Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания на одной заправке топливом может проехать 500–600 и более километров. Это расстояние называется запасом хода автомобиля. Конечно, максимальный пробег машины "на одном баке" зависит от многих факторов, но основным из них является правильная работа системы питания двигателя. Система питания двигателя предназначена для хранения, очистки и подачи топлива, очистки воздуха, приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. На различных режимах работы двигателя количество и качество горючей смеси должно быть различным, и это тоже обеспечивается системой питания.

Поскольку в этой книге мы рассматриваем работу бензинового двигателя, то в дальнейшем под топливом будет подразумеваться именно бензин.

Рис. 13. Схема расположения элементов системы питания карбюраторного двигателя: 1 – заливная горловина с пробкой; 2 – топливный бак; 3 – датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 – топливозаборник с фильтром; 5 – топливопроводы; 6 – фильтр тонкой очистки топлива; 7 – топливный насос; 8 – поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 – воздушный фильтр; 10 – смесительная камера карбюратора; 11 – впускной клапан; 12 – впускной трубопровод; 13 – камера сгорания

Система питания состоит из (рис. 13):

· топливного бака;

· топливопроводов;

· фильтров очистки топлива;

· топливного насоса;

· воздушного фильтра;

· карбюратора.

Топливный бак – это емкость для хранения топлива. Обычно он размещается в задней, более безопасной при аварии части автомобиля. От топливного бака к карбюратору бензин поступает по топливопроводам, которые тянутся вдоль всего автомобиля, как правило, под днищем кузова.

Первая ступень очистки топлива – это сетка на топливозаборнике внутри бака. Она не дает возможности содержащимся в бензине крупным примесям и воде попасть в систему питания двигателя.

Количество бензина в баке водитель может контролировать по показаниям указателя уровня топлива, расположенного на щитке приборов (см. рис. 67).

Емкость топливного бака среднестатистического легкового автомобиля обычно составляет 40–50 литров. Когда уровень бензина в баке уменьшается до 5–9 литров, на щитке приборов загорается соответствующая желтая (или красная) лампочка – лампа резерва топлива. Это сигнал водителю о том, что пора подумать о заправке.

Топливный фильтр (как правило, устанавливается самостоятельно) – второй этап очистки топлива. Фильтр располагается в моторном отсеке и предназначен для тонкой очистки бензина, поступающего к топливному насосу (возможна установка фильтра и после насоса). Обычно применяется неразборный фильтр, при загрязнении которого требуется его замена.

Топливный насос – предназначен для принудительной подачи топлива из бака в карбюратор.

Насос состоит из (рис. 14): корпуса, диафрагмы с пружиной и механизмом привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов. В нем также находится сетчатый фильтр для очередной третьей ступени очистки бензина.

Рис. 14. Схема работы топливного насоса: 1 – нагнетательный патрубок; 2 – стяжной болт; 3 – крышка; 4 – всасывающий патрубок; 5 – впускной клапан с пружиной; 6 – корпус; 7 – диафрагма насоса; 8 – рычаг ручной подкачки; 9 – тяга; 10 – рычаг механической подкачки; 11 – пружина; 12 – шток; 13 – эксцентрик; 14 – нагнетательный клапан с пружиной; 15 – фильтр очистки топлива.

Топливный насос приводится в действие от валика привода масляного насоса или от распределительного вала двигателя. При вращении вышеуказанных валов, имеющийся на них эксцентрик набегает на шток привода топливного насоса. Шток начинает давить на рычаг, а тот, в свою очередь, заставляет диафрагму опускаться вниз. Над диафрагмой создается разряжение и впускной клапан, преодолевая усилие пружины, открывается. Порция топлива из бака засасывается в пространство над диафрагмой.

При сбегании эксцентрика со штока диафрагма освобождается от воздействия рычага и за счет жесткости пружины поднимается вверх. Возникающее при этом давление закрывает впускной клапан и открывает нагнетательный. Бензин над диафрагмой поступает к карбюратору. При очередном набегании эксцентрика на шток процесс повторяется.

Обратите внимание на то, что подача бензина в карбюратор происходит лишь за счет усилия пружины, которая поднимает диафрагму. Это означает, что когда поплавковая камера карбюратора будет заполнена и игольчатый клапан (см. рис. 16) перекроет путь бензину, диафрагма топливного насоса останется в нижнем положении. До тех пор, пока двигатель не израсходует часть топлива из карбюратора, пружина будет не в состоянии "вытолкнуть" из насоса очередную порцию бензина.

Так как топливный бак расположен ниже карбюратора, то возникает необходимость в принудительной подаче бензина. Если предположить, что бак находится на крыше автомобиля, то потребность в насосе отпадает. В этом случае бензин будет поступать в карбюратор самотеком, что и используют некоторые водители в "безвыходной" ситуации при отказе насоса в работе. Закрепив канистру с бензином в положении, явно выше карбюратора и соединив их между собой, можно продолжить поездку (не забывая при этом правил противопожарной безопасности).

Воздушный фильтр (рис. 15) – необходим для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Фильтр устанавливается на верхней части воздушной горловины карбюратора.

Рис. 15. Воздушный фильтр: 1 – крышка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – корпус; 4 – воздухозаборник.

При загрязнении фильтра возрастает сопротивление движению воздуха, что может привести к повышенному расходу топлива, так как горючая смесь будет слишком обогащаться бензином. Чем это грозит кроме лишних финансовых затрат, вы узнаете через несколько страниц.

Карбюратор предназначен для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. В зависимости от режима работы двигателя карбюратор меняет качество (соотношение бензина и воздуха) и количество смеси.

Карбюратор, это одно из самых сложных устройств автомобиля. Он состоит из множества деталей и имеет несколько систем, которые принимают участие в приготовлении горючей смеси, обеспечивая бесперебойную работу двигателя. Давайте разберемся с устройством и принципом работы карбюратора на несколько упрощенной схеме.

Рис. 16. Схема устройства и работы простейшего карбюратора: 1 – топливная трубка; 2 – поплавок с игольчатым клапаном; 3 – отверстие для связи поплавковой камеры с атмосферой; 4 – воздушная заслонка; 5 – распылитель 6 – диффузор; 7 – дроссельная заслонка; 8 – корпус карбюратора; 9 – топливный жиклер.

Простейший карбюратор состоит из (рис. 16):

· поплавковой камеры;

· поплавка с игольчатым запорным клапаном;

· распылителя;

· смесительной камеры;

· диффузора;

· воздушной и дроссельной заслонок;

· топливных и воздушных каналов с жиклерами.

При движении поршня в цилиндре от верхней мертвой точки к нижней (такт впуска), над ним создается разряжение. Поток воздуха с улицы, через воздушный фильтр и карбюратор, устремляется в освободившийся объем цилиндра (см. рис. 13).

При прохождении воздуха через карбюратор, из поплавковой камеры через распылитель, который расположен в самом узком месте смесительной камеры (диффузоре), вытекает топливо (рис. 16). Это происходит по причине разности давлений в поплавковой камере карбюратора, которая связана с атмосферой, и в диффузоре, где создается значительное разрежение.

Поток воздуха дробит вытекающее из распылителя топливо и смешивается с ним. На выходе из диффузора происходит окончательное перемешивание бензина с воздухом, и затем эта горючая смесь поступает в цилиндр.

Каждый из вас периодически пользуется каким-либо устройством, где применен принцип пульверизации. Не важно, что это – флакон с духами, банка с краской и насадкой к пылесосу или бачок-опрыскиватель для увлажнения цветов. В любом случае, за счет разности давлений из некой емкости высасывается жидкость, которая затем дробится и смешивается с воздухом.

Для примера можно взять даже обычный чайник, который вместе со своим носиком очень похож на поплавковую камеру с распылителем.

Нальем в чайник воду так, чтобы уровень в его носике не доходил до края примерно на 1–1,5 мм. Если вы создадите сильный поток воздуха (например, вентилятором или феном), то он будет высасывать воду из носика чайника, смешиваться с ней и "увлажнять" пол в вашей квартире. Примерно так это происходит и в карбюраторе, но здесь тщательно распыленный и смешанный с воздухом бензин попадает в цилиндры двигателя.

Из схемы работы простейшего карбюратора (рис. 16) можно понять, что двигатель не будет работать нормально, если уровень топлива в поплавковой камере (воды в чайнике) выше нормы, так как в этом случае бензина будет выливаться больше чем надо. Если уровень бензина будет меньше нормы, то и его содержание в смеси будет тоже меньше, что опять-таки нарушит правильную работу двигателя. Следовательно, количество бензина в камере всегда должно быть неизменным.

Уровень топлива в поплавковой камере карбюратора регулируется специальным поплавком (рис. 16), который, опускаясь вместе игольчатым запорным клапаном, позволяет бензину поступать в камеру. Когда поплавковая камера начинает наполняться, поплавок всплывает и закрывает игольчатым клапаном проход для бензина.

В салоне автомобиля у водителя под правой ногой имеется педаль "газа", предназначенная для управления карбюратором. А на что конкретно, на какую деталь карбюратора передается усилие ноги?

Когда водитель "давит на газ", на самом деле он управляет той заслонкой, которая обозначена на рисунке 16 как дроссельная.

Дроссельная заслонка связана с педалью "газа" посредством рычагов или троса. В исходном положении заслонка закрыта. Когда водитель нажимает на педаль, заслонка начинает открываться и поток воздуха, проходящего через карбюратор, увеличивается. При этом чем больше открывается дроссельная заслонка, тем больше высасывается топлива, так как повышаются объем и скорость потока воздуха, проходящего через диффузор и "высасывающее" разряжение увеличивается.

Когда водитель отпускает педаль "газа", заслонка под воздействием возвратной пружины начинает закрываться. Поток воздуха уменьшается, и в цилиндры поступает все меньше и меньше горючей смеси. Двигатель теряет обороты, уменьшается скорость вращения колес автомобиля, и соответственно, мы с вами едем медленнее.

А если совсем убрать ногу с педали "газа"?

Тогда дроссельная заслонка закроется полностью. И тут же возникает вопрос. А как теперь со смесеобразованием? Ведь мотор заглохнет!

Оказывается, для поддержания работы двигателя на холостом ходу в карбюраторе есть свои каналы, по которым воздух может попасть под дроссельную заслонку, смешиваясь по пути с бензином (рис. 17 а, поз. 6).

Рис. 17а. Схема работы системы холостого хода: 1 – игольчатый клапан поплавковой камеры карбюратора; 2 – топливный жиклер системы холостого хода; 3 – топливный канал системы холостого хода; 4 – воздушная заслонка; 5 – воздушный жиклер системы холостого хода; 6 – канал системы холостого хода; 7 – винт "качества" системы холостого хода; 8 – дроссельная заслонка; 9 – топливный жиклер.

При закрытой дроссельной заслонке воздуху не остается другого пути, кроме как проходить в цилиндры по каналу холостого хода. По пути он высасывает бензин из топливного канала и, смешиваясь с ним, превращается в горючую смесь. Почти готовая к "употреблению" смесь попадает в поддроссельное пространство и затем через впускной трубопровод поступает в цилиндры.

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный университет

сервиса и экономики

Автотранспортные средства

«Конструкция и работа системы питания бензинового двигателя»

Выполнил студент 3-ого курса

Специальность 100.101

Иванов В.И.

Санкт-Петербург

Введение

1. Работа двигателей на рабочей смеси

2. Система питания карбюраторного двигателя

3. Конструкция и работа системы питания карбюраторного двигателя

4. Система питания бензинового двигателя с впрыском топлива

5. Техника безопасности

Список использованной литературы

Введение

Системой питания называется совокупность приборов и устройств, обеспечивающих подачу топлива и воздуха к цилиндрам двигателя и отвод от цилиндров отработавших газов.

Система питания служит для приготовления горючей смеси, необходимой для работы двигателя.

Горючей называется смесь топлива и воздуха в определенных пропорциях.

1.Работа двигателей на рабочей смеси

Рабочей называется смесь топлива, воздуха и отработавших газов, образующаяся в цилиндрах при работе двигателя.

В зависимости от места и способа приготовления горючей смеси двигатели автомобилей могут иметь различные системы питания (рис. 1).

Рис. 1. Типы систем питания двигателей, классифицированных по различным признакам

Система питания с приготовлением горючей смеси в специальном приборе - карбюраторе - применяется в бензиновых двигателях, которые называются карбюраторными. Для приготовления горючей смеси в карбюраторе используется пульверизационный способ. При этом способе капельки бензина, попадая из распылителя в движущийся со скоростью 50... 150 м/с поток воздуха в смесительной камере карбюратора, размельчаются, испаряются и, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь. Полученная горючая смесь поступает в цилиндры двигателя.

Система питания с приготовлением горючей смеси во впускном трубопроводе также применяется в бензиновых двигателях. Для приготовления горючей смеси в быстро движущийся поток воздуха во впускном трубопроводе под давлением из форсунок впрыскивается мелкораспыленное топливо. Топливо перемешивается с воздухом, и образованная горючая смесь поступает в цилиндры двигателя.

Система питания с приготовлением горючей смеси непосредственно в цилиндрах двигателя применяется как в дизелях, так и в бензиновых двигателях. Приготовление горючей смеси происходит внутри цилиндров двигателя путем впрыска из форсунок под давлением мелкораспыленного топлива в сжимаемый в цилиндрах воздух. При этом, если в дизелях происходит самовоспламенение образованной рабочей смеси от сжатия, то в бензиновых двигателях рабочая смесь в цилиндрах воспламеняется принудительно от свечей зажигания. Система питания с впрыском топлива обеспечивает лучшее наполнение цилиндров двигателя горючей смесью и лучшую их очистку от отработавших газов. При этом впрыск топлива позволяет повысить степень сжатия и максимальную мощность у бензиновых двигателей, уменьшить расход топлива и снизить токсичность отработавших газов. Однако системы питания с впрыском топлива сложнее по конструкции и по обслуживанию в эксплуатации.

2. Система питания карбюраторного двигателя

Топливо. Для бензиновых двигателей автомобилей топливом является бензин различных марок - А-80, АИ-93, АИ-95, АИ-98, где буква А означает автомобильный; И - метод определения октанового числа бензина (исследовательский); 93, 95, 98 - октановое число, характеризующее стойкость бензина против детонации. Чем выше октановое число, тем выше может быть степень сжатия двигателя.

Детонация - процесс сгорания рабочей смеси с взрывом ее отдельных объемов в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени до 3000 м/с, в то время как при нормальном сгорании рабочей смеси скорость распространения пламени 30...40 м/с. Сгорание при детонации приобретает взрывной характер. Ударная волна распространяется в цилиндрах двигателя со сверхзвуковой скоростью. Резко повышается давление газов и ухудшаются показатели двигателя по мощности и экономичности. Появляются звонкие стуки в двигателе, черный дым из глушителя, и происходит перегрев двигателя. При этом быстро изнашиваются детали кривошипно-шатунного механизма и обгорают головки клапанов.

Для повышения антидетонационных свойств в бензины добавляют антидетонатор ТЭС - тетраэтилсвинец. Такие бензины называются этилированными, они имеют отличительные обозначение и окраску - АИ-93-этил (оранжево-красного цвета) и АИ-98-этил (синего цвета). Этилированные бензины очень ядовиты, и при обращении с ними необходимо соблюдать осторожность - не применять для мытья рук и деталей, не засасывать ртом при переливании и т. п.

Использование этилированных бензинов для автомобилей в крупных городах запрещено.

3. Конструкция и работа системы питания карбюраторного двигателя

Система питания двигателя автомобиля состоит из топливного бака, топливного насоса, воздушного фильтра, карбюратора, топливопроводов, впускного и выпускного трубопроводов, трубы глушителей, основного и дополнительного глушителей (рис. 2).

Топливо из бака 6 подается насосом 7 по топливопроводам 5 в карбюратор 4. Через воздушный фильтр 1 в карбюратор поступает воздух. Приготовленная в карбюраторе горючая смесь подается в цилиндры двигателя по впускному трубопроводу 2. Отработавшие газы отводятся из цилиндров двигателя в окружающую среду через выпускной трубопровод 3, трубу 8 глушителей, основной 10 и дополнительный 9 глушители.

Рис. 2. Система питания двигателя:

1 - воздушный фильтр; 2,3 - трубопроводы; 4 - карбюратор; 5 - топливопровод; 6 - бак; 7 - насос; 8 - труба; 9, 10 - глушители

В системе питания двигателя часто установлен фильтр тонкой очистки топлива. Топливный бак соединен шлангом с сепаратором (специальным устройством), служащим для конденсации паров бензина, и сливным трубопроводом с карбюратором. На шланге сепаратора и сливном трубопроводе установлены обратные клапаны. Один клапан исключает слив топлива из бака через карбюратор при опрокидывании автомобиля, а другой клапан связывает внутреннюю полость бака с атмосферой. Топливо подается в систему с обратным сливом его части из карбюратора (через калиброванное отверстие) в топливный бак, что обеспечивает постоянную циркуляцию топлива в системе. Постоянная циркуляция топлива исключает воздушные пробки в системе, улучшает ее работу и способствует дополнительному охлаждению двигателя.

Топливный бак служит для хранения запаса топлива, необходимого для определенного пробега автомобиля. На автомобилях применяют сварные, штампованные из стали топливные баки с покрытием из свинца для предохранения от коррозии, или пластмассовые. Наполненный бензином бак обеспечивает пробег автомобиля 350...400 км.

Топливный бак (рис. 3) сварен из двух корытообразных половин 1. В верхней части бак имеет наливную горловину, состоящую из приемной 13 и наливной 10 труб с уплотнителем 8 и резинового соединительного шланга 11. Наливная горловина закрывается резьбовой герметичной пробкой 6 с прокладкой 7. В нижней части бака находится сливное отверстие с резьбовой пробкой 14. Количество топлива в баке контролируют указателем, датчик 3 которого установлен внутри бака. Топливо забирается из бака через топливоприемную трубку 2, имеющую сетчатый фильтр, и через шланг 4 и топливопровод 5 поступает в топливный насос. Связь внутренней полости бака с окружающей средой и ее вентиляция осуществляются через воздушную 12 и вентиляционную 9 трубки.

Рис. 3. Топливный бак:

1 - половина бака; 2, 9, 12 - трубки; 3 - датчик; 4, 11 - шланги; 5 - топливопровод; 6, 14 - пробки; 7 - прокладка; 8 - уплотнитель; 10, 13 - трубы

В топливных баках автомобилей часто для увеличения жесткости и уменьшения колебаний топлива при движении внутри имеются специальные перегородки. Кроме того, в нижней части бака размещается противоотливное устройство, изготовленное в виде стакана диаметром 150 и высотой 80 мм. Это устройство предназначено для исключения перебоев в работе двигателя и его остановки при резком трогании с места или резком торможении, а также при движении автомобиля на больших скоростях на поворотах.

Форма топливного бака во многом зависит от его размещения на автомобиле. Бак может располагаться под полом кузова, в багажнике, под задним и за задним сиденьем, т.е. в местах, более защищенных от ударов при столкновениях. Прикрепляется топливный бак к кузову автомобиля.

Топливный насос служит для подачи топлива из топливного бака в карбюратор. На двигателях автомобилей устанавливают топливные насосы саморегулирующиеся, диафрагменного типа.

В топливном насосе (рис. 4) между верхней 7 (с крышкой 9) и нижней 1 частями корпуса установлен блок диафрагм 3, который соединен со штоком 11. Шток охватывается вильчатым концом балансира 15 рычага 16 привода насоса. На штоке установлена пружина 2 блока диафрагм. В верхней части корпуса насоса находятся всасывающий 10 и нагнетательный 4 клапаны. Привод насоса осуществляется толкателем от эксцентрика вала привода масляного насоса. Под воздействием эксцентрика толкатель нажимает на верхнюю часть рычага 16, а балансир 15 через шток 11 перемещает блок диафрагм 3 вниз. При этом пружина 2 сжимается. Объем полости над блоком диафрагм увеличивается, и топливо под действием разрежения из бака поступает в насос через всасывающий патрубок 8, сетчатый фильтр б и всасывающий клапан 10. Нагнетательный клапан насоса при этом закрыт. Вверх блок диафрагм перемещается под действием пружины 2, когда балансир 15 не удерживает шток 11.

Рис. 4. Топливный насос:

1,7 - части корпуса; 2, 13 - пружины; 3 - блок диафрагм; 4, 10 - клапаны; 5, 8 - патрубки; 6 - фильтр; 9 - крышка; 11 - шток; 12, 16 - рычаги; 14 - эксцентрик; 15 - балансир

Под давлением топлива открывается нагнетательный клапан 4, и топливо через нагнетательный патрубок 5 поступает в карбюратор. Всасывающий клапан в этом случае закрыт. Когда поплавковая камера карбюратора будет заполнена, запорная игла поплавка перекроет доступ топлива в карбюратор. При этом блок диафрагм топливного насоса останется в нижнем положении, и рычаг 16 с балансиром будет перемещаться вхолостую. Рычаг 12 с пружиной 13 служит для ручной подкачки топлива в карбюратор перед пуском двигателя. Он воздействует на балансир 15 через эксцентрик 14. Насос саморегулируется - при небольших расходах топлива ход блока диафрагм недоиспользуется, а ход рычага механической подкачки топлива с балансиром будет частично холостым. Топливный насос устанавливается на специальном приливе на блоке цилиндров двигателя и крепится к нему двумя шпильками.

Топливный фильтр тонкой очистки очищает топливо, поступающее в карбюратор, от механических примесей. Очистка топлива необходима, чтобы не засорялись каналы и жиклеры карбюратора, имеющие малые сечения. Фильтр тонкой очистки топлива может быть выполнен неразборным (рис. 5, а). Бумажный фильтрующий элемент 3 такого фильтра находится в корпусе 2 с крышкой, которые изготовлены из пластмассы и сварены между собой токами высокой частоты или ультразвуковой сваркой. Топливо поступает в фильтр из насоса через патрубок 4, проходит через фильтрующий элемент, очищается в нем и через патрубок 1 поступает в карбюратор.

Для тонкой очистки топлива используются также разборные фильтры.

Разборный фильтр (рис. 5, б) состоит из корпуса 2, отстойника 5 и фильтрующего элемента 3. Фильтрующий элемент изготовлен из латунной сетки, намотанной в два слоя на стакан из алюминиевого сплава, который имеет на боковой поверхности ребра и отверстия для прохода топлива. Сетка на стакане удерживается пружиной, надетой снаружи на фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент 3 находится внутри отстойника 5 и поджимается пружиной 6 к корпусу фильтра через уплотнительную прокладку.

Рис. 5. Топливные фильтры:

а - неразборный; б - разборный; 1, 4 - патрубки; 2 - корпус; 3 –фильтрующий элемент; 5 – отстойник; 6 - пружина

При очистке топливо сначала поступает в отстойник, где осаждаются наиболее крупные частицы примесей, а затем очищается, проходя через сетку внутрь стакана фильтрующего элемента.

Фильтры тонкой очистки топлива обычно устанавливаются между топливным насосом и карбюратором.

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в карбюратор, от пыли и других примесей. Пыль содержит мельчайшие кристаллы твердого кварца, которые, оседая на смазочные поверхности трущихся деталей двигателя, вызывают их интенсивное изнашивание.

На двигателях автомобилей применяют главным образом воздушные фильтры сухого типа со сменными бумажными или картонными фильтрующими элементами.

Воздушный фильтр (рис. 6, а) состоит из корпуса 1, крышки 7 и фильтрующего элемента 3. Стальной штампованный корпус имеет патрубок 10 забора холодного воздуха из подкапотного пространства, патрубок 2 забора теплого воздуха из воздухозаборника на выпускном трубопроводе, вытяжной коллектор системы вентиляции картера двигателя и оси Укрепления крышки. Корпус фильтра устанавливается на карбюраторе и крепится к нему на четырех шпильках самоконтрящимися гайками. Крышка корпуса фильтра - стальная, штампованная, имеет перегородку 8, в зависимости от расположения которой обеспечивается сезонная регулировка температуры воздуха, поступающего в двигатель. Летом крышку фильтра устанавливают так, что перегородка 8 перекрывает патрубок 2, и в двигатель поступает холодный воздух. Зимой крышку устанавливают в положение, при котором перегородка 8 перекрывает патрубок 10, и в двигатель поступает теплый воздух. Герметичность соединения крышки и корпуса фильтра обеспечивается резиновой прокладкой 6. Фильтрующий элемент 3 имеет цилиндрическую форму. Он состоит из гофрированного картонного фильтра 5 и обкладки-предочистителя 4 из нетканого синтетического материала (слоя синтетической ваты). Обкладка-предочиститель выполняет роль элемента предварительной очистки воздуха и увеличивает пылеемкость фильтра. Воздух, поступающий в фильтр, сначала проходит через обкладку-предочиститель, а потом через картонный фильтрующий элемент.

Воздушный фильтр, приведенный на рис. 6, б, имеет терморегулятор. Корпус 22 икрышка 7 фильтра - стальные, штампованные. В корпусе размещен картонный фильтрующий элемент 19 с наружным слоем синтетической ваты для предварительной очистки воздуха, увеличивающий пылеемкость фильтра. Фильтрующий элемент плотно прижимается к корпусу крышкой, которая крепится к корпусу на шпильке 20 гайкой и четырьмя защелками 21. Шпилька установлена в кронштейне, приваренном к корпусу. Герметичность крышки с корпусом обеспечивается уплотнительной прокладкой 18. Корпус фильтра устанавливается на карбюраторе и крепится к нему через пластину 23 и резиновую прокладку 24 на четырех шпильках самоконтрящимися гайками. Корпус снизу имеет патрубок для отсоса картерных газов, а сбоку - патрубок 16 забора воздуха, на котором стяжным болтом закреплен терморегулятор 13. Терморегулятор обеспечивает постоянную подачу в воздушный фильтр подогретого до температуры 25... 35 °С воздуха. Он имеет пластмассовый корпус с патрубком 12 подвода холодного воздуха и патрубком 11 со шлангом 14 подвода теплого воздуха. Внутри терморегулятора находится заслонка 25 с приводом от термосилового элемента 15, который позволяет автоматически поддерживать требуемую температуру воздуха, поступающего в воздушный фильтр.

Рис. 6. Воздушные фильтры:

о - без терморегулятора; б - с терморегулятором; 1, 22 - корпуса; 2, 10, 11, 12, 16 - патрубки; 3, 19 - фильтрующие элементы; 4 - обкладка-предочиститель; 5- фильтр; 6, 18, 24- прокладки; 7, 17- крышки; 8- перегородка; 9 – ось; 13 - терморегулятор; 14 - шланг; 15 - термосиловой элемент; 20 - шпилька; 21 - защелка; 23 - пластина; 25 - заслонка

При температуре воздуха ниже 25 °С заслонка перекрывает патрубок 12 подвода холодного воздуха, и в фильтр поступает через патрубок 11 теплый воздух из зоны выпускного трубопровода двигателя. При температуре воздуха более 35 °С заслонка перекрывает патрубок 11, и через патрубок 12 поступает холодный воздух из подкапотного пространства двигателя. Промежуточные положения заслонки терморегулятора обеспечиваютподачу смеси теплого и холодного воздуха, что способствует лучшему смесеобразованию, более полному сгоранию смеси и, как следствие, снижению токсичности отработавших газов и уменьшению расхода топлива.

Воздушный фильтр сухого типа со сменным бумажным фильтрующим элементом показан на рис. 7. Фильтр состоит из корпуса 6, крышки 5 и фильтрующего бумажного элемента 7 цилиндрической формы. Пластмассовый корпус фильтра имеет патрубок 8, через который соединяется резиновым гофрированным шлангом с воздухозаборником карбюратора. В пластмассовой крышке корпуса фильтра установлено спецустройство 4 с заслонкой 3, в зависимости от расположения которой обеспечивается сезонная регулировка температуры поступающего в двигатель воздуха. Летом заслонку устанавливают в нижнее положение, перекрывая патрубок 1, и в двигатель поступает холодный воздух. Зимой заслонку устанавливают в верхнее положение, перекрывая патрубок 2, и в двигатель поступает теплый воздух.

Карбюратор служит для приготовления горючей смеси (бензина с воздухом) в количествах и по составу, соответствующих всем режимам работы двигателя.

Карбюратор устанавливается на впускном трубопроводе двигателя.

Простейший карбюратор (рис. 8) состоит из поплавковой камеры 8 с поплавком 9 и игольчатым клапаном 10 и смесительной камеры, в которой находятся диффузор 3, распылитель 4 с жиклером 7 и дроссельная заслонка 5.

Поплавковая камера содержит бензин, необходимый для приготовления горючей смеси. Поплавок с игольчатым клапаном поддерживают бензин в поплавковой камере и распылителе на Постоянном уровне - на 1...1,5 мм ниже конца распылителя. Такой уровень обеспечивает хорошее высасывание бензина и устраняет вытекание топлива из распылителя при неработающем двигателе.

Если уровень бензина понижается, то поплавок с клапаном опускаются и бензин поступает в поплавковую камеру. Если уровень бензина достиг нормального, поплавок всплывает и клапан закрывает доступ бензина в поплавковую камеру.

Распылитель подает бензин в центр смесительной камеры карбюратора. Распылитель представляет собой трубку, которая входит в смесительную камеру и через жиклер сообщается с поплавковой камерой.

Жиклер пропускает определенное количество бензина, который поступает в распылитель. Жиклер представляет собой пробку с калиброванным отверстием.

Смесительная камера служит для смешивания бензина с воздухом. Смесительная камера представляет собой патрубок, один конец которого связан с впускным трубопроводом двигателя, а другой - с воздушным фильтром.

Диффузор служит для увеличения скорости потока воздуха в центре смесительной камеры. Он создает вакуум у конца распылителя. Диффузор представляет собой патрубок, суженный внутри.

Дроссельная заслонка регулирует количество горючей смеси, поступающей из карбюратора в цилиндры двигателя.

Карбюратор работает следующим образом.

При тактах впуска в смесительную камеру 6 поступает воздух. В диффузоре 3 скорость воздуха возрастает, и у конца распылителя 4 образуется вакуум. Вследствие этого бензин высасывается из распылителя и перемешивается с воздухом. Образовавшаяся горючая смесь поступает в цилиндры 12 двигателя через впускной трубопровод П.

При работе двигателя водитель автомобиля управляет дроссельной заслонкой 5. Управление производится из кабины с помощью педали. Дроссельная заслонка устанавливается в различные положения в зависимости от требуемой нагрузки на двигатель. В соответствии с положением дроссельной заслонки в цилиндры двигателя поступает различное количество горючей смеси.

Рис. 8. Схема устройства и работы простейшего карбюратора:

1 - топливопровод; 2 - отверстие связи с воздухом; 3 - диффузор; 4 - распылитель; 5 - заслонка; 6 - смесительная камера; 7 - жиклер; 8 - поплавковая камера; 9 - поплавок; 10 - клапан; 11 - трубопровод; 12 - цилиндр двигателя

В результате двигатель развивает разную мощность, а автомобиль движется с различными скоростями.

Двигатель автомобиля имеет следующие пять режимов работы: пуск, холостой ход, средние (частичные) нагрузки, резкий переход со средней нагрузки на полную и полная нагрузка.

На каждом режиме работы в цилиндры двигателя должна поступать горючая смесь в разном количестве и различного по составу качества. Только в этом случае двигатель будет работать устойчиво и иметь наилучшие показатели по мощности и экономичности.

На всех указанных режимах работы двигателя простейший карбюратор не может обеспечить двигатель горючей смесью необходимого качества и в требуемом количестве. Поэтому простейший карбюратор оборудуется дополнительными устройствами, которые обеспечивают нормальную работу двигателя на всех режимах.

К основным дополнительным устройствам карбюратора относятся пусковое устройство (воздушная заслонка), система холостого хода, главное дозирующее устройство, ускорительный насос и экономайзер.

Пусковое устройство обеспечивает поступление топлива из распылителя в количестве, необходимом для пуска двигателя.

Система холостого хода обеспечивает работу двигателя без нагрузки при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Главное дозирующее устройство обеспечивает работу двигателя при частичных (средних) нагрузках двигателя.

Ускорительный насос служит для автоматического обогащения горючей смеси при резком переходе с частичной нагрузки на полную с целью быстрого повышения мощности двигателя,

Экономайзер служит для автоматического обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя.

Конструкция и работа дополнительных устройств карбюратора рассмотрены ниже.

На двигателях автомобилей применяют двухкамерные балансированные карбюраторы с падающим потоком смеси. Карбюраторы имеют две смесительные камеры, которые включаются в работу последовательно - сначала основная камера (первичная), а при увеличении нагрузки двигателя - дополнительная камера (вторичная). Это позволяет повысить мощность двигателей в результате лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам двигателей. Поток горючей смеси в камерах карбюраторов движется сверху вниз, что улучшает наполнение цилиндров смесью. Поплавковая камера карбюраторов балансированная (уравновешенная), так как она связана с атмосферой через воздушный фильтр. Это обеспечивает приготовление карбюраторами горючей смеси, не зависящей по своему составу от степени засорения воздушного фильтра. Поплавковая камера находится в передней части карбюраторов (по ходу автомобиля), что исключает переобогащение горючей смеси при торможении и повышает уровень топлива в распылителях при движении на подъемах для обогащения горючей смеси и увеличения мощности двигателей.

Карбюратор автомобиля обычно состоит из трех основных частей: корпуса, крышки и корпуса дроссельных заслонок. В них размещены все системы и устройства карбюратора, обеспечивающие приготовление горючей смеси при различных режимах работы двигателя и снижающие токсичность отработавших газов.

Рассмотрим конструкцию современного карбюратора (рис. 9). В корпусе 43 и крышке 44 размещены поплавковая камера 16 с поплавком 24 и игольчатым клапаном 17, первичная I и вторичная II смесительные камеры, а также системы и устройства, обеспечивающие приготовление горючей смеси.

Рис. 9. Схема карбюратора:

I, II - смесительные камеры; 1 - пневмоэлемент; 2 - шток; 3 - канал; 4, 10, 17, 23, 40 - клапаны; 5, 22, 25, 26, 28, 38 – топливные жиклеры; 6, 7, 14, 15 - воздушные жиклеры; 8, 30, 32 - заслонки; 9, 11, 12, 13 – распылители; 16 - поплавковая камера; 18, 20, 36, 37 - патрубки; 19 - фильтр; 21 - экономайзер; 24 - поплавок; 27, 39 - трубки; 29, 33 – отверстия; 31 - щель; 34 - блок подогрева; 35 - винт; 41 - диафрагма; 42 - рычаг; 43 - корпус; 44 - крышка

Карбюратор оборудован: блоком подогрева 34, через который циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя; системой отсоса картерных газов, включающей патрубок 36 и калиброванное отверстие; системой обратного слива части топлива из карбюратора в топливный бак, включающей патрубок 18 и калиброванное отверстие. Он имеет блокировку вторичной камеры. Блокировка не допускает открывания дроссельной заслонки вторичной камеры на любом режиме работы двигателя, если воздушная заслонка не открыта полностью. Этим исключается работа вторичной камеры при непрогретом двигателе. Топливо поступает в карбюратор через патрубок 20 и фильтр 19, а через патрубок 37 карбюратор связан с вакуумным регулятором зажигания.

Главная дозирующая система приготовляет обедненную горючую смесь (на 1кг бензина приходится до 16,5 кг воздуха) при работе двигателя на средних (частичных) нагрузках. Приготовленная смесь в разном количестве по составу близка к экономичной во всем диапазоне средних нагрузок, величина которых составляет до 85 % от полной нагрузки двигателя. Только при таком приготовлении горючей смеси карбюратором двигатель работает наиболее экономично.

Главные дозирующие системы первичной и вторичной камер включают в себя главные топливные жиклеры 38 и 28, эмульсионные колодцы с эмульсионными трубками 39 и 27, главные воздушные жиклеры 6 и 14, распылители 9 и 12. При открывании дроссельной заслонки 32 первичной камеры топливо из поплавковой камеры 16 через главный топливный жиклер 38 поступает в эмульсионный колодец. В нем топливо смешивается с воздухом, выходящим из отверстий эмульсионной трубки 39, в которые воздух поступает через главный воздушный жиклер 6. Эмульсия через распылитель 9 поступает в малый и большой диффузоры первичной камеры и перемешивается с воздухом, проходящим через диффузоры, где и образуется горючая смесь. Главная дозирующая система вторичной камеры работает аналогично главной дозирующей системе первичной камеры. Дроссельная заслонка 30 вторичной камеры связана механически с дроссельной заслонкой 32 первичной камеры таким образом, что начинает открываться, когда Дроссельная заслонка первичной камеры будет открыта на 2/3 своей величины.

Дроссельные заслонки имеют механический (тросовый) привод от педали управления, расположенной в салоне автомобиля. Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, регулируется величиной открытия дроссельных заслонок. На режимах средних нагрузок работает главным образом первичная камера карбюратора, обеспечивающая работу двигателя в широком диапазоне частичных нагрузок.

Пусковое устройство обеспечивает приготовление богатой горючей смеси (на 1 кг бензина приходится менее 13 кг воздуха) при пуске холодного двигателя. В цилиндры двигателя горючая смесь поступает в большом количестве, чтобы даже при холодном двигателе легкие фракции бензина испарялись в количестве, необходимом для пуска двигателя.

Пусковое устройство состоит из воздушной заслонки 8 и связанного с ней пневматического элемента 1. Воздушная заслонка через шток 2 соединена с диафрагмой пневматического элемента и находится под воздействием возвратной пружины. При пуске холодного двигателя дроссельная заслонка 32 первичной камеры приоткрывается. При этом возвратная пружина, воздействуя на рычаг оси воздушной заслонки, удерживает ее в закрытом положении. Количество воздуха, поступающего в первичную камеру, уменьшается, вакуум в диффузорах возрастает, и топливо, вытекая из распылителя 9, обеспечивает образование горючей смеси. При первых вспышках и последующей работе двигателя на холостом ходу разрежение из-под дроссельной заслонки 32 передается по каналу 3 в пневматический элемент 1. Его диафрагма прогибается, и шток 2 приоткрывает воздушную заслонку, обеспечивая доступ необходимого количества воздуха, а возвратная пружина воздушной заслонки растягивается. Следовательно, при пуске холодного двигателя и его прогреве воздушная заслонка автоматически устанавливается в положение, исключающее чрезмерное обогащение или обеднение горючей смеси. По мере прогрева двигателя воздушная заслонка открывается полностью через тросовый привод рукояткой управления пусковым устройством, находящейся под панелью приборов.

Система холостого хода готовит обогащенную горючую смесь (на 1 кг бензина приходится до 13 кг воздуха). При работе двигателя на холостом ходу в цилиндры двигателя поступает обогащенная смесь в небольшом количестве, чтобы двигатель работал устойчиво.

Система холостого хода включает в себя: топливный канал, берущий начало из эмульсионного колодца первичной камеры; топливный жиклер 5; воздушный жиклер 7; эмульсионный канал; винт качества (состава) смеси 35; винт количества смеси; выходное отверстие 33. На режиме холостого хода дроссельная заслонка 32 приоткрыта. При этом переходная щель 31 системы холостого хода находится над верхней кромкой дроссельной заслонки. Воздушная заслонка открыта полностью. Под действием вакуума топливо из эмульсионного колодца через канал поступает к топливному жиклеру 5 холостого хода, где перемешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер 7 холостого хода. Полученная эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через переходную щель 31, и выходит под дроссельную заслонку 32 через отверстие 33. Щель 31, расположенная над дроссельной заслонкой, обеспечивает поступление эмульсии под дроссельную заслонку для плавного перехода двигателя с холостого хода на частичные нагрузки. При работе двигателя на холостом ходу качество смеси регулируется винтом 35, а количество - винтом количества смеси, при завертывании которого дроссельная заслонка приоткрывается. При выключении зажигания отключается электромагнитный клапан 4. Его игла под действием пружины запирает топливный жиклер 5 и исключает работу системы холостого хода при выключенном зажигании. Систему холостого хода имеет первичная камера карбюратора, а вторичная камера снабжена переходной системой.

Переходная система плавно включает в работу вторичную камеру карбюратора при небольших открытиях ее дроссельной заслонки.

Переходная система вторичной камеры включает в себя топливный жиклер 26 с трубкой, воздушный жиклер 15 и эмульсионный канал с выходными отверстиями 29. В начале открытия дроссельной заслонки 30 перед отверстиями 29 создается большой вакуум. Вследствие этого через топливный жиклер 26 поступает топливо, а через воздушный жиклер 15 - воздух. Образующаяся при этом эмульсия по каналу подводится к выходным отверстиям 29, через них поступает под дроссельную заслонку 30 и обогащает горючую смесь. В результате обеспечивается плавное включение в работу вторичной камеры карбюратора.

Ускорительный насос обогащает горючую смесь при резком переходе двигателя со средней нагрузки на полную (обгон, движение после остановки перед светофором и т.п.).

Ускорительный насос повышает приемистость двигателя, т.е. способность быстро развивать наибольшую мощность.

Ускорительный насос - диафрагменный, с механическим приводом. Топливо поступает в насос из поплавковой камеры через впускной шариковый клапан 40, При резком открытии дроссельной заслонки первичной камеры карбюратора специальный кулачок, установленный на оси заслонки, действует на рычаг 42 привода насоса, который давит на диафрагму 41. Диафрагма, преодолевая усилие возвратной пружины, прогибается и выталкивает топливо через канал, нагнетательный клапан 10 и распылитель 11 Ускорительного насоса в первичную и вторичную камеры, обогащая при этом горючую смесь. Впускной клапан ускорительного насоса в этот момент закрывается.

Эконостат служит для дополнительного обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя. Эконостат представляет собой экономайзерное устройство. Эконостат включает в себя топливный жиклер 25 с трубкой, топливный канал и распылитель 13. Эконостатом оборудована вторичная камера карбюратора. Он вступает в работу при полностью открытых дроссельных заслонках и максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. При этом топливо из поплавковой камеры поступает через топливный жиклер 25 и топливный канал в распылитель 13 эконостата и из него во вторичную камеру карбюратора, обогащая горючую смесь.

Экономайзер мощностных режимов исключает изменение степени обогащения горючей смеси из-за пульсации вакуума под дроссельными заслонками карбюратора. Процесс всасывания горючей смеси в цилиндры двигателя является прерывистым, и его пульсация (пульсация вакуума) возрастает при уменьшении частоты вращения коленчатого вала. При этом пульсация вакуума передается и на главную дозирующую систему, снижая ее эффективность автоматического регулирования состава горючей смеси. Экономайзер 21 мощностных режимов - диафрагменного типа. Он соединен с главной дозирующей системой первичной камеры топливным каналом, в котором установлен топливный жиклер 22 экономайзера, и через шариковый клапан 23 - с поплавковой камерой 16. Экономайзер также связан воздушным каналом с поддроссельным пространством. При незначительном открытии дроссельной заслонки 32 шариковый клапан 23 закрыт, так как диафрагма экономайзера удерживается вакуумом под дроссельной заслонкой. При значительном открытии дроссельной заслонки вакуум уменьшается, диафрагма экономайзера с иглой прогибается под действием пружины и открывает клапан 23. Топливо из поплавковой камеры проходит через открытый клапан, топливный жиклер 22 и топливный канал в эмульсионный колодец с трубкой 39. Оно добавляется к топливу, выходящему из главного топливного жиклера первичной камеры, и поступает через распылитель 9 в первичную камеру карбюратора, выравнивая состав горючей смеси.

Экономайзер принудительного холостого хода обеспечивает уменьшение расхода топлива и снижает токсичность отработавших газов на режиме принудительного холостого хода двигателя.

Экономайзер принудительного холостого хода состоит из концевого выключателя, установленного на регулировочном винте количества смеси холостого хода, электромагнитного запорного клапана 4 и электронного блока управления. На режиме принудительного холостого хода (торможение двигателем, движение под уклон, при переключении передач) дроссельные заслонки первичной и вторичной камер карбюратора закрыты, педаль управления дроссельными заслонками отпущена. В этом случае концевой выключатель карбюратора замкнут, электромагнитный клапан 4 выключается, его игла запирает топливный жиклер 5 холостого хода, и подача топлива в систему холостого хода прекращается.

Рис. 10. Впускной и выпускной трубопроводы:

1, 5 - трубопроводы; 2, 4,6,7- фланцы; 3 - трубка; 8 - шпилька

Впускной и выпускной трубопроводы обеспечивают подачу в цилиндры горючей смеси и удаление отработавших газов. Впускной трубопровод служит для равномерной подачи горючей смеси из карбюратора в цилиндры двигателя.

На двигателях автомобилей применяют впускной трубопровод, отлитый из алюминиевого сплава. Для лучшего испарения топлива, оседающего на стенках, трубопровод имеет обогреватель (рубашку), в котором циркулирует жидкость системы охлаждения двигателя. Выпускной трубопровод предназначен для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя. На двигателях автомобилей устанавливают выпускные трубопроводы, отлитые из чугуна. Впускной трубопровод 5 двигателя (рис. 10) имеет фланцы 4 и 6. Фланец 4 предназначен для установки карбюратора, а фланец 6 - для соединения с головкой блока цилиндров.

Выпускной трубопровод 1 имеет фланцы 2 и 7 Фланец 2 служит для крепления приемной трубы глушителей, а фланец 7 - для связи с головкой блока цилиндров. Впускной и выпускной трубопроводы крепятся шпильками 8 к головке блока цилиндров через металлоасбестовые прокладки, обеспечивающие герметичность их соединения.

Глушитель уменьшает шум при выпуске отработавших газов из цилиндров двигателя. На легковых автомобилях обычно устанавливают два глушителя (основной и дополнительный), благодаря чему обеспечивается двойное расширение отработавших газов и более эффективное снижение шума их выпуска. Оба глушителя имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами и используемыми для них материалами.

Рис. 11. Глушители:

1 - основной глушитель; 2, 3, 7, 8 - трубы; 4, 6 - перегородки; 5 - дополнительный глушитель

Все детали основного глушителя 1 (рис. 11) изготовлены из коррозионно-стойкой стали, а детали дополнительного глушителя 5 - из углеродистой стали. Глушители неразборные, сварены из двух штампованных половин. Внутри глушителей имеются трубы 3 и 7 с большим количеством отверстий, а также перегородки 4 и 6. Отработавшие газы, поступающие из приемных труб 8 в глушители, сначала в дополнительный 5, а потом в основной 1, расширяются, меняют направление и, проходя через отверстия в трубах, резко снижают свою скорость. Это приводит к уменьшению шума выпуска отработавших газов через трубу 2. Глушители позволяют снизить шум отработавших газов, выбрасываемых в окружающую среду, до 78 дБ. Потери мощности двигателя на преодоление сопротивления глушителей составляют примерно 4%. Глушители на автомобиле прикрепляются к полу кузова резиновыми деталями.

4. Система питания бензинового двигателя с впрыском топлива

В систему питания двигателя с впрыском топлива входят топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, воздушный фильтр, форсунки, регулятор давления топлива, топливопровод двигателя, впускной и выпускной трубопроводы, топливопроводы, приемные трубы глушителя, резонаторы и глушитель.

На рис. 12 представлена схема части системы питания двигателя с впрыском топлива, обеспечивающей подачу топлива и воздуха к цилиндрам и приготовление горючей смеси, необходимой для всех режимов работы двигателя.

Топливо из бака 6 через топливный фильтр 8 и топливопроводы подается насосом 7 в топливопровод 2 двигателя, который установлен на впускном трубопроводе 4 и в котором закреплены форсунки 3.

Рис. 12. Схема системы питания двигателя с впрыском топлива:

1 - заслонка; 2 - топливопровод двигателя; 3 - форсунки; 4 - впускной трубопровод; 5 - регулятор давления; 6 - бак; 7 - насос; 8 - фильтр

Во впускной трубопровод из воздушного фильтра поступает чистый воздух, количество которого регулируется воздушной дроссельной заслонкой 1. Регулятор 5 при работающем двигателе поддерживает давление топлива в топливопроводе 2 двигателя и в форсунках 3 в пределах 0,28... 0,33 МПа. При такте впуска в поток воздуха, движущийся с большой скоростью во впускном трубопроводе 4, под давлением из форсунок 3 впрыскивается мелкораспыленное топливо. Топливо смешивается с воздухом, и образующаяся горючая смесь из впускного трубопровода поступает в цилиндры двигателя в соответствии с порядком работы двигателя.

Отработавшие газы отводятся из цилиндров двигателя через выпускной трубопровод, резонаторы и глушитель в окружающую среду.

Рассмотрим устройство и работу приборов системы питания двигателя с впрыском топлива.

Топливный насос (рис. 13) представляет собой центробежный роликовый насос с приводом от электродвигателя, который смонтирован совместно с насосом в одном герметичном корпусе.

Центробежный роликовый насос состоит из статора 3, внутренняя поверхность которого незначительно смещена относительно оси якоря 8 электродвигателя, цилиндрического сепаратора 16, соединенного с якорем электродвигателя, и роликов 17, расположенных в сепараторе.

Сепаратор с роликами находится между основанием 2 и крышкой 5 насоса.

При работе насоса топливо поступает через штуцер 1 и канал 18 к вращающемуся сепаратору 16, переносится роликами и через выходные каналы 6 подается в полость электродвигателя и далее через клапан 11 и штуцер 12 в топливопровод, подводящий топливо к топливному фильтру.

Рис. 13. Топливный насос:

1, 12 – штуцеры; 2 - основание; 3 - статор; 4, 11 - клапаны; 5 - крышка; 6, 18 - каналы; 7, 9 - корпуса; 8 - якорь; 10 - коллектор; 13 - щетка; 14 - муфта; 15 - вал; 16 - сепаратор; 17 - ролик

Топливо, поступившее в насос, проходя через электродвигатель, охлаждает его. Обратный клапан 11 исключает слив топлива из топливопровода и образование воздушных пробок после выключения топливного насоса. Предохранительный клапан 4 ограничивает давление топлива, создаваемое насосом, при возрастании его выше допустимого - 0,45...0,6 МПа. Топливный насос включается при включении зажигания. Подача насоса составляет 130 л/ч.

Топливопровод двигателя (рис. 14) служит для подвода топлива к форсункам. Он является общим для четырех форсунок. В один конец топливопровода 4 ввернут штуцер 3 для подвода топлива от насоса, а на другом конце закреплен регулятор 5 давления топлива, связанный с ресивером и топливным баком. В топливопроводе двигателя одним концом закреплены форсунки 2, которые другим концом закреплены во впускном трубопроводе 1. Концы форсунок уплотнены резиновыми кольцами круглого сечения. Топливопровод 4 крепится двумя болтами к впускному трубопроводу.

Регулятор давления топлива (рис. 15) поддерживает давление в топливопроводе и форсунках работающего двигателя в пределах 0,28... 0,33 МПа, что необходимо для приготовления горючей смеси требуемого качества на всех режимах работы двигателя. Регулятор давления состоит из корпуса 1 и крышки 3, между которыми закреплена диафрагма 4 с клапаном 2. Внутренняя полость регулятора делится диафрагмой на две полости - вакуумную и топливную.

Рис. 14. Топливопровод двигателя:

1 - впускной трубопровод; 2 - форсунка; 3 - штуцер; 4 - топливопровод; 5 - регулятор давления

Рис. 15. Регулятор давления топлива:

а - клапан закрыт; 6 - клапан открыт; 1 - корпус; 2 - клапан; 3 - крышка; 4 - диафрагма

Вакуумная полость находится в крышке 3 регулятора и связана с ресивером, а топливная полость - в корпусе 1 регулятора и связана с топливным баком.

При закрытии воздушной дроссельной заслонки 1 (см. рис. 12) вакуум в ресивере увеличивается, клапан регулятора открывается при меньшем давлении топлива и перепускает избыточное топливо по сливному топливопроводу в топливный бак 6. При этом давление топлива в топливопроводе 2 двигателя понижается. При открытии воздушной дроссельной заслонки вакуум в ресивере уменьшается, клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива. В результате давление топлива в топливопроводе двигателя повышается.

Форсунка (рис. 16) представляет собой электромагнитный клапан. Форсунка предназначена для впрыска дозированного количества топлива, необходимого для приготовления горючей смеси при различных режимах работы двигателя. Дозирование количества топлива зависит от длительности электрического импульса, поступающего в обмотку катушки электромагнита форсунки. Впрыск топлива форсункой синхронизирован с положением поршня в цилиндре двигателя.

Рис. 16. Форсунка;

1 - насадка; 2 - игла; 3, 9 - корпуса; 4 - катушка; 5 - фильтр; 6- крышка; 7- пружина; 8 - сердечник

Форсунка состоит из корпуса 3, крышки 6, катушки 4 электромагнита, сердечника 8 электромагнита, иглы 2 запорного клапана, корпуса 9 распылителя, насадки 1 распылителя и фильтра 5,

При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр 5 и проходит к запорному клапану, который находится в закрытом состоянии под действием пружины 7.

При поступлении электрического импульса в обмотку катушки 4 электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник 8 и вместе с ним иглу 2 запорного клапана. При этом отверстие в корпусе 9 распылителя открывается, и топливо под давлением выпрыскивается в распыленном виде.

После прекращения поступления электрического импульса в обмотку катушки электромагнита магнитное поле исчезает, и под действием пружины 7 сердечник 8 электромагнита и игла 2 запорного клапана возвращаются в исходное положение. Отверстие в корпусе 9 распылителя закрывается, и впрыск топлива из форсунки прекращается.

5. Техника безопасности

Техника безопасностипри уходе за системой питания должна обязательно соблюдаться. Так, при использовании этилированного бензина необходимо быть особенно осторожным при обращении с ним, так как этот бензин очень ядовит.

При заправке топливного бака, осмотре и очистке системы питания нужно не допускать попадания бензина на кожу. Если этилированный бензин попал на кожу, ее надо обмыть чистым керосином, а руки вымыть с мылом в теплой воде и вытереть насухо.

Нельзя применять этилированный бензин для мытья деталей и рук, а также засасывать бензин через шланг ртом при переливании и продувать ртом топливопроводы.

Нельзя допускать работу двигателя в закрытом помещении, которое не оборудовано специальной вентиляцией. Это может вызвать отравление людей, находящихся в помещении, отработавшими газами.

При всех работах по уходу за системой питания необходимо обязательно соблюдать правила противопожарной безопасности.

Список использованной литературы

1. Сарбаев В.И. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. − Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

2. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта. − М.: «Академия», 2004.

3. Барашков И.В. Бригадная организация технического обслуживания и ремонта автомобилей. – М.: Транспорт, 1988г.

Представляет собой целый комплекс устройств. Основной задачей становится не просто подача топлива к инжекторным форсункам, а еще и подача горючего под высоким давлением. Давление необходимо для высокоточного дозированного впрыска в камеру сгорания цилиндра. Система питания дизеля выполняет следующие важнейшие функции:

• дозирование строго определенного количество топлива с учетом нагрузки на двигатель в том или ином режиме его работы;
• эффективный впрыск топлива в заданный промежуток времени с определенной интенсивностью;
• распыление и максимально равномерное распределение горючего по объему камеры сгорания в цилиндрах дизельного ДВС;
• предварительная фильтрация топлива перед подачей горючего в насосы системы питания и инжекторные форсунки;

Читайте в этой статье

Особенности дизельного топлива

Большинство требований к системе питания дизельного мотора выдвигается с учетом того, что дизельное топливо имеет ряд специфических особенностей. Горючее такого рода представляет собой смесь керосиновых и газойлевых соляровых фракций. Дизельное топливо получают после того, как из нефти реализуется отгон бензина.

Дизельное топливо обладает целым рядом свойств, главным из которых принято считать показатель самовоспламеняемости, который оценивается цетановым числом. Представленные в продаже виды дизельного топлива имеют цетановое число на отметке 45–50. Для современных дизельных агрегатов наилучшим топливом является горючее с большим показателем цетанового числа.

Система питания дизельного ДВС обеспечивает подачу хорошо очищенного дизельного топлива к цилиндрам, ТНВД сжимает горючее до высокого давления, а форсунка подает его в распыленном на мельчайшие частицы виде в камеру сгорания. Распыленное дизельное топливо смешивает с горячим (700–900 °С) воздухом, который нагревается до такой температуры от высокого сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) и самовоспламеняется.

Обратите внимание, рабочая смесь в дизельном моторе не поджигается отдельным устройством, а воспламеняется самостоятельно от контакта с разогретым воздухом под давлением. Эта особенность сильно отличает дизельный ДВС от бензиновых аналогов.

Дизельное топливо имеет еще и более высокую плотность сравнительно с бензином, а также обладает лучшей смазывающей способностью. Не менее важной характеристикой выступает вязкость, температура застывания и чистота дизельного топлива. Температура застывания позволяет делить топливо на три базовых сорта горючего: .

Схема устройства системы питания дизельного ДВС

Система питания дизельного двигателя состоит из следующих базовых элементов:

1. топливный бак;
2. фильтры грубой очистки дизтоплива;
3. фильтры тонкой очистки топлива;
4. топливоподкачивающий насос;
5. топливный насос высокого давления (ТНВД);
6. инжекторные форсунки;
7. трубопровод низкого давления;
8. магистраль высокого давления;
9. воздушный фильтр;

Дополнительными элементами частично становится электронасосы, выпуск отработанных газов, сажевые фильтры, глушители и т.д. Систему питания дизельных ДВС принято делит на две группы топливной аппаратуры:

• дизельная аппаратура для повода топлива (топливоподводящая);
• дизельная аппаратура для подвода воздуха (воздухоподводящая);

Топливоподводящая аппаратура может иметь различное устройство, но сегодня наиболее распространена система разделенного типа. В такой системе топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки реализованы в виде отдельных устройств. Топливо подается в дизельный двигатель по магистралям высокого и низкого давления.

Дизельное топливо хранится, фильтруется и подается к ТНВД под невысоким давлением посредством магистрали низкого давления. В магистрали высокого давления ТНВД поднимает давление в системе для осуществления подачи и впрыска строго определенного количества топлива в рабочую камеру сгорания дизельного двигателя в заданный момент.

В системе питания дизеля присутствуют сразу два насоса:

• топливоподкачивающий насос;
• топливный насос высокого давления;

Топливоподкачивающий насос обеспечивает подачу топлива из топливного бака, прокачивает горючее через фильтр грубой и тонкой очистки. Давление, которое создает топливоподкачивающий насос, позволяет осуществить подачу топлива по топливопроводу низкого давления к топливному насосу высокого давления.

ТНВД реализует подачу топлива к форсункам под высоким давлением. Подача происходит в соответствии с порядком работы цилиндров дизельного мотора. Топливный насос высокого давления имеет определенное количество одинаковых секций. Каждая из таких секций ТНВД соответствует определенному цилиндру дизельного двигателя.

Существует также система питания дизельных двигателей неразделенного типа и применяется на дизельных двухтактных двигателях. В такой системе топливный насос высокого давления и форсунка объединены в одном устройстве под названием насос-форсунка.

Данные моторы работают жестко и шумно, имеют небольшой срок службы. В конструкции их системы питания отсутствуют топливопроводы магистрали высокого давления. Указанный тип ДВС не имеет большого распространения.

Вернемся к массовой конструкции дизельного мотора. Дизельные форсунки располагаются в головке блока цилиндров () дизельного двигателя. Основной их задачей становится точное распыление горючего в камере сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД большое количество топлива. Получившиеся избытки горючего и проникающий в систему топливоподачи воздух возвращаются в топливный бак по специальным трубопроводам, которые называются дренажными.

Инжекторные дизельные форсунки бывают двух видов:

• дизельная форсунка закрытого типа;
• дизельная форсунка открытого типа;

Четырехтактные дизельные моторы преимущественно получают форсунки закрытого типа. В таких устройствах сопла форсунки, которые представляют собой отверстие, закрываются особой запорной иглой.

Получается, что внутренняя полость, расположенная внутри корпуса распылителей форсунок, сообщается с камерой сгорания только во время открытия форсунки и в момент впрыска дизельного топлива.

Ключевым элементом в конструкции форсунки выступает распылитель. Распылитель получает от одного до целой группы сопловых отверстий. Именно эти отверстия и образуют факел топлива в момент впрыска. От их количества и расположения зависит форма факела, а также пропускная способность форсунки.

Система питания турбодизеля

Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы.

Конструкция дизельного топливного насоса высокого давления, потенциальные неисправности, схема и принцип работы на примере устройства системы топливоподачи.

Для того чтобы любой двигатель работал как часы в идеальном состоянии должны быть все его детали. Мало того, системы, обеспечивающие его функционирование, не могут сбоить. Выход из строя хотя бы одной из них приведёт к нестабильному функционированию устройства. При наихудшем развитии событий это может привести к ДТП.

Одной из самых важных систем обслуживания ДВС является система питания. Она поставляет топливо внутрь, где оно воспламеняется и превращается в механическую энергию.

ДВС существует огромное множество. За время развития автомобилестроения учёными было придумано множество конструкций, каждая из которых представляла собой очередной виток развития индустрии. Очень немногие из них пошли в серийное производство. Тем не менее за почти что сто лет непрерывной эволюции были выделены такие основные конструкции:

• дизельная,
• инжекторная,
• карбюраторная.

Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки, мало того, система питания ДВС в каждой конструкции разная.

Дизель

Система питания дизельного ДВС

Когда топливо попадает в камеру сгорания, система питания для дизельного ДВС создаёт нужное давление. Также в её круг задач входит:

• дозировка топлива;
• впрыскивание нужного количества топливной жидкости за определённый временной период;
• распыление и распределение;
• фильтрация топливной жидкости перед поступлением в насос.

Чтобы лучше понять устройство системы питания дизельного двигателя, нужно знать, что собой представляет дизельное топливо само по себе. По своей структуре это смесь керосина и солярки после специальной обработки. Эти вещества образуются, когда из нефти выделяется бензин. По факту — это остатки от основного производства, которые автомобилестроители научились эффективно использовать.

Дизельное топливо, циркулирующее в системе ДВС имеет такие параметры:

• октановое число,
• вязкость,
• температура застывания,
• чистота.

Дизельное топливо в системе ДВС делится на три сорта в зависимости от описанных выше параметров:

• летнее,
• зимнее,
• арктическое.

В действительности классификация может происходить по нескольким критериям и быть куда более глубокой. Тем не менее если брать во внимание общепринятый стандарт, то он будет именно таким.

Теперь рассмотрим подробнее структуру системы ДВС, она состоит из таких элементов:

• топливного бака,
• насоса,
• насоса высокого давления,
• форсунки,
• трубопровода с низким и высоким давлением,
• выпускного газопровода,
• воздушного фильтра,
• глушителя.

Все эти элементы составляют общую систему питания, которая обеспечивают стабильную работу двигателя. Если брать во внимание конструкцию, то она делится на две подсистемы: ту которая обеспечивает подачу воздуха, и другую, реализующую поступление топлива.

Топливо циркулирует по двум магистралям. Одна имеет низкое давление. В ней хранится и фильтруется топливная жидкость, после чего направляется к насосу с высоким давлением.

Непосредственно в камеру сгорания топливо попадает через магистраль с высоким давлением. Именно через неё в определённый момент проходит впрыск топливной субстанции внутрь камеры.

Важно! В насосе есть два фильтра. Один обеспечивает грубую очистку, а второй тонкую.

ТНВД осуществляет питание форсунок. Режим его работы напрямую зависит от режима функционирования цилиндров двигателя. В топливном насосе всегда чётное количество секций. Мало того, их число напрямую зависит от количества цилиндров. Точнее, один параметр соответствует другому.

Форсунки установлены в головках цилиндров. Именно они осуществляют питание камеры сгорания путём распыления топливной субстанции внутри. Но есть один маленький нюанс. Дело в том, что насос подаёт топлива намного больше, чем нужно. Проще говоря, объём питания слишком велик. К тому же внутрь попадает воздух, который может помешать всей работе.

Внимание! Чтобы не было сбоев в работе существует дренажный трубопровод. Именно он отвечает за то, чтобы воздух отводился обратно в топливный бак.

Форсунки в конструкции, отвечающей за питание ДВС, могут быть закрытыми и открытыми. В первом случае закрытие отверстий происходит благодаря запорной игле. Чтобы это стало возможным — внутренняя полость деталей соединяется с камерой сгорания. Вот только происходит это при впрыскивании жидкости .

Главным элементом в конструкции форсунки является распылитель. Он может иметь как одно, так и несколько сопловых отверстий. Благодаря им структура питания ДВС создаёт своеобразный факел.

Чтобы повысить мощность к системе питания ДВС добавляют турбину. Она позволяет автомобилю значительно быстрее набирать обороты. Кстати, раньше подобные устройства устанавливались только на гоночных и грузовых автомобилях. Но современные технологии позволили не только сделать изделие в разы дешевле, но и значительно уменьшили габариты конструкции.

Турбина способна подавать воздух через систему питания ДВС внутрь цилиндров. За наддув отвечает турбокомпрессор. Для своей работы он использует отработанные газы. Внутрь камеры сгорания воздух попадает под давлением от 0,14 до 0,21 МПа.

Роль турбокомпрессора заключается в наполнение цилиндров нужным для работы объёмом воздуха. Если же говорить про мощностные характеристики, то данный элемент в системе питания ДВС позволяет добиться прироста до 25—30 процентов.

Важно! Турбина увеличивает нагрузку на детали.

Возможные неисправности

Несмотря на ряд видимых преимуществ системы питания ДВС, она всё же имеет ряд весомых недостатков, которые могут вылиться в целый ряд неисправностей, к самым распространённым можно причислить:

1. Двигатель не желает запускаться. Обычно подобная неисправность указывает на неполадки в топливоподкачивающем насосе. Но возможны и другие варианты, к примеру, ненадлежащее состояние форсунок, системы зажигания, плунжерных пар или нагнетательного клапана.
2. Неравномерная работа двигателя указывает на неполадки с отдельными форсунками. Негерметичность в клапане может привести к таким же результатам. Также в процессе эксплуатации авто может наблюдаться ослабление крепления плунжера.
3. Двигатель не даёт заявленной производителем мощности. Чаще всего данный дефект связан всё с топливоподкачивающим насосом. Форсунки и обрыв сопла могут привести к такому же результату.
4. Стук при работе мотора, дым из-под капота . Такое случается тогда, когда топливо подаётся внутрь системы слишком рано, или же оно имеет не соответствующее, заявленным производителями нормам цетановое число.
5. Негромкие хлопки. Причина подобной неисправности в системе питания ДВС кроется в подсосе воздуха.
6. Стук муфты. Такое происходит в том случае, если слишком изношены детали устройства и наблюдается сильная усадка пружин.

Как видите, неисправностей системы ДВС может быть более чем достаточно. Именно поэтому, чтобы точно определить в чём дело необходимо провести комплексную диагностику. Причём для некоторых манипуляций необходимо специальное оборудование.

Практически все описанные выше неисправности можно исправить. Полная замена системы питания ДВС нужна лишь в крайних случаях. Мало того, даже простая регулировка может полностью восстановить работоспособность автомобильного узла.

Методы восстановления ДВС, работающего на дизеле

Чтобы восстановить работоспособность устройства нужно очистить продувочные окна от нагара, если он там присутствует. Проверьте достаточно ли внутри муфты смазки. Если количество смазочного вещества минимально — добавьте его до приемлемого объёма

Чаще всего двигатель стучит и дымит в тех случаях, когда заливаемое вам топливо имеет малое цетановое число. К счастью, рецепт выхода из этой ситуации довольно прост. Достаточно поменять топливную жидкость на ту, в которой данный показатель будет больше 40.

Инжекторный двигатель

Система питания инжекторного двигателя

Инжекторные системы питания стали применяться вначале 80-х годов прошлого века. Они пришли на смену конструкциям с карбюраторами. В устройстве, работающем с инжектором, каждый цилиндр имеет свою форсунку.

Форсунки прикреплены к топливной раме. Внутри данной конструкции топливная жидкость находится под давлением, которое обеспечивает насос. Чем более длительный период времени открыта форсунка, тем больше количества топлива впрыскивается внутрь.

Период, который форсунки находятся в открытом положении, контролирует электронный контроллер. Это своеобразный блок управления с чётко выстроенным алгоритмом управления. Он согласует момент открытия с показаниями датчиков. Работа электронной начинки не прекращается ни на секунду. Благодаря этому обеспечивается стабильная подача топлива.

Важно! За расход воздуха отвечает специальный датчик. Именно по циклам рассчитывается наполнение цилиндров.

Нагрузку для дроссельной заслонки определяет отдельный датчик. Точнее он проводит подсчёты. После чего отправляет данные контроллеру, где происходит сверка и осуществляются коррективы при необходимости.

Если говорить про инжекторную систему питания ДВС то она практически полностью работает за счёт показателей множества датчиков. К самым важным можно причислить датчики, отвечающие за такие параметры:

• температуру,
• положение коленчатого вала,
• концентрацию кислорода,
• контроль детонации при зажигании.

Мало того, это только основные датчики. В действительности в системе питания ДВС их намного больше.

Неисправности

Как было сказано выше, система питания ДВС практически полностью построена на работе датчиков. Наибольший вред может нанести поломка датчика, отвечающего за коленчатый вал. Если такое произойдёт, то вы даже не доедете до гаража. Тоже случится и при отказе бензонасоса.

Важно! Если вы собираетесь в длительную поездку возьмите с собой запасной бензонасос. Это второе сердце вашего авто.

Если же говорить про самые безопасные неисправности системы питания ДВС, то это, безусловно, поломка датчика фазы. Этот дефект нанесёт наименьший вред авто. К тому же, ремонт займёт минимум времени.

Важно! О неисправности датчика фазы говорит нестабильная работа форсунок. Обычно об этом свидетельствует резкий скачок расхода бензина.

Карбюраторные двигатели

Система питания

Первый карбюраторный двигатель был создан в прошлом веке Готлибом Даймлером. Система питания карбюраторного двигателя не отличается особой сложностью и состоит из таких элементов, как:

• топливный бак,
• насос,
• топливная магистраль,
• фильтры,
• карбюратор.

Вместимость бака обычно составляет порядка 40—80 литров в автомобилях с карбюраторными системами питания ДВС. Данное устройство в большинстве случаев монтируется в задней части машины для большей безопасности.

Из топливного бака бензин поступает в карбюратор. Соединяет эти два устройства топливная магистраль. Она проходит под днищем транспортного средства. В процессе транспортировки топливо проходит несколько фильтров. За подачу отвечает насос.

Неисправности

Конструкция является самой старой из всех трёх. Несмотря на это её простота помогает значительно уменьшить риск какой-либо поломки. К сожалению, от неисправностей не застрахована ни одна система питания ДВС, в том числе и карбюраторная, с ней могут произойти такие дефекты:

• обеднение топливной смеси,
• прекращение подачи топлива,
• протечка бензина.

Подтёки легко замечаются невооружённым глазом. Прекращение подачи топливной жидкости не позволит авто сдвинуться с места. Если карбюратор чихает, значит, топливная смесь является обеднённой.

Итоги

За годы развития автомобильной индустрии было создано множество систем питания ДВС. Первой была карбюраторная. Она самая простая и неприхотливая. Её преемницами являются дизельная и инжекторная.

Система питания топливом бензинового двигателя ⭐ предназначена для размещения и очистки топлива, а также приготовления горючей смеси определенного состава и подачи ее в цилиндры в необходимом количестве в соответствии с режимом работы двигателя (за исключением двигателей с непосредственным впрыском, система питания которых обеспечивает поступление бензина в камеру сгорания в необходимом количестве и под достаточным давлением).

Бензин , как и дизельное топливо, является продуктом перегонки нефти и состоит из различных углеводородов. Число атомов углерода, входящих в молекулы бензина, составляет 5 - 12. В отличие от дизелей в бензиновых двигателях топливо не должно интенсивно окисляться в процессе сжатия, так как это может привести к детонации (взрыву), что отрицательно скажется на работоспособности, экономичности и мощности двигателя. Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом. Чем больше оно, тем выше детонационная стойкость топлива и допустимая степень сжатия. У современных бензинов октановое число составляет 72-98. Кроме антидетонационной стойкости бензин должен также обладать низкой коррозионной активностью, малой токсичностью и стабильностью.

Поиск (исходя из экологических соображений) альтернатив бензину как основному топливу для ДВС привел к созданию этанолового топлива, состоящего в основном из этилового спирта, который может быть получен из биомассы растительного происхождения. Различают чистый этанол (международное обозначение - Е100), содержащий исключительно этиловый спирт; и смесь этанола с бензином (чаще всего 85 % этанола с 15 % бензина; обозначение - Е85). По своим свойствам этаноловое топливо приближается к высокооктановому бензину и даже превосходит его по октановому числу (более 100) и теплотворной способности. Поэтому данный вид топлива может с успехом применяться вместо бензина. Единственный недостаток чистого этанола - его высокая коррозионная активность, требующая дополнительной защиты от коррозии топливной аппаратуры.

К агрегатам и узлам системы питания топливом бензинового двигателя предъявляются высокие требования, основные из которых:

• герметичность
• точность дозирования топлива
• надежность
• удобство в обслуживании

В настоящее время существуют два основных способа приготовления горючей смеси. Первый из них связан с использованием специального устройства - карбюратора, в котором воздух смешивается с бензином в определенной пропорции. В основу второго способа положен принудительный впрыск бензина во впускной коллектор двигателя через специальные форсунки (инжекторы). Такие двигатели часто называют инжекторными.

Независимо от способа приготовления горючей смеси ее основным показателем является соотношение между массой топлива и воздуха. Смесь при ее воспламенении должна сгорать очень быстро и полностью. Этого можно достичь лишь при хорошем смешении в определенной пропорции воздуха и паров бензина. Качество горючей смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха а, который представляет собой отношение действительной массы воздуха, приходящейся на 1 кг топлива в данной смеси, к теоретически необходимой, обеспечивающей полное сгорание 1 кг топлива. Если на 1 кг топлива приходится 14,8 кг воздуха, то такая смесь называется нормальной (а = 1). Если воздуха несколько больше (до 17,0 кг), смесь обедненная, и а = 1,10… 1,15. Когда воздуха больше 18 кг и а > 1,2, смесь называют бедной. Уменьшение доли воздуха в смеси (или увеличение доли топлива) называют ее обогащением. При а = 0,85… 0,90 смесь обогащенная, а при а < 0,85 - богатая.

Когда в цилиндры двигателя поступает смесь нормального состава, он работает устойчиво со средними показателями мощности и экономичности. При работе на обедненной смеси мощность двигателя несколько снижается, но заметно повышается его экономичность. На бедной смеси двигатель работает неустойчиво, его мощность падает, а удельный расход топлива возрастает, поэтому чрезмерное обеднение смеси нежелательно. При поступлении в цилиндры обогащенной смеси двигатель развивает наибольшую мощность, но и расход топлива также увеличивается. При работе на богатой смеси бензин сгорает неполностью, что приводит к снижению мощности двигателя, росту расхода топлива и появлению копоти в выпускном тракте.

Карбюраторные системы питания

Рассмотрим сначала карбюраторные системы питания, которые еще недавно были широко распространены. Они более просты и дешевы по сравнению с инжекторными, не требуют высококвалифицированного обслуживания в процессе эксплуатации и в ряде случаев более надежны.

Система питания топливом карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак 1, фильтры грубой 2 и тонкой 4 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускной трубопровод 7 и топливопроводы. При работе двигателя топливо из бака 1 с помощью насоса 3 подается через фильтры 2 и 4 к карбюратору. Там оно в определенной пропорции смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель 6. Образовавшаяся в карбюраторе горючая смесь по впускному коллектору 7 попадает в цилиндры двигателя.

Топливные баки в силовых установках с карбюраторными двигателями аналогичны бакам систем питания дизелей. Отличием баков для бензина является лишь их лучшая герметичность, не позволяющая бензину вытечь даже при опрокидывании ТС. Для сообщения с атмосферой в крышке наливной горловины бака обычно устанавливают два клапана - впускной и выпускной. Первый из них обеспечивает поступление в бак воздуха по мере расходования топлива, а второй, нагруженный более сильной пружиной, предназначен для сообщения бака с атмосферой, когда давление в нем выше атмосферного (например, при высокой температуре окружающего воздуха).

Фильтры карбюраторных двигателей аналогичны фильтрам, применяемым в системах питания дизелей. На грузовых автомобилях устанавливаются пластинчато-щелевые и сетчатые фильтры. Для тонкой очистки используют картон и пористые керамические элементы. Кроме специальных фильтров в отдельных агрегатах системы имеются дополнительные фильтрующие сетки.

Топливоподкачивающий насос служит для принудительной подачи бензина из бака в поплавковую камеру карбюратора. На карбюраторных двигателях обычно применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

В зависимости от режима работы двигателя карбюратор позволяет готовить смесь нормального состава (а = 1), а также обедненную и обогащенную смеси. При малых и средних нагрузках, когда не требуется развивать максимальную мощность, следует готовить в карбюраторе и подавать в цилиндры обедненную смесь. При больших нагрузках (продолжительность их действия, как правило, невелика) необходимо готовить обогащенную смесь.

Рис. Схема системы питания топливом карбюраторного двигателя:
1 - топливный бак; 2 - фильтр трубой очистки топлива; 3 - топливоподкачивающий насос; 4 - фильтр тонкой очистки; 5 - карбюратор; 6 - воздухоочиститель; 7 - впускной коллектор

В общем случае в состав карбюратора входят главное дозирующее и пусковое устройства, системы холостого хода и принудительного холостого хода, экономайзер, ускорительный насос, балансировочное устройство и ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала (у грузовых автомобилей). Карбюратор может содержать также эконостат и высотный корректор.

Главное дозирующее устройство функционирует на всех основных режимах работы двигателя при наличии разрежения в диффузоре смесительной камеры. Основными составными частями устройства являются смесительная камера с диффузором, дроссельная заслонка, поплавковая камера, топливный жиклер и трубки распылителя.

Пусковое устройств о предназначено для обеспечения пуска холодного двигателя, когда частота вращения проворачиваемого стартером коленчатого вала невелика и разрежение в диффузоре мало. В этом случае для надежного пуска необходимо подать в цилиндры сильно обогащенную смесь. Наиболее распространенным пусковым устройством является воздушная заслонка, устанавливаемая в приемном патрубке карбюратора.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т. е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

Экономайзер предназначен для автоматического обогащения смеси при работе двигателя с полной нагрузкой. В некоторых типах карбюраторов кроме экономайзера для обогащения смеси используют эконостат. Это устройство подает дополнительное количество топлива из поплавковой камеры в смесительную только при значительном разрежении в верхней части диффузора, что возможно лишь при полном открытии дроссельной заслонки.

Ускорительный насос обеспечивает принудительный впрыск в смесительную камеру дополнительных порций топлива при резком открытии дроссельной заслонки. Это улучшает приемистость двигателя и соответственно ТС. Если бы ускорительного насоса в карбюраторе не было, то при резком открытии заслонки, когда расход воздуха быстро растет, из-за инерционности топлива смесь в первый момент сильно обеднялась бы.

Балансировочное устройство служит для обеспечения стабильности работы карбюратора. Оно представляет собой трубку, соединяющую приемный патрубок карбюратора с воздушной полостью герметизированной (не сообщающейся с атмосферой) поплавковой камеры.

Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на карбюраторах грузовых автомобилей. Наиболее широко распространен ограничитель пневмоцентробежного типа.

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

Рис. Схема системы питания топливом бензинового двигателя с многоточечным впрыском:
1 - топливная рампа; 2 - форсунки; 3 - регулятор давления; 4 - впускной патрубок двигателя; 5 - фильтр; 6 - замок зажигания; 7 - топливный насос; 8 - топливный бак

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

• угол поворота дроссельной заслонки
• степень разрежения во впускном коллекторе
• частота вращения коленчатого вала
• температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
• концентрация кислорода в отработавших газах
• атмосферное давление
• напряжение аккумуляторной батареи
• и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

• топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
• появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
• достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
• обеспечивается лучшая приемистость двигателя
• в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.