уже не мог удовлетворить однокамерный карбюратор. Появились двух- и многокамерные конструкции, где камеры вступали в работу последовательно, по мере нажатия на педаль акселератора.

В них при малых нагрузках рабочую смесь приготовляет первичная камера. Размеры ее диффузора в этом режиме обеспечивают достаточно высокую (для хорошего распыливания топлива) скорость воздуха. При дальнейшем нажатии на педаль включаются вторичные камеры, поток поступающего в карбюратор воздуха распределяется между ними, и общее сопротивление оказывается невелико. Все сказанное относится и к распространенным двухкамерным карбюраторам "жигулей" выпуска до 1978 года.

Наряду с достоинствами у этих приборов есть и существенный недостаток: ухудшение распыления топлива и заметное уменьшение крутящего момента на малых оборотах коленчатого вала при полном открытии дроссельных заслонок. Иными словами, нажатие на "газ" до упора при движении с небольшой скоростью на высшей передаче приводит к "захлебыванию" двигателя. Почему?

Мы знаем, что наполнение цилиндров горючей смесью – процесс пульсирующий. Скорость ее потока возрастает от нуля до максимума и вновь падает до нуля много раз в секунду. Чтобы использовать инерцию разогнавшегося во время такта впуска потока для "вталкивания" в цилиндр дополнительной порции смеси, конструкторы применяют запаздывание (относительно НМТ) закрытия впускного клапан. Такое запаздывание улучшает наполнение цилиндров смесью на режиме средних и высоких оборотов коленчатого вала, когда инерция потока велика. А на малых, когда она мала, поршень, начавший двигаться от НМТ к ВМТ, выталкивает часть заряда цилиндра через еще не закрытый впускной клапан обратно во впускную трубу. Вслед за этим в ней создается разрежение, дополнительно отсасывающее смесь, – происходит обратный выброс. В итоге количество смеси в цилиндре оказывается меньше первоначально поступившего, а мощность и крутящий момент падают.

Как бороться с "захлебыванием"? Опытные водители нашли свое решение проблемы. Опираясь на выработанные многолетней практикой ощущения, они для быстрого разгона машины с режима низких оборотов не нажимают на педаль акселератора сразу до упора, а сначала задерживают ее в определенном положении и лишь потом, по мере набора скорости, плавно прибавляют "газ".

Физически происходящий в это время в двигателе процесс выглядит так. Частично прикрытая дроссельная заслонка оказывает незначительное сопротивление потоку воздуха на малых оборотах при движении поршня от ВМТ к НМТ. Однако она создает заметное сопротивление быстрой короткой волне обратного выброса, уменьшая "отсос" свежего заряда.

Поэтому тонкую обратную связь положения педали дросселя с работой двигателя лучше препоручить автоматически действующему устройству. Таким устройством и является вакуумный (пневматический) привод, координирующий открытие заслонок обеих камер.

Педаль акселератора в этом случае связана только с приводом заслонки первичной камеры. А вторичная включается на больших нагрузках вакуумным устройством. При переходе от больших нагрузок к малым независимо от разрежения в диффузорах вторичная заслонка принудительно закрывается. В результате улучшается смесеобразование, сглаживаются "провалы".

Как устроен и работает пневмопривод дроссельной заслонки вторичной камеры? Пневмокамера (см. схему) разделена упругой диафрагмой 1 на две полости. Нижняя соединена с атмосферой, а верхняя – каналами в корпусе карбюратора через жиклеры 9 и 10 с диффузорами соответственно вторичной и первичной камер. Диафрагма 1 через шток 28 соединена с системой рычагов, управляющих открытием заслонки вторичной камеры. Хотим обратить внимание, что в "озонах" первых серий в крышке 3, где соединяются каналы подвода разрежения, может быть запрессован демпфирующий жиклер 4 с проходным сечением 0,8 мм.

Привод работает так. На холостом ходу и малых нагрузках, когда угол открытия заслонки первичной камеры не превышает 48^о, поводок 24 рычага, сидящего на ее оси, не касается промежуточного рычага 20. При этом рычаг 20, оттягиваемый вверх штифтом 27 в главный рычаг 17 на оси заслонки вторичной камеры и тем самым удерживает эту заслонку в закрытом положении.

С ростом нагрузки увеличивается разрежение в диффузоре первичной камеры и в соединенной с ним каналами верхней полости. Шток 28 идет вверх. Он сжимает пружину 2, закручивает пружину 18 и поворачивает свободно сидящий на оси заслонки промежуточный рычаг 16. Главный рычаг 17 и жестко связанная с ним заслонка вторичной камеры неподвижны. В этом положении вся система рычагов "взводится" и готова открыть заслонку вторичной камеры немедленно после освобождения рычага 17. По мере дальнейшего нажатия на педаль акселератора поводок 24 надавливает на рычаг 20, постепенно отводя вниз его штифт 27 и все больше освобождая главный рычаг 17. При полном нажатии на педаль промежуточный рычаг 20 поворачивается на 30^о и позволяет главному рычагу 17 повернуться на 78^о, то есть на угол полного открытия. Действительное же открытие заслонки вторичной камеры в этом случае определяется только механизмом пневмопривода.

Что происходит при полном нажатии на "газ", когда автомобиль движется на минимальных оборотах двигателя (около 1 000 в минуту)? Главный рычаг 17 на оси заслонки вторичной камеры полностью освобождается. Однако разрежение в верхней полости пневмокамеры (из-за относительно низкой скорости потока воздуха в диффузоре первичной камеры, где разрежения в этот период нет) еще мало, чтобы преодолеть усилие возвратной пружины. В результате дроссельная заслонка вторичной камеры остается закрытой.

С повышением оборотов двигателя вакуум в верхней полости пневмокамеры (вследствие увеличения разрежения в диффузоре первичной камеры) возрастает и преодолевает усилие возвратной пружины. С этого момента шток 28 идет вверх и через рычаги 16 и 17 открывает дроссельную заслонку 19 вторичной камеры.

По мере роста оборотов двигателя и угла открытия дросселя вторичной камеры разрежение в ее диффузоре и по соответствующему каналу через жиклер 9 передается в верхнюю полость пневмокамеры, ускоряя полное открытие вторичной дроссельной заслонки. Таким образом, при движении автомобиля с полностью нажатой педалью акселератора угол открытия заслонки вторичной камеры зависит только от числа оборотов коленчатого вала.

Сбрасываем "газ" после полного нажатия. Поводок 24 освобождает первый промежуточный рычаг 20. Тот под действием возвратной пружины 26 нажимает на главный рычаг 17 и прикрывает заслонку вторичной камеры, преодолевая сопротивление пружины 18 и вызывая появление зазора между рычагами. При полном отпускании педали разрежение в верхней полости пневмокамеры быстро падает практически до нуля, а шток идет вниз до упора, и рычаги 16 и 17 вновь приходят в соприкосновение.

Как определить неполадки в работе пневмопривода? Нарушение в его работе может вызвать перерасход топлива и ухудшение приемистости автомобиля. В этом случае карбюратор снимают и проверяют. В исходном положении дроссельные заслонки 19 и 22 должны быть полностью закрыты, а промежуточный 16 и главный 17 рычаги на оси вторичной камеры приведены во взаимное соприкосновение пружиной 18. Перемещая шток 28 до упора, сжимают возвратную и промежуточную пружины. При этом заслонка 19 вторичной камеры не должна приоткрываться. Затем, не отпуская штока, поворачиваем рычаг 21 на оси первичной камеры сначала до соприкосновения поводка 24 с рычагом 20, а потом до упора. Одновременно с началом поворота рычага 20 под действием сжатой пружины 18 начинает открываться заслонка 19 вторичной камеры. В предельном случае заслонки обеих камер должны быть полностью открыты.

Если заслонка вторичной камеры открывается не полностью, регулируют длину штока, вворачивая его в головку 32 диафрагмы. При его недостаточном ходе пружину 2 можно укоротить с каждой стороны на 3/4 витка.

Если заслонка 19 вообще не открывается ("закусывает" ее кромки), надо отрегулировать упор 13 на корпусе дроссельных заслонок, так чтобы не было заметной щели.

Затем, не отпуская штока, медленно отпускают рычаг на оси первичной камеры и следят за последовательностью закрытия заслонок: сначала полностью у вторичной камеры, а затем – у первичной. Важно, чтобы поводок 24 сохранял контакт с промежуточным рычагом 20 без зависания до тех пор, пока вторичная заслонка полностью не закроется. Зависание возможно, например, при потере упругости пружиной 26. Вследствие этого после интенсивного разгона и перехода на установившееся движение заслонка вторичной камеры остается приоткрытой, а смесь, поступающая в двигатель, излишне обогащается, что вызывает перерасход топлива.

Чтобы заслонка закрывалась надежно и вовремя, можно изменить точку крепления возвратной пружины 26 на корпусе карбюратора, использовав отверстие для винта, крепящего рычаг пускового устройства. При этом серийный 5-миллиметровый винт 25 выворачивают, а на его место устанавливают новый, длиной 22–25 мм с навернутой на него контргайкой и предварительно надетым верхним кольцом пружины. Рычаг пускового устройства фиксируют контргайкой, под которую подкладывают снятые с серийного винта шайбы.

Проверив работу механизма пневмопривода в отношении кинематики, переходят к пневматической части устройства. Герметичность полости диафрагмы проверяют, сняв корпус пневмокамеры с карбюратора, нажав на шток и плотно закрыв выходное отверстие. Если в течение хотя бы 4–5 секунд он не перемещается, значит, герметичность достаточна. Возможные причины негерметичности: разрыв диафрагмы, повреждение ее уплотняющего края или резинового кольца в разъеме крышки и корпуса. Кстати, при разборке корпуса это кольцо легко потерять. Заменить его можно кусочком резиновой трубки подходящего диаметра.

О том, что каналы в корпусе пневмопривода не засорены, свидетельствует характерный шум удаляемого из полости и засасываемого обратно воздуха, когда вы нажимаете и отпускаете шток.

Нужно проверит и состояние прокладки под фланец крепления корпуса, прокладки корпуса дроссельных заслонок, а также не засорены ли жиклеры пневмопривода. Жиклер 10 первичной камеры доступен после снятия корпуса 12 дроссельных заслонок и прокладки 11; жиклер 9 вторичной камеры установлен, как видно на схеме, у выхода канала в диффузор вторичной камеры; их сечения для ДААЗ-2105 соответственно 1,2 и 1,00 мм, для ДААЗ-2107 – 1,5 и 1,2 мм.

Динамика машины может ухудшиться и из-за слишком позднего включения вторичной камеры, например, когда диафрагма потеряла эластичность. Проверка проста. Снимают с карбюратора пневмокамеру, вынимают пружину и снова собирают, не устанавливая на карбюратор. При нормальной жесткости диафрагмы ее нижняя тарелка 29 под тяжестью свободно висящего штока 28 должна из верхнего положения переместиться до упора в нижнюю стенку 34 корпуса 6.

Косвенно проверить своевременность вступления в работу вторичной камеры можно и на машине. Для этого, не снимая карбюратора, отсоединяют от пальца 14 промежуточного рычага шток 28. Затем снимают шланг вакуум-корректора (если он есть) со штуцера на карбюраторе и перекрывают отверстие штуцера пробкой. Пускают двигатель на холостом ходу и, повышая обороты до 5 000 в минуту, следят (эту работу удобнее проводить вдвоем) за изменением положения шестигранной головки 32 диафрагмы относительно нижней плоскости 30 корпуса диафрагменного механизма. Нормальным можно считать перемещение штока на 9–10 мм от исходного положения, когда верхний торец контргайки 33 совпадет с этой плоскостью.

Как непосредственно убедиться, что ухудшение динамики автомобиля вызвано поздним вступлением в работу вторичной камеры? Надо собранный без пружины корпус диафрагменного механизма установить на карбюратор. Если выяснено, что при оборотах коленчатого вала более 2 000 в минуту приемистость автомобиля улучшилась, можно уменьшить жесткость пружины пневмопривода.

Делают это так. Плотно, но без деформации витков надевают пружину на оправку подходящего диаметра, сжимают витки и закрепляют их так, чтобы длина закрепленной пружины составляла 28–30 мм. Затем на газе или паяльной лампе быстро и по возможности равномерно прогревают пружину докрасна. После этого отожженную пружину снимают с оправки, очищают от окалины, при необходимости выправляют неравномерно поджавшиеся витки, проверяют длину в свободном состоянии (она должна составлять от 28 до 30 мм) и обязательно покрывают антикоррозионным лаком. Чтобы исключить задевание пружины 2 за центрирующие усики 31, их можно немного отогнуть наружу.