Двигатель, работающий на сжиженном или сжатом газе, обязательно должен иметь возможность работы и на бензине. В этом случае применяется комбинированная система питания. Кроме узлов, необходимых для работы на бензине, она включает в себя баллоны для сжиженного или сжатого газа, соединительную арматуру, фильтры для газового топлива, редукторы высокого и низкого давления, проставку с форсункой между впускным трубопроводом и карбюратором, манометры для контроля давления в баллонах и в редукторе низкого давления, электромагнитные клапаны для перехода с газового топлива на бензин (рис 2.46).
При использовании сжатого (природного) газа в качестве топлива для двигателей больших и особо больших автобусов емкость для хранения газов представляет собой последовательно соединенные между собой баллоны высокого давления из стали с толщиной стенки 6...7 мм, максимальное давление в которых составляет 20 МПа. Количество баллонов определяется средним эксплуатационным расходом газа и необходимым запасом хода.
Для сжиженного газа (бутан-пропановая смесь) применяются баллоны из стали, рассчитанные на максимальное давление 2 МПа, необходимости в установке редуктора высокого давления нет.
Система подачи топлива при использовании сжатого природного газа включает в себя газовый редуктор высокого давления (ГРВД), фильтр, газовый редуктор низкого давления (ГРНД), манометры для контроля за давлением в газовых баллонах и на входе в редуктор низкого давления. 
Газовый редуктор высокого давления предназначен для снижения давления с 20 МПа (при котором газ содержится в баллонах) до 1,2 МПа (при котором газ подается в газовый редуктор низкого давления). Схема работы газового редуктора высокого давления приведена на рис. 2.47. Газ из баллона попадает в полость А через керамический фильтр 15. Клапан 14 редуктора изолирует полость высокого давления А от полости низкого давления Б. Снизу на клапан действует пружина 13, а сверху — толкатель 3, передающий усилие пружины 4 через мембрану 2. При давлении газа в полости Б меньше заданного пружиной 4 (1,2 МПа) клапан опущен; полости А и Б сообщены через дополнительный фильтр 12, газ поступает из баллона в магистраль, ведущую к газовому редуктору низкого давления. При достижении заданного давления в полости Б усилие на диафрагме 2 становится больше усилия пружины 4, диафрагма с толкателем 3 перемещаются вверх, пружина 13 перемещает клапан 14 вверх, разобщая полости А и Б. При расходе газа из редуктора низкого давления давление в полости Б падает, клапан 14 опускается, сообщая полости А и Б.
Как указывалось выше, для достижения максимальной мощности двигатель должен работать на обогащенной смеси. Поэтому при открытии дроссельной заслонки, близком к полному, необходимо предусмотреть возможность дополнительного обогащения горючей смеси путем увеличения порции топлива, подаваемого через специальный канал в распылитель помимо главной дозирующей системы. Решается эта проблема установкой специального устройства — либо экономайзера, либо эконостата. На современных двигателях большого рабочего объема, и, соответственно, многоцилиндровых, установлен экономайзер. В этом случае дополнительное топливо подается через специальный клапан, открывающийся при открытии дросселя, близком к максимальному. Открытие клапана экономайзера происходит механически от системы открытия дросселя или штоком специального поршня (рис. 2.42). При малом открытии дроссельной заслонки разрежение под ней большое. Это разрежение подается под поршень экономайзера, и поршень под атмосферным давлением опускается, закрывая клапан через соответствующий привод. При большой степени открытия дроссельной заслонки разрежение под ней падает, пружина поднимает поршень, и клапан через привод открывается, обогащая горючую смесь.
На двигателях с небольшим рабочим объемом применяют эконостат (рис. 2.43). Он не имеет какого-либо механического привода и представляет собой дополнительный распылитель со своим жиклером, расположенный до распылителя главной дозирующей системы над горловиной диффузора. Топливо в распылитель подается из поплавковой камеры.
При малой скорости протекания воздушного потока (при малом открытии дроссельной заслонки) разрежение в зоне расположения распылителя эконостата недостаточно для преодоления сопротивления течению топлива через его жиклер. При скорости течения воздушного потока, соответствующей открытию дроссельной заслонки, близкому к максимальному, разрежение становится достаточным для истечения топлива через жиклер эконостата, что дополнительно обогащает горючую смесь на режимах максимальной мощности.
На рис. 2.44 показан карбюратор К-51 двигателя ЗМЗ-4063. Он имеет две камеры, каждая из которых имеет свою главную дозирующую систему. Камеры включаются в работу последовательно, что обеспечивается соответствующей кинематикой привода. Этим достигается экономия топлива при малых нагрузках (т. к. работает только первая камера) и обеспечивается хорошее смесеобразование при больших нагрузках, когда в работу включается вторая камера. На рис 2.45 (см. далее) показан привод управления дроссельными заслонками двух камер карбюратора.
Карбюратор К-90 восьмицилиндрового двигателя ЗИЛ-508 также двухкамерный, однако в данном случае камеры включаются параллельно, каждая из них обслуживает четыре цилиндра «своей» половины блока.
Переходный режим, характерный для ускоренного движения автомобиля. Для ускорения автомобиля водитель резко нажимает педаль управления дроссельной заслонкой. При этом возможно кратковременное обеднение горючей смеси из-за разной инерционности бензина и воздуха. Обеднение смеси может привести к провалу в работе двигателя, что те позволит развить ожидаемой скорости.
Для исключения возможности обеднения горючей смеси при резком открытии дроссельной загонки применяют специальное устройство, которое называется ускоштельным насосом. При резком открытии дроссельной заслонки он впрыскивает в пространство над диффузором дополнительное количество топлива через соответствующий распылитель. Принципиально возможны два варианта ускорительных насосов — поршневого и диафрагменного типов. На двигателях особо малых и малых автобусов применяют карбюраторы с диафрагменным ускорительным насосом (рис. 2.41). Полость под диафрагмой связана с поплавковой камерой двумя каналами — в одном из них установлен жиклер (не показан), в другом — клапан 6. Толкатель 2 диафрагмы 4 через рычажно-кулачковую систему 1,11 связан с приводом управления дроссельной заслонкой. При резком нажатии педали управления дросселем рычажно-кулачковая система вызывает резкое перемещение толкателя, который через пружину 3 передает усилие на диафрагму 4. Полость за диафрагмой заполнена топливом. Обратный клапан 13 закрывается, топливо под давлением по каналу поступает к шариковому клапану 8, открывает его и попадает в распылитель ускорительного насоса 10, вызывая мгновенное обогащение горючей смеси. Наличие пружины 3 между подпятником и диафрагмой позволяет несколько затянуть по времени процесс впрыска топлива ускорительным насосом. Часть топлива при этом через жиклер возвращается в поплавковую камеру. При плавном нажатии на диафрагму топливо перетекает через жиклер в поплавковую камеру, не попадая при этом в распылитель. При возвращении диафрагмы в исходное положение полость диафрагмы заполняется топливом через открытый при этом клапан 6.
При движении автомобиля часто возникает необходимость торможения двигателем. В этом случае водитель закрывает дроссельную заслонку, а коленчатый вал вращается трансмиссией автомобиля. Двигатель в этом случае превращается в много-поршневую пневматическую тормозную машину. Данный режим называется режимом принудительного холостого хода. Если не предусмотреть специального устройства, то на режиме принудительного холостого хода топливо через систему холостого хода будет поступать в цилиндры, что вызовет чрезмерный расход топлива и приведет к экологически неблагоприятному режиму работы двигателя. Во избежание этого в современных карбюраторах предусматривается 
экономайзер принудительного холостого хода ЭПХХ, (рис 2.40). В этом случае выпускное отверстие 10 управляется не только клапаном 7, но и клапаном ЭПХХ 9, на который воздействует диафрагма вакуумной камеры 7. При открытой дроссельной заслонке обе полости камеры находятся под одинаковым давлением, усилие пружины открывает клапан ЭПХХ, горючая смесь поступает в задроссельное пространство через систему холостого хода. В системе предусмотрен микровыключатель 1. При закрытой дроссельной заслонке (режим принудительного холостого хода) рычаг привода дроссельной заслонки нажимает на рычаг микропереключателя, который снимает напряжение с электропневмоклапана 6. При этом пространство над диафрагмой сообщается с атмосферой, разница давлений закрывает клапан 9 и прекращается подача топлива. Для исключения возможности остановки двигателя при уменьшении частоты вращения его коленчатого вала ниже определенного значения (1400 мин-1) предусмотрен электронный блок контроля частоты 2, который при достижении этой частоты независимо от значения разрежения заставляет клапан 6 соединить пространство над диафрагмой с вакуумом, при этом пружина клапана 9 откроет его.
ДВС находиться в рабочем состоянии только тогда, когда его коленчатый вал вращается с определенной частотой даже при отсутствии внешней нагрузки. Эта частота называется частотой холостого хода. У современных двигателей она составляет 800...850 мин-1. При холостом ходе дроссельная заслонка полностью закрыта. Поскольку в этом случае разрежение над дроссельной заслонкой мало, то истечение топлива через главную дозирующую систему практически невозможно. Для работы двигателя на режиме холостого хода предусматривается автономная система холостого хода. Система холостого хода подает топливо, необходимое для работы двигателя на данном режиме, в полость впускного трубопровода под дроссельной заслонкой. Схема автономной системы холостого хода представлена на рис 2.39. Топливо из главной дозирующей системы после основного жиклера 1 подается по каналам через жиклер 2 холостого хода в магистраль холостого хода, куда через воздушный жиклер 3 поступает воздух, и происходит образование топливо-воздушной эмульсии. Из магистрали эмульсия поступает к переходному отверстию 9, расположенному над дроссельной заслонкой и к выходному отверстию 7, расположенному под дроссельной заслонкой. Для получения горючей смеси к выходному отверстию 7 через воздушный канал 5 и жиклер 3 подводится воздух из пространства диффузора. В системе предусмотрены регулировочные винты 8, 6. Винт 8 регулирует количество эмульсии, поступающей к выходному отверстию. Через выходное отверстие 7 в задроссельное пространство поступает эмульсия, количество которой регулируется винтом 8, поэтому этот винт часто называют «винтом количества». Изменение положения позволяет регулировать частоту вращения двигателя на режиме холостого хода. Регулировка винта 8 осуществляется на заводе и в процессе эксплуатации не производится. Регулировочный винт 6 изменяет качество смеси и поэтому часто называется «винтом качества». Переходное отверстие 9 позволяет избежать провалов в работе двигателя на переходных режимах.
Как указывалось выше, при пуске холодного двигателя часть топлива (горючей смеси) конденсируется на холодных стенках цилиндра, кроме этого медленное вращение коленчатого вала стартером не обеспечивает хорошего перемешивания топлива с воздухом. Для преодоления этих проблем в карбюраторе предусмотрена система пуска. Ее назначение — переобогащение горючей смеси при пуске холодного двигателя и обеспечение хорошего перемешивания паров топлива с воздухом при малой скорости вращения коленчатого вала. На двигателях особо малых и малых автобусов отечественного производства эта задача решается установкой во впускном патрубке воздушной заслонки (рис 2.38). Ось воздушной заслонки 4 установлена во впускном трубопроводе эксцентрично относительно его центра. К заслонке
прикреплен двуплечий рычаг 5. Он связан с тросом ручного управления воздушной заслонкой и с дроссельной заслонкой 8. Второе плечо рычага 5 связано с диафрагмой 2 вакуумной камеры, полость которой каналом 10 с жиклером 9 связана с пространством за дроссельной заслонкой. При пуске холодного двигателя водитель предварительно вытягивает трос ручного привода и полностью закрывает воздушную заслонку. При полностью закрытой воздушной заслонке привод 6 открывает дроссельную заслонку на угол 10... 12°. При вращении коленчатого вала стартером в диффузоре создается сильное разрежение, вызывающее интенсивное истечение топлива из распылителя, что ведет к обогащению горючей смеси. Большое разрежение способствует интенсивному испарению топлива и образованию однородной горючей смеси. После начала работы двигателя разрежение в диффузоре увеличивается, и для устойчивой работы двигателя необходимо увеличить подачу воздуха. Это обеспечивается вакуумной камерой, шток которой при большом разрежении в задроссельном пространстве автоматически частично открывает воздушную заслонку. Происходит автоматическое открытие воздушной заслонки при неизменном положении троса ручного управления воздушной заслонкой.
Одним из способов согласования состава топливной смеси с режимом работы двигателя (обеднения топливной смеси при увеличении частоты вращения вала двигателя) является принудительное уменьшение количества топлива, подаваемого в диффузор. Это достигается применением компенсационного колодца (рис 2.37). В этом случае топливо поступает в распылитель бив компенсационный колодец 4 через жиклер 2. При малых скоростях движения воздуха компенсационный колодец заполнен топливом до уровня поплавковой камеры, истечение топлива в диффузор происходит из поплавковой камеры через жиклер 2 и из компенсационного колодца напрямую. По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала увеличивается скорость протекания воздуха через диффузор, что ведет к увеличению разрежения в нем и, соответственно, к увеличению количества истекающего через распылитель топлива. Поскольку из компенсационного колодца топливо истекает быстрее, чем из поплавковой камеры, то пространство компенсационного колодца заполняется через воздушный жиклер 5 воздухом, что ведет к уменьшению разрежения перед топливным жиклером поплавковой камеры. Это приводит к обеднению топливной смеси с увеличением частоты вращения коленчатого вала. Сочетание топливного жиклера поплавковой камеры, компенсационного колодца с воздушным жиклером и распылителем называется главной дозирующей системой. Главная дозирующая система обеспечивает устойчивую работу двигателя при малых и средних нагрузках.
Для двигателя, устанавливаемого на автобус, характерны и другие режимы работы:
• пуск и прогрев холодного двигателя;
• режим холостого хода;
• режим принудительного холостого хода;
• переходный режим, характерный для ускоренного движения автобуса;
• режим максимальной мощности.
Для обеспечения возможности работы на этих режимах карбюратор снабжается дополнительными устройствами.
Loading ...