Motorstyring Benzinanlæg med karburator Det er karburatorens formål at forstøve benzinen og blande den med den indsugede luftmængde til det korrekte blandingsforhold, der gælder for følgende kørselsområder: Koldstart Tomgangshastighed Dellast Fuldlast Acceleration Luft/benzin-blandingen skal være antændelig i samtlige cy - lindre ved alle fyldningsgrader, således at følgende opfyldes: Trækkraft Økonomi Forureningskrav Motorens levetid Robert Bosch Benzinforbrug Indsprøjtning Karburator De to figurer her til højre viser sammenhængen mellem skadelige stoffer i udstødningsgassen, benzinforbruget og luftforholdet. I området λ = 1 ses de gunstigste værdier for CO og CH samt benzinforbruget. 'Fed' 'Mager' Robert Bosch Motoreffekt og drejningsmoment Indsprøjtning Karburator Benzinforbrug, b e e Motoreffekt, N e Fed Mager N e max 0,7 0,7 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 Lufttal λ λ-regulering Tændvillighedsgrænse, benzin Blandingsforhold, ældre motortyper Blandingsforhold, nyere motortyper Det støkiometriske forhold Robert Bosch 0,90 1,0 1,05 b e min Luftforhold [ λ] Indvirkning af luftforholdet λ på motoreffekt og benzinforbrug 129
Benzinanlæg med karburator Luft/benzin-blandingen Til at karakterisere luft/benzin-blandingen har man valgt luftforholdet lambda (λ): tilførte luftmængde λ = støkiometrisk nødvendige luftmængde λ = 1: Den tilførte luftmængde svarer til den nødvendige luftmængde, den støkiometriske. Der er her en fuldstændig forbrænding. λ < 1: Luftmangel eller fed blanding. λ > 1: Luftoverskud eller mager blanding. Motoreffekt, forbrug og sammensætningen af udstødningsgassen hæn ger væsentlig sammen med luft/benzin-blandingen. En fuldstæn dig forbrænding af benzin finder sted ved blandingsforholdet ca. 14,7:1 (14,7 kg luft: 1 kg benzin) og λ = 1,0. e 1 Vakuumkammer 2 Vakuumkanal 3 Blandingskammer Karburatorfunktioner Variabel venturi Karburatoren er forsynet med en variabel venturi, en konisk brændstofnål og et strålerør, der leverer benzinen ved alle hastigheder. Venturiens gennemstrømningsareal ændres i takt med gas spjældets stilling. Ved gasgivning øges gennemstrømnings arealet, og ved lukning af gasspjældet formindskes arealet. Lufthastigheden gennem venturien holdes herved konstant. Den konstante lufthastighed og vakuum i venturien medfører, at karburatoren kan virke tilfredsstillende med kun ét strålerør. Den tilførte luftmængde ændres i takt med gasspjældets åb ning. Benzinmængden æn dres tilsvarende ved at ændre gennemstrømningsarealet i strålerøret med en konisk nål. Robert Bosch Variabel venturisystem 130
Motorstyring Fast venturi Lufthastigheden i den faste venturi varierer i for hold til motorens om drejningstal og styres af gasspjæl det. Sugningen på hovedstrålerøret sti ger og falder kvadratisk med luft hastigheden. Dette kræver derfor flere benzinleve rings syste mer, såsom: 1 Balance-fjeder 2 Vakuum-stempel Tomgangssystem Hovedsystem Tilskudssystem Accelerationssystem Robert Bosch I blandingskammeret er der monteret en forsnævring kal - det venturi. Denne for øger lufthastigheden om kring hovedstrålerøret. Dette medfører et trykfald i forhold til svømmerkammeret. Trykforskellen presser benzinen ud af hovedstrålerøret. Variabel venturisystem Venturiens gennemstrømningsareal bestemmer luft mængden pr. tidsenhed og skal derfor tilpasses moto rens slagvolumen. 1 Brændstof 2 Luftfiltertilslutning 3 Luft 4 Venturi 5 Strålerør 6 Hoveddyse 7 Gasspjæld Robert Bosch Fast venturisystem 131
Benzinanlæg med karburator A Cylinder 1 2 3 4 B Cylinder 1 2 3 4 C Cylinder 1 2 3 4 Robert Bosch Karburatorer konstrueres som enkelt- eller register-typer A Enkelt B Register (mekanisk aktiveret) C Register (vakuum-aktiveret) 132
Motorstyring Karburatorens opbygning 1 Tomgangsstrålerør 2 Luftkorrektionsdyse 3 Tilskudsbenzindyse 4 Injekterrør 6 Hjælpeventuri, trin 1 7 Chokerspjæld 8 Hjælpeventuri, trin 2 9 Afrivningsrør, højfart 10 Luftdyse, overgang, trin 2 11 Stigrør 12 Luftdyse 14 Luftkorrektionsdyse, trin 2 15 Tomgangsdyse, trin 2 16 Topdæksel 17 Topdæksel-pakning 18 Varmeisoleringsflange 19 Hoveddyse, trin 2 20 Benzindyse, overgang, trin 2 21 Gasspjældshus 22 Tomgangsboring 23 Overgangsboring 24 Gasspjæld, trin 2 25 Gasspjæld, trin 1 26 Overgangsboring 27 Tomgangsboring 28 El-spærre-ventil 29 Mængdeskrue 30 Luftskrue 31 Hoveddyse, trin 1 32 Svømmerhus 46 Luftboring 77 Kølevandsdæksel 78 Chokerhus 79 Monteringsskive 81 El-tilslutning 83 Vakuumstuds 85 Medbringer 86 Chokerarm 87 Fjeder 88 Forbindelsesstang 91 Pull-down-ventil 98 Vakuumstuds 99 Vakuumstuds til manifold 102 Vakuumslange 106 Vakuumslange 133
Benzinanlæg med karburator 2 Luftkorrektionsdyse 5 Afrivningsrør 6 Hjælpeventuri, trin 1 8 Hjælpeventuri, trin 2 9 Afrivningsrør, højfart 14 Luftkorrektionsdyse, trin 2 19 Hoveddyse, trin 2 31 Hoveddyse, trin 1 33 Tilskudsventil 34 Tilskudsfjeder 35 Stempel 36 Benzintilgang 37 Venturi, trin 2 38 Venturi, trin 1 40 Fjeder 41 Fjeder 46 Luftboring 47 Nåleventilhus 48 Nåleventil 49 Aksel 50 Svømmer 51 Dyse, højfartssystem 60 Gasspjældstopskrue 61 Gasspjældsarm 62 Pumpearm 63 Pumpefjeder 65 Gasspjældstræk 66 Gasspjældsarm, trin 2 69 Vakuumdåse, trin 2 70 Vakuumstuds 84 Luftboring 104 Kabelholder, gasspjældstræk 105 Luftfilter-bespænding 106 Vakuumslange 134
Motorstyring Svømmersystem Det er svømmersystemets opgave at holde benzinstanden konstant i svømmerhus og strålerør. Dette opnås ved en svømmer, der styrer en nåleventil. Nåle ventilen åbner, når benzinstanden falder i svømmerhuset. Benzinpumpen presser benzin ind i svømmerhuset. Nåleventilen lukker igen, når den rigtige benzinstand er nået. Nåleventil lukket og åben Da det er trykforskellen mellem venturi og svømmer kammeret, der bestemmer mængden af benzin gennem dyser og kanaler, skal svømmerhusudluftningen styres. Ved direkte udluftning kan et delvist stoppet luftfilter bevirke, at trykforskellen bliver for stor og dermed, at blandingen bliver for fed. Ved indirekte udluftning gennem en kanal til luftfilteret reguleres trykket over benzinstanden i svømmerhuset. Fejl fra luftfilteret får nu ikke indflydelse på luft/ benzin-blandingen, men kan give startvanskelighe der ved varm motor, idet benzindampe kan trænge gennem ud luftningskanalen til motoren og drukne denne. Der an vendes derfor en kombineret udluftningsventil, som ved tomgang og stilstand udlufter direkte og ved kørsel indirekte. En elektrisk udluftningsventil er tilsluttet tændings kontakten. Er tændingen afbrudt, stiller ventilen sig til direkte udluftning, og når vognen kører, står ventilen til indirekte udluftning. 135
Benzinanlæg med karburator 6 Hjælpeventuri, trin 1 7 Chokerspjæld 25 Gasspjæld, trin 1 26 Overgangsboring 27 Tomgangsboring 28 El-spærre-ventil 33 Tilskudsventil 34 Tilskudsfjeder 35 Stempel 72 Trappeskive 73 Hurtig-tomgangsarm 74 Justérskrue 76 Excentrik-arm 85 Medbringer 86 Chokerarm 87 Fjeder 88 Forbindelsesstang 89 Medbringerarm 90 Choker-aksel 92 Trækstang 93 Membran 94 Fjeder Koldstartsystem Når motorens dele er kolde, kondenserer en stor del af den indsugede benzin og bliver flydende i indsug ningsrøret og på cylindervæggene. Af den grund er den mængde, der er disponibel for forbrændingen, så lille, at motoren ikke kan starte. Karburatoren må levere en ekstra mængde benzin, indtil driftstemperaturen er nået. Chokerspjældet lukkes samtidig med, at gasspjældet åbnes lidt. Når startmotoren drejer rundt, dannes en kraftig sugning på alle karburatorens systemer. Så snart motoren er startet, skal der tilføres luft til den store mængde benzin. Denne luftmængde skal være nøje tilpasset og styres af en ventil. Efterhånden som motortemperaturen stiger, skal blandingen magres ud. Derfor åbnes chokerspjældet gradvist. Skal motoren arbejde kraf tigt i opvarmningsperioden, er der behov for til førsel af store luftmængder. Chokerspjældet skal derfor kunne tvangsåbnes ved gasgivning. Ved manuel choker lukkes spjældet via et kabel fra instrumentpanelet. Samtidig sørger en stangforbindelse for at åbne lidt for gasspjældet. Chokerspjældet står ikke i fast forbindelse med aktiveringsarmen, men påvirkes over en fjeder. Ved start af motoren vil chokerspjældet, der er ensidigt an bragt, åbnes af den indsugede luftstrøm, imod fje derens kraft. Chokerspjældet kan også åbnes af en ventil. Koldstartssystemet 136
Motorstyring Automatisk koldstartsystem Systemet består af et chokerspjæld, der aktiveres af en bimetalfjeder og en pull-down-ventil. 6 Hjælpeventuri, trin 1 7 Chokerspjæld 25 Gasspjæld, trin1 26 Overgangsboring 27 Tomgangsboring 33 Tilskudsventil 35 Stempel 72 Trappeskive 74 Justérskrue 77 Kølevandsdæksel 78 Chokerhus 80 Varmetråd 81 El-tilslutning 82 Bimetalfjeder 85 Medbringer 88 Forbindelsesstang 90 Chokeraksel 91 Pull-down-ventil 92 Trækstang 93 Membran 94 Fjeder 95 Ventil 96 Ventilfjeder 97 Justérdæksel for lille spalte 98 Vakuumstuds 99 Vakuumstuds til manifold 100 Justérskrue for stor spalte Pull-down-ventil i stilling a og a 1 137
Benzinanlæg med karburator Bimetalfjederen er temperaturafhængig og kan være sty ret af kølevand eller elektriske varmeelementer. Funktionen af den automatiske choker kan opdeles i fire afsnit: 1 Tomgangsstrålerør 3 Tilskudsbenzindyse 4 Injekterrør 14 Luftkorrektionsdyse, trin 2 15 Tomgangsdyse, trin 2 19 Hoveddyse, trin 2 22 Tomgangsboring 24 Gasspjæld, trin 2 25 Gasspjæld, trin 1 26 Overgangsboring 27 Tomgangsboring 28 El-spærre-ventil 29 Mængdeskrue 30 Luftskrue 31 Hoveddyse, trin 1 Chokerspjældet skal lukke helt i startøjeblikket. Denne funktion udføres af bimetalfjederen. Så snart motoren starter, skal spjældet åbnes en lille smule. Denne funktion udføres af pull-down-ventilen. Ved kørsel i opvarmningsperioden skal spjældet åbnes for at sikre den korrekte fyldning. Dette foregår som en balance mellem lufthastigheden og bimetalfjederens stramhed. Funktionen kaldes wide-open-kick. Den styres mekanisk eller af en ventil. Når motoren er driftsvarm, skal chokerspjældet være fuldt åbent. Denne funktion udføres af bimetalfjederen. Tomgangssystem Det er tomgangssystemets opgave at levere luft/benzinblandingen ved tomgangshastighed og i det nederste dellastområde. Tomgangsbenzindysernes størrelse er tilpasset det nederste dellastområde og sikrer dermed motorgang og økonomi. Når motoren er startet, opstår der et trykfald ved tomgangsboringen, der sætter en benzinstrøm i gang. Tomgangssystemet 138
Motorstyring Benzinen kommer fra svømmerhuset gennem hoved dysen til tomgangsstigrøret. Her udmåler tomgangs benzindysen mængden, tilsætter forstøverluft ved luft dysen, og blandingen føres gennem tomgangskanalen ned forbi mængdeskruen. Når gasspjældet åbnes, vil overgangshullerne levere ben zin. Jo mere gasspjældet åbnes, des flere huller frigives, og leveringsmængden stiger. Da gasspjældet er lukket ved tomgangshastighed, må den nødvendige luft til motoren leveres gennem et luftomløb. Dette luftomløb tilføres også benzin fra til skudsbenzindysen. Den elektromagnetiske spærreventil åbner for tomgangs systemet, når tændingskontakten drejes, og lukker, når motoren stoppes. Dette sikrer, at eftertænding undgås. En del karburatorer er forsynet med en tom gangsluftventil. Ventilen åbnes af en bimetalfjeder ved varm motor og sikrer gennem et ekstra lufttilskud korrekt blandingsforhold. Hovedsystem Hovedsystemets formål er at levere størstedelen af luft/ benzin-blandingen ved motorens normale kørsels område, dvs. fra ca. 50 km/h og opefter. Dette område betegnes som det midterste dellastområde., 2 Luftkorrektionsdyse 6 Hjælpeventuri, trin 1 10 Luftdyse, overgang trin 2 11 Stigrør 12 Luftdyse 14 Luftkorrektionsdyse, trin 2 15 Tomgangsdyse, trin 2 19 Hoveddyse, trin 2 20 Benzindyse, overgang trin 2 22 Tomgangsboring 23 Overgangsboring 24 Gasspjæld, trin 2 25 Gasspjæld, trin 1 31 Hoveddyse, trin 1 33 Tilskudsventil 35 Stempel 52 Indsprøjtningsrør for accelerationspumpe Hovedsystem i trin 1 samt overgangssystem til trin 2 139
Benzinanlæg med karburator 2 Luftkorrektionsdyse 6 Hjælpeventuri, trin 1 25 Gasspjæld, trin 1 31 Hoveddyse, trin 1 33 Tilskudsventil 34 Tilskudsfjeder 35 Stempel Forholdet mellem lufthastigheden gennem venturien og det trykfald, der derved skabes ved afrivningsrøret, er ikke line ært. Trykfaldet stiger med kvadratet på lufthastigheden Derfor er hovedsystemet forsynet med et kompenseringssystem, som holder blandingsforholdet konstant under skiftende hastigheder. Lufttilskuddet til hoveddysens benzinmængde tilføres gennem luftdysen og blandingsrøret. Ved lav hastighed står benzinstanden højt i blandingsrøret. Sugningen har let ved at påvirke benzinoverfladen. Ved stigende lufthastighed falder benzinstanden i blandingsrøret. De øverste huller i blandingsrøret fri gøres, således at en passende mængde luft fra luftdysen kan blan de sig med benzinen. I registerkarburatoren leverer trin I blandingen op til et bestemt omdrejningstal, hvorefter trin II gradvis træder i funktion, så motoren herefter får benzin/luftblanding fra begge trin. Trin II er forsynet med et overgangssystem, der sikrer en jævn overgang fra trin I til trin II. Trin II s gasspjæld aktiveres ved hjælp af en mekanisk forbindelse eller en vakuumstyret membran. Hoveddysens størrelse har stor indflydelse på motorens gang samt økonomi. Tilskudssystem Karburatoren er forsynet med et eller flere tilskudssystemer for at få det rigtige blandingsforhold under alle kørselsforhold. Tilskudssystemerne aktiveres i: Nederste dellastområde Midterste dellastområde Øverste dellastområde Vakuumstyret tilskudssystem Ved kørsel i det midterste dellastområde er det hoveddysen, som bestemmer blandingsforholdet og dermed økonomien. Ønskes der nu en øjeblikkelig træk - kraft fra motoren, kan hoved systemet ikke klare den nødvendige ek stra benzinlevering. Derfor akti veres tilskudssystemet. 140
Motorstyring Tilskudsventilen er styret af et manifoldvakuum. En fjederbelastet membran eller et stempel åbner og lukker for benzintilførslen gennem en ventil. Derved kan hoved systemet tilføres mere benzin. Tilskudsventilen er lukket ved almindelig dellast, dvs. ved alle områder over en vis vakuumstørrelse. Åbnes der for gasspjældet, falder manifoldvakuummet og ventilen åbner. Stemplets fjederspænding er bestemmende for, ved hvilken belastning ventilen åbner. Fuldlastsystemet, der ofte benævnes højfartsystemet, har til formål at tilføre ekstra benzin ved høje omdrejningstal for at opnå størst mulig motorydelse. Det mest benyttede system er med stigerør. Ved stor åb ning af gasspjældet vokser lufthastigheden omkring afrivningsrøret, hvorved der suges benzin fra svømmerhuset gennem stigerøret og ud af højfartsystemets afrivningsrør. Fuldlast I denne fase er begge hovedsystemerne i funktion. Der tilføres også benzin fra alle tilskudssystemer. 2 Luftkorrektionsdyse 6 Hjælpeventuri, trin 1 8 Hjælpeventuri, trin 2 9 Afrivningsrør, højfart 14 Luftkorrektionsdyse, trin 2 16 Topdæksel 19 Hoveddyse, trin 2 24 Gasspjæld, trin 2 25 Gasspjæld, trin 1 31 Hoveddyse, trin 1 33 Tilskudsventil 35 Stempel 51 Dyse, højfartssystem 52 Indsprøjtningsrør for accelerationspumpe Fuldlast-funktion 141
Benzinanlæg med karburator 25 Gasspjæld, trin 1 52 Indsprøjtningsrør for accelerationspumpe 53 Pumpearm 54 Stempel 56 Indløbsventil 57 Returfjeder 58 Afgangsventil 59 Ventillås 61 Gasspjældsarm 62 Pumpearm 63 Pumpefjeder 64 Justérskrue 65 Gasspjældstræk Accelerationssystem Accelerationssystem Det er nødvendigt at tilføre ekstra benzin under acceleration på grund af følgende problem: Ved hurtig åbning af gasspjældet tilføres motoren øjeblikkeligt meget luft. På grund af benzinens vægtfylde kan den ikke følge med i samme forhold. Samtidig er undertrykket i manifolden lille, hvilket betyder, at ben zinen fordamper dårligere. Hver gang speederen slippes, fyldes pumpen med benzin gennem indløbsventilen. Ved gasgivning presses stemplet ned af trykstangens fjeder. Indløbsventilen lukker, og afgangsventilen åbner, og der indsprøjtes benzin i blandingskammeret. Accelerationspumpens slaglængde kan på nogle karburatorer varieres, og dermed den brændstofmængde, der ydes pr. pumpeslag. 142