Устройство системы питания бензинового двигателя

Составы горючей смеси.

Для сжигания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, α=1, α — стехиометрический состав бензина с воздухом, при таком α — смесь считается нормальной.

Если соотношение α>1-1,15 — смесь считается обедненной (1:1,15) 

                          α>1,15 — бедная (1:17)

                          α=0,8-1 — обогащенная (1:12-15)

                          α<0,8 — богатая (1:12)

Автомобильные бензины.

Топливом для карбюраторного двигателя является бензин, представляющий собой сложную смесь углеводорода. Основными свойствами бензина являются испаряемость, теплотворная способность и антидитанационная стойкость.

Испаряемость — свойство бензина переходить в паровую фазу.

Теплотворная способность — способность отдавать тепловую энергию при сгорании.

Антидитанационная стойкость определяет стойкость бензина к дитонации. Дитонация — сверхбыстрое, взрывоопасное сгорание топлива. Нормальное горение происходит со скоростью 20-40 м/с при дитонации со скоростью 2-2,5 тыс. м/с. Дитонация вредна для двигателя, т.к. давление в цилиндре растёт скачкообразно, вызывая удары по шатунно-поршневой группе деталей, металлические стуки и звон.

Основным параметром бензина , характеризующим сопротивление к дитонации является октановое число. Чем выше октановое число, тем выше степень сжатия двигателя. Октановое число определяется на специальном двигателе с применением смеси октана и гептана.

Марки топлива.

А-76; АИ-80(Н-80); АИ-92; АИ-95.

А — автомобильный

И — октановое число, полученное иследовательским методом.

Пустре место после А — октановое число, полученное моторным методом

76;80;92;95 — значение октанового числа.

Назначение, устройство и работа простейшего карбюратора.

Карбюра́тор — устройство в системе питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенное для смешивания (карбюрации) бензина и воздуха, создания горючей смеси и регулирования её расхода.

Простейший карбюратор состоит из четырёх основных элементов: поплавковой камеры с поплавком, жиклёра с распылителем, диффузора и дроссельной заслонки. Главные достоинства карбюратора: простота конструкции, цена карбюратора, стоимость ремонта и обслуживания, возможность диагностики и ремонта без привлечения дорогостоящего оборудования и специалистов.

Принцип работы простейшего карбюратора.

Принцип работы простейшего карбюратора.

При такте впуска, когда поршень движется вниз, в надпоршневом пространстве создаётся разряжение, которое передаётся во впускной трубопровод. Под действием разряжения воздух проходит через фильтр и поступает в смесительную камеру. Под действием разности давления в смесительной и топливной камерах топливо истекает из распылителя в районе заужения (диффузора). Воздух, проходящий через диффузор, увеличивает свою скорость, благодаря чему происходит качественное перемешивание бензина с воздухом. Однако в простейшем карбюраторе при увеличении открытия дросселя расход топлива увеличивается непропорционально воздуху. Происходит чрезмерное обогащение смеси, что является недостатком.

простейший карбюратор обеспечивает должное смесеобразование в лишь небольшом диапазоне частоты вращения коленвала двигателя и применим для стационарных двигателей.

В автомобильных двигателях, работающих в большом диапазоне частот вращения, применяются карбюраторы с дополнительными смеседозирующими системами и устройствами.

Назначение, устройство и работа системы холостого хода карбюратора.

В систему холостого хода входят: топливный жиклер, воздушный жиклер, а также канал холостого хода, в котором имеются два отверстия для выхода топлива в смесительную камеру. Пропускную способность нижнего отверстия можно изменять, поворачивая регулировочный винт, что дает возможность обогащать или обеднять состав смеси при работе двигателя на холостом ходу. Такая регулировка качества горючей смеси позволяет обеспечить устойчивую работу двигателя на холостом ходу.Система холостого ход приготавливает горючую смесь

Система холостого ход приготавливает горючую смесь для работы двигателя без нагрузки. При такой работе дроссельная заслонка закрыта полностью, но между корпусом и её кромками остаются небольшие щели для прохода воздуха. Верхнее отверстие выше, а нижнее ниже заслонки. Около верхнего оверстия и в смесительной камере давление близкое к атмосферному, у нижнего отверстия сильное разряжение, за счёт которого топливо поступает из поплавковой камеры через каналы холостого хода и топливный жиклёр. Во время движения топлива в канал холостого хода через воздушный жиклёр холостого хода подмешивается воздух и из нижнего отверстия в задроссельное пространство фонтанирует топливная эмульсия. Через верхнее отверстие канала холостого хода(ХХ) поступает дополнительно воздух, подмешиваясь к эмульсии. При небольшом открытии заслонки верхнее отверстие закрыватся её кромкой и воздух через него добавляться не будет, увеличивается обогащение смеси, обороты двигателя растут. При дальнейшем открытии дросселя оба отверстия окажутся ниже её и через них двоих под заслонку будет поступать эмульсия, перемешиваясь с воздухом обходящим её края. Для регулировки качества смеси используется винт регулировки качества смеси. Смесь по составу обогащённая.

Назначение, устройство и работа главной дозирующей системы.

С помощью главной дозирующей системы в карбюраторе

С помощью главной дозирующей системы в карбюраторе приготавливается горючая смесь для большинства режимов работы двигателя. Эта система включает в себя главный топливный жиклер, его распылитель, диффузоры жиклер экономайзера и воздушный жиклер.

Главная дозирующая система работает по принципу простейшего карбюратора, но для того, чтобы компенсировать избыточное обогащение горючей смеси при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя, в системе предусмотрено пневматическое торможение топлива. По мере увеличения открытия дросселя расход топлива через распылитель увеличивается. Это приводит к падению уровня топлива в эмульсионном колодце. При этом в эмульсионной трубке открываются отверстия, через которые в колодец поступает воздух, через воздушный жиклёр. Воздух замещает избыточное топливо и образовавшееся топливо-воздушная эмульсия истекает из распылителя в смесительную камеру. Таким образом во всём диапазоне средних нагрузок поддерживается обеднённый состав горючей смеси.

Назначение, устройство и принцип работы карбюраторной системы питания.

Система питания карбюраторного двигателя служит для приготовления горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха, подачи ее в цилиндры двигателя, а также удаления из цилиндров отработавших газов.

Карбюраторная система питания состоит из:

  1. топливного бака, с установленным в нём датчиком уровня топлива и заборной трубкой

  2. фильтра грубой очистки

  3. топливного насоса

  4. фильтра тонкой очистки и карбюратора

К системе питания относятся элементы воздухоподачи (заборный патрубок и воздушный фильтр), а также элементы отвода отработавших газов и глушения шума. 

После того, как рабочая смесь сгорела и приняла участие в рабочем процессе, отработавшие газы выходят в выпускной коллектор, приемные трубы и глушитель.

Работа.

Топливо из бака через заборную трубку попадает по трубопроводу на фильтр грубой очистки, в котором происходит отделение воды и крупных механических примесей. Далее топливо поступает на насос, а от него под давлением на фильтр тонкой очистки и далее в поплавковую камеру карбюратора. Из поплавкой камеры через соответствующие смеседозирующие системы топливо поступает в смесительную камеру, где перемешивается с очищенным воздухом из воздушного фильтра.

Назначение, устройство и работа экономайзера карбюратора.

Экономайзер предназначен для обогащения горючей смеси в режиме  полных нагрузок, с целью обеспечения максимальной мощности двигателя. При работе двигателя на малых и средних нагрузках топливо для приготовления горючей смеси поступает через главную дозирующую систему. Однако при полном открытии дросселя такой подачи топлива недостаточно. Открывая дроссель полностью, от двигателя хотят получить наибольшую мощность, а для этого нужно обогатить горючую смесь. Поэтому, когда открытие дросселя приближается к полному (больше 85—90%), рычаг, связанный с приводом дросселя, действует на тягу привода экономайзера. Последняя соединена со штоком клапана экономайзера, который нажимает на клапан и открывает дополнительный проход для топлива из поплавковой камеры к главному жиклеру, помимо топлива, проходящего через жиклер экономайзера. Смесь обогащается, что дает возможность получить от двигателя наибольшую мощность. Так как воздух обладает большей скоростью движения, чем топливо, то при резком открытии дросселя необходима дополнительная подача топлива, чтобы компенсировать мгновенное увеличение количества воздуха и тем самым избежать кратковременного обеднения смеси.Назначение, устройство и работа ускорительного нас

Назначение, устройство и работа ускорительного насоса карбюратора.

 Насос-ускоритель представляет из себя колодец, в котором перемещается поршень. Поршень имеет общий привод со штоком экономайзера. В нижней части колодца насоса-ускорителя находится обратный шариковый клапан. При переходе двигателя от режима холостого хода(ХХ

При переходе двигателя от режима холостого хода(ХХ) или низких оборотов к режиму резкого ускорения необходима принудительная подача топлива в смесительную камеру карбюратора. Для этих целей и служит ускорительный насос. Он обеспечивает хорошую приёместность двигателя. При резком открытии дросселя тяга через серьгу тянет вниз другую тягу. Поводок опускаясь, сжимает пружину. Пружина разжимаясь, перемещает поршень вниз, создавая в колодце давление топлива. Обратный клапан закрывается, а клапан ускорительного насоса открывается под давлением и топливо распыляется в смесительную камеру через распылитель. За счёт постепенного расжатия пружины происходит плавное, но продолжительная во времени подачи топлива в смесительную камеру.

Назначение, конструкция и работа топливных и воздушных фильтров системы питания.

Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от механических примесей и воды.Для этого используют фильтр-отстойник, а на многих двигателях, кроме того, фильтр тонкой очистки топлива.

Топливный фильтр-отстойник состоит: 1 - корпус; 2 и 5 - трубопроводы; 3 - болт; 4 - к

1 — корпус; 2 и 5 — трубопроводы; 3 — болт; 4 — крышка; 6 — фильтрующий элемент; 7 — стойка; 8 — пружина; 9. — пробка сливного отверстия; 10 — пластина; 11 — отверстия; 12 — выступы.

На пути от бака к насосу устанавливают фильтр — отстойник щелевого типа. Внутри корпуса фильтра установлен стержень, на котором закреплен фильтрующий элемент, состоящий из набора металлических пластин. 

Работа.

Вода и крупные примеси отстаиваются в нижней части корпуса и удаляются через сливное отверстие, закрываемое пробкой. Топливо, проходя через набор пластин, очищается и поступает к выходному отверстию. Грязь застывает в щелевых зазорах, 0,5 мм. для стабильной работы карбюратора применяется фильтр тонкой очистки, состоящий из корпуса, внутри которого расположен фильтрующий элемент из пористой керамики или картона с латунной сетки.

 Воздушный фильтр: 1 - крышка; 2 – фильтрующий эле

Воздушный фильтр: 1 — крышка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – корпус; 4 – воздухозаборник

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

Воздушный фильтр представляет из себя фильтрующую насадку, заключенную в пластиковый кожух. Обычно его располагают в районе воздухозаборной системы автомобильного двигателя. Фильтрующая насадка чаще всего сменная и, как правило, подлежит замене во время проведения очередного технического обслуживания автомобиля. Во избежание нестабильной работы двигателя, рекомендуется устанавливать фильтрующие насадки только проверенных производителей, так как на рынке довольно часто встречаются воздушные фильтры сомнительного качества. Они бывают 2-х типов: 

  1. бумажно — картонные сухие

  2. масляно — инерционные.

Сухой фильтр состоит из синтетической ваты и собранного в гармошку слоя из бумаги и картона, и уплотнительной части.

По конструкции воздушные фильтры делят на легкие и тяжелые. Легкие фильтры, в свою очередь, бывают круглыми и прямоугольными. Чаще всего круглые фильтры можно встретить на автомобилях прошлого XX века, современные же авто комплектуются более качественными и эргономичными прямоугольными фильтрами. В отличие от легковых машин, грузовые, как правило, оснащают тяжелыми воздушными фильтрами, отличающимися более сложной конструкцией.

При загрязнении фильтра возрастает сопротивление движению воздуха, что может привести к повышенному расходу топлива, так как горючая смесь будет слишком обогащаться бензином.

Конструкция и работа топливного насоса. Топливные баки и газопроводы.

Топливный насос – предназначен для принудительной подачи топлива из бака в карбюратор. Насос состоит из: корпуса, диафрагмы с пружиной и механизмом привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов. В нем также находится сетчатый фильтр для очередной третьей ступени очистки бензина.

 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. Работа.

Работа.

Топливный насос приводится в действие от валика привода масляного насоса или от распределительного вала двигателя. При набегании выступа эксцентрика на штангу коромысла, поворачиваясь на своей оси, опускают шток с мембраной вниз, преодалевая сопротивление нагнетательной пружины. В полости над мембраной создается разряжение, под действием которого открываются впускные клапаны и топливо из бака поступает в полость под крышкой, и пройдя сетчатый фильтр, заполняет пространство над мембраной. При сбегании эксцентрика под действием нагнетательной пружины шток вместе с мембраной подымается вверх, создавая давление топлива над ней. Впускные клапаны закрываются, а выпускной клапан открывается, и топливо, находящееся над мембраной, поступает к карбюратору.

Топливный бак — состоит из двух металлических или пластмассовых половин герметически соединённых между собой. Внутри бака расположены перегородки, уменьшающие плескание топлива и повышающие его жесткость. Внутри бака установлена топливозаборная трубка с сетчатым фильтром, также внутри бака установлен датчик уровня топлива. Заливная горловина бака также может иметь сетчатый фильтр и плотно закрываться крышкой.

Газопроводы — предназначены для подвода свежей смеси к цилиндрам (впускные) и для отвода отработавших газов (выпускные). Основное требование к впускным газопроводам — обеспечивать наилучшее наполнение цилиндров свежей смесью и равномерно распределять горючую смесь к выпускным; оказывать минимальное сопротивление на движение газов. Впускные трубопроводы изготавливают из аллюминиевого сплава, выпускные — серый чугун.

Система питания инжекторного двигателя

Так в наше время в автомобилях получила распространение модель инжекторных (впрысковых) двигателей, поэтому нам также необходимо рассмотреть систему питания инжекторного двигателя. Отличительной особенностью инжекторных двигателей стало отсутствие карбюратора, который заменен новыми, современными элементами системы питания двигателя. Преимущество ее еще в том, что водитель, надавливая педаль газа, регулирует только поток воздуха, поступающий в цилиндры, а состав и качество об­ра­зу­ю­щей­ся рабочей смеси контролирует встроенный в систему бортовой компьютер.

Сам принцип работы бортового компьютера системы питания инжекторного дви­га­те­ля представлен ниже.

Здесь изменен сам процесс получения топливно-воздушной смеси. Так, топливный насос вместо механического — стал электрическим и размещен непосредственно в топливном баке автомобиля. Кроме того, он подает топливо в систему сразу под высоким давлением. Топливо поступает в топливную рампу, в которой расположены форсунки. Через них бензин впрыскивается непосредственно в определенный цилиндр в заданное время, где смешивается уже с воздухом. Какое количество топлива нужно подать в конкретный цилиндр и в нужное время — определяет этот самый бортовой компьютер. На это влияет объем поступившего воздуха, температура его и двигателя, скорость вращения коленвала и т.д. Считывая все эти показатели, программа в компьютере вычисляет интервал времени, при котором срабатывает клапан на каждой форсунке, открывающий доступ бензина под давлением в цилиндры двигателя. Так осуществляется автоматически контроль подачи топлива в системе питания инжекторного двигателя. Если ДВС получил название «сердца» автомобиля, то здесь мы столкнулись с его «мозгом».

Плюсы подобных систем очевидны: экономия расхода, снижение токсичности, уве­ли­че­ние срока эксплуатации двигателя и более рациональное его использование в процессе работы. Но есть и минус – это усложнение конструкции самой системы питания инжекторного двигателя за счет увеличения электронных устройств, которые бывают очень «капризны» при перепадах температур, увеличенной влажности и значительных колебаниях при длительной езде по неровной местности (бездорожью). Однако конструкторы и здесь нашли способы минимизировать риск возникновения неисправностей в таких ситуациях.

Устройство системы питания инжекторного двигателя представлено ниже.

Здесь видны синие стрелки, показывающие направление вывода отработавших газов. Таким образом, от устройства системы питания инжекторного двигателя мы дошли до системы выпуска отработавших газов. Что она из себя представляет? Возвращаемся опять к цилиндру двигателя. После совершения рабочего хода поршня наступает такт выпуска при движении поршня от НМТ к ВМТ. При этом открывается выпускной клапан, и газы выводятся из цилиндра. Весь этот процесс сопровождается громким шумом, а сами газы — высокой скоростью вывода, температурой и токсичностью. Для комплексного решения всех этих проблем в автомобиле и предусмотрена система выпуска отработавших газов. Газы из цилиндра через выпускной коллектор попадают в нейтрализатор, выполняющий роль фильтра, а затем в глушитель. В глушителе имеется несколько последовательно соединенных камер с отверстиями. Вся конструкция эта выглядит как змеевик. Поток газов, проходя через камеры, постоянно меняя направление, глушится, то есть уменьшается шум и их температура. После чего через выхлопную трубу автомобиля они выводятся в атмосферу.

В качестве завершения знакомства с системой питания инжекторного двигателя и выпуска отработавших газов стоит упомянуть о таком нюансе. Мы выяснили, что при отсутствии подачи воздуха или топлива двигатель автомобиля не заведется или заглохнет при прерывании подачи одного из компонентов. Но, если перекрыть выпуск отработавших газов – результат будет тот же. Двигатель заглохнет, так как не будет создаваться разряжение воздуха в цилиндре. А значит ни новый поток воздуха, ни топливо поступать в него не будут. Это нашло свое применение в промышленных силовых установках на производстве, когда требуется аварийно остановить работу ДВС. Перекрытие выхлопной трубы надежно это гарантирует.