Карбюратор
Представляет собой прибор, служащий для подготовки топливно-воздушной смеси надлежащего состава. Воздух перемешивается в карбюраторе с жидким топливом, например, с бензином в необходимых пропорциях, а затем поступает к цилиндрам ДВС. Такое смешивание заложено как основополагающий принцип действия карбюратора.
Сегодня существует множество вариантов конструктивного исполнения данного прибора. Но, наиболее востребованным остается поплавковый карбюратор. Работает по следующему принципу.
Бензин, нагнетаемый бензонасосом, поступает в поплавковую камеру карбюратора, в которой необходимый уровень горючего поддерживается при помощи специального поплавка и игольчатого клапана. Когда расход бензина увеличивается, поплавок меняет свое положение, одновременно приоткрывается клапан, и в поплавковую камеру поступает новая порция топлива.
После того, как бензин залит до необходимого уровня, поплавок всплывает, клапан закрывается, и через входное отверстие прекращается подача топливной жидкости. Если утрировать, то действие поплавковой камеры карбюратора максимально схоже с принципом работы сливного бачка унитаза.
По распылительной трубке горючее из поплавковой камеры проникает в смесительную камеру, где микшируется с поступившей из воздушного фильтра очищенной порцией воздуха.
Непосредственное смешивание происходит следующим образом. При первом движении поршня от верхней до нижней мертвой точки клапан находится в открытом положении. При перемещении поршня вниз происходит всасывание очередной порции воздуха, которая пропускается через фильтр.
Затем при помощи диффузора движение воздуха значительно увеличивается, происходит его «закручивание», которое позволяет «зацепить» бензин из распылителя, при этом активно с ним перемешаться. При последующем движении поршня эта смесь через открытый клапан впуска проникает к цилиндрам. Все это происходит в смесительной камере, которая на языке автослесарей называется «кухней» карбюратора.
Количество горючего, поставляемого к цилиндрам, регулируется установленной дроссельной заслонкой, которая механически связана с педалью газа. Когда водитель нажимает на педаль, открывается заслонка, увеличивается содержание топливно-воздушной смеси, попадающей к цилиндрам, двигатель, соответственно, набирает обороты.
В случае отпускания педали происходит закрывание дроссельной заслонки, а значит, содержание смеси значительно снижается. В этом случае двигатель сбрасывает обороты.
Стоит отметить, что уровень бензина в поплавковой камере расположен ниже маркера выходного отверстия распылителя. Именно это предотвращает риск протекания топливной смеси при неработающем двигателе, даже если автомобиль находится наклонно.
Современные конструкции карбюраторов способны обеспечивать создание топливно-воздушной смеси в правильных пропорциях при всех рабочих режимах двигателя, что обеспечивает максимально корректную его работу.
Работа системы питания дизельного двигателя
Классическая система питания дизеля
Систему питания дизельных двигателей, которая включает топливный насос высокого давления (ТНВД) и присоединенные к нему посредством толстостенных трубок высокого давления форсунок можно назвать классической, поскольку до последнего времени она имела наибольшее применение.
Рассмотрим, как работает такая система питания.
Итак, как мы уже знаем из предыдущей статьи, система питания дизеля включает топливный бак, систему топливопроводов низкого давления, систему фильтрации топлива, подкачивающий насос, насос высокого давления, трубки высокого давления, форсунки, а также элементы воздуховода и отвода отработавших газов.
От зубчатых колес газораспределения приводится в действие вал топливного насоса 19 высокого давления (ТНВД), который, в свою очередь, приводит в действие топливоподкачивающий насос 20. В результате из бака 2 по трубкам 23 и 21 через фильтр 22 грубой очистки топливо засасывается в полость подкачивающего насоса 20, откуда по топливопроводам 6 и 10 через фильтр тонкой очистки подается к ТНВД 19.
Топливный насос высокого давления через трубки высокого давления 15 подается к форсункам 17, при этом осуществляется строгое дозирование количества подаваемого к форсункам топлива, а также момент подачи каждой топливной порции.
Поступающее из ТНВД по топливопроводу 15 высокого давления топливо через форсунку 17 впрыскивается в цилиндр, где осуществляется его быстрое перемешивание с предварительно сжатым воздухом и самовоспламенение.
Впускная полость ТНВД снабжена перепускным клапаном 13, поддерживающим в ней давление 0,15…0,17 МПа вне зависимости от расхода топлива. Избыточное топливо по трубкам 11 и 4 возвращается в топливный бак 2.
Таким образом, данная система питания является проточной. Часть топлива перепускается также в трубку 4 из фильтра тонкой очистки через калиброванное отверстие, расположенное в штуцере 8.
Непрерывная циркуляция топлива в проточной системе в отличие от тупиковой выравнивает его температуру, освобождает топливную магистраль от возможных пузырьков воздуха и паровых пробок. Топливо, просачивающееся через зазоры в форсунках, отводится в бак по трубке 18.
Первоначальное заполнение системы осуществляется ручным насосом 12, который объединен в один узел с подкачивающим насосом 20. Воздух из системы при ее заполнении и в процессе эксплуатации удаляют в первую очередь через отверстия, закрываемые пробками 9 и 14, а отстой из фильтра сливают через отверстие, закрываемое пробкой 5.
Топливо тщательно очищают даже от мельчайших твердых частиц, которые могут повредить прецензионные (выполненные очень точно) сопрягаемые поверхности в насосе высокого давления и форсунках.
Топливо фильтруется не только фильтрами 7 и 22, но и при заливке в бак через сетку 3, установленную в его горловине, а также на входе и топливопровод 23 через сетку топливоприемника 1 и на входе в форсунку с помощью небольшого фильтра, установленного в штуцере 16.
Данную систему питания дизелей относят к системам с раздельной топливной аппаратурой. В последнее время широкое распространение получили и другие конструкции систем питания, в первую очередь – система впрыска посредством насос-форсунок и система питания, называемая Common Rail («Коммон Рейл»). Эти две системы имеют ряд существенных преимуществ перед классической раздельной системой питания, в первую очередь благодаря возможности значительного увеличения давления впрыска, а также применения компьютерного управления подачей топлива.
***
Учебные дисциплины
- Инженерная графика
- МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
- Карта раздела
- Общее устройство автомобиля
- Автомобильный двигатель
- Трансмиссия автомобиля
- Рулевое управление
- Тормозная система
- Подвеска
- Колеса
- Кузов
- Электрооборудование автомобиля
- Основы теории автомобиля
- Основы технической диагностики
- Основы гидравлики и теплотехники
- Метрология и стандартизация
- Сельскохозяйственные машины
- Основы агрономии
- Перевозка опасных грузов
- Материаловедение
- Менеджмент
- Техническая механика
- Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
- «Инженерная графика»
- «Техническая механика»
- «Двигатель и его системы»
- «Шасси автомобиля»
- «Электрооборудование автомобиля»
Типы систем питания
Система центрального впрыска Mono Jetronic Различают следующие виды систем питания двигателя, отличающиеся местом образования смеси:
- внутри двигательных цилиндров;
- вне двигательных цилиндров.
Топливная система автомобиля при образовании смеси за пределами цилиндра разделяется на:
- топливную систему с карбюратором
- с использованием одной форсунки (с моно впрыском)
- инжекторную
Назначение и состав топливной смеси
Для бесперебойной работы двигателя автомобиля необходима определенная топливная смесь. Она состоит из воздуха и топлива, смешанных по определенной пропорции. Каждая из этих смесей характеризуется количеством воздуха, приходящегося на единицу топлива (бензина).
Для обогащенной смеси характерно наличие 13-15 частей воздуха, приходящихся на часть топлива. Такая смесь подается при средних нагрузках.
Богатая смесь содержит менее 13 частей воздуха. Применяется при больших нагрузках. Наблюдается увеличенный расход бензина.
У нормальной смеси характерно наличие 15 частей воздуха на часть топлива. Обедненная смесь содержит 15-17 частей воздуха и применяется при средних нагрузках. Обеспечивается экономный расход топлива. Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха.
О конструктивных особенностях дизелей, в сравнении с бензомоторами
И дизель, и бензиновый мотор являются двигателями внутреннего сгорания. В глобальном смысле, по своей конструкции дизель не отличается от бензомотора: и там, и здесь – цилиндры, поршни и шатуны в них. Однако в дизелях степень сжатия гораздо выше (19-24 единицы, а у бензинового – 9-11). Потому и все детали, и клапаны в значительной степени усилены (чтобы противостоять намного более высоким нагрузкам). Потому и вес, и габариты дизельного мотора гораздо более внушительны, чем бензинового.
Главное же различие состоит в способах формирования топливно/воздушной смеси, её воспламенения и сгорания. В бензиновых моторах смесь топлива с воздухом формируется во впускной системе, а воспламеняется она от искры свечи зажигания. В дизельных же моторах горючее и воздух подаются в рабочие полости цилиндров по отдельности. Сначала воздух. Он накаляется до семи-восьми сотен градусов и сжимается. Когда затем в камеру сгорания под большим давлением впрыскивается топливо, то оно самовоспламеняется, практически мгновенно.
Таким образом, искры никакой не требуется. А свечи накаливания, которые установлены в цилиндрической головке представляют собой нагревательные элементы, типа паяльника, и предназначены они для быстрого обогрева воздуха в камере сгорания, покуда мотор ещё не прогрелся. Это называется системой предпускового подогрева.
Когда включается зажигание, свечи накаливания за несколько мгновений разогреваются до 800-900 градусов, прогревая воздух и обеспечивая процесс самовоспламенения. Сигналы о работе данной системы подаёт водителю контрольная лампа. Электропитание снимается со свечей в автоматическом режиме, спустя 15-20 секунд после запуска непрогретого двигателя, когда его устойчивая и стабильная работа уже вполне обеспечена. Решающая же роль в обеспечении подобных показателей работы мотора принадлежит его топливной системе, об устройстве которой и пойдёт речь.
Тюнинг
Несложная доработка может оптимизировать его работу и заметно продлить срок службы. Для этого на холодном двигателе нужно выполнить следующие операции.
- Из карбюратора выкручивается пробка топливного жиклёра.
- Тонкой медной проволокой из гнезда достаётся сам жиклёр.
- Снимается жиклёр с электромагнитного клапана.
- Отверстие в жиклёре увеличивается на 0.05–0.1 мм в зависимости от модификации.
- Доработанный жиклёр закручивается на клапан.
- Снятое устройство возвращается на место.
При этом нужно обязательно заменить резиновый уплотнитель клапана. Прокладка электромагнитного клапана — наиболее уязвимое место карбюраторов серии К-151.
Увеличение пропускной способности топливного жиклёра заметно улучшит динамику автомобиля.
Аналогичным образом можно доработать воздушный жиклёр.
Усовершенствованные карбюраторные двигатели
Увеличение открытия дроссельной заслонки приводит к возрастанию воздуха, который проходит через карбюратор. В результате он ускоряется и создаёт дополнительную тягу в диффузоре. Это выступает причиной повышения расхода бензина. При этом необходимое соответствие между увеличением количества воздуха и горючего не выполняется.
За счёт этого топливно-воздушная смесь, изготовленная при большом открывании заслонки, является обогащённой Т.к. режимы работы ДВС разные, то смесь, произведённая простым карбюратором, по составу не соответствует требуемой. Во время малых нагрузок тяга в диффузоре такая низкая, что приготовить топливно-воздушную смесь вообще невозможно.
Чтобы убрать указанный недостаток устройство системы питания карбюратора укомплектовывают дополнительными приборами. При их использовании топливно-воздушная смесь, приготовленная во время разных режимов, очень близка к требуемой.
Машины на карбюраторах работают в следующих режимах:
Пуск мотора. В этот момент топливо плохо испаряется, поэтому необходимо использовать богатую смесь.
Холостой ход и малые нагрузки.
Частичные нагрузки.
Полные нагрузки.
Резкое открывание заслонки. В таком режиме не должно быть смеси с повышенным содержанием воздуха.
Разные режимы функционирования ДВС сопровождаются включением соответствующих систем и устройств:
- прибор для пуска;
- система холостого хода;
- главный дозирующий прибор;
- экономайзер;
- ускоряющий насос.
Опишем подробно каждый:
Прибор для пуска уменьшает количество воздуха, который двигается по карбюратору. Одновременно растёт тяга в диффузоре. В результате распылитель основной системы дозировки опустошается, т.к. содержащийся в нем бензин вытекает и создаётся топливно-воздушная смесь. После того как произошла первая вспышка, воздух движется по автоматическому клапану на приборе для пуска. При нагревании мотора пусковое устройство необходимо приоткрывать вручную. Для автоматизации процесса на некоторых ДВС используется автоматика.
Система холостого хода производит смесь во время бездействия главной дозирующей системы. Она состоит из распылителя с двумя отверстиями, регулировочного винта, двух каналов, воздушного и топливного калиброванных отверстий.
Главный дозирующий прибор от простого карбюратора отличает наличие колодца, воздушного калиброванного отверстия. Последний соединяет колодец с атмосферой.
Экономайзер вступает в работу на полных нагрузках. В зависимости от привода он может быть двух видов: механический или пневматический. В состав первого входят клапан, калиброванное отверстие, толкатель и его подвижная стойка. Длина толкателя регулируется. При определённой длине включается экономайзер. Пневматический прибор запускается при определённой частоте вращения коленвала.
Ускоряющий насос функционирует при особых условиях движения машины. Например, при обгоне, подъёме
Применение описанных устройств позволяет сделать работу карбюраторного ДВС более эффективной, повысив его мощность и снизить расход топлива.
Почему ломается система питания карбюраторного двигателя?
Главными составляющими его системы питания являются поплавковая камера, отвечающая за уровень топлива в карбюраторе, эмульсионные трубки и жиклеры, с помощью которых происходит расчет, а также необходимая дозировка воздуха и топлива. Нельзя упускать из виду и такой важный элемент, как диффузор. Он представляет собой трубу с зауженной частью, и, как только дроссельная заслонка открывается, в нем резко увеличивается скорость воздуха. Таким образом, получается разряжение, способствующее засасыванию топлива в двигатель.
Несмотря на то, что карбюраторный движок – довольно надежный и приходит в негодность весьма редко, тем не менее, его система питания иногда нуждается в ремонте. Одним из объяснений выхода ее из строя является некачественное топливо, оно приводит к детонации двигателя, прогару прокладок головок цилиндра, головки клапана и перерасходу топлива. В этом случае во время движения слышен характерный звук. Несвоевременный или же недостаточный уход за трубопроводами и приводами, отвечающими за подачу воздуха с топливом, приводит к нарушению подачи последнего, и, как следствие, его подтеканию, что может стать причиной пожара.
Элементы питания и их функции
Конструктивно сложилось так, что существует стандартный набор элементов топливной системы бензинового силового агрегата. Разницу составляет непосредственно система впрыска топлива в коллектор или цилиндры. Рассмотрим, все элементы инжекторного и карбюраторного моторов.
Топливный бак
Неотъемлемый элемент любого транспортного средства. Именно в нём храниться горючее, которое поступает в камеры сгорания. В зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, объём топливного резервуара может быть разный. Изготавливается данный элемент из стали, нержавейки, алюминия или пластика.
Трубопроводы
Топливопроводы служат транспортной системой между топливным баком и системой впрыска. Обычно они изготавливаются из пластика или металла. На старых автомобилях можно встретить их медными. Для соединения с остальными элементами топливной системы могут использоваться переходники, соединители или прочие элементы.
Топливный фильтр
В связи с не особо качественным топливом, для фильтрации используется фильтр горючего. Располагаться этот элемент может в топливном баке, подкапотном пространстве или под автомобилем, вмонтированным в топливопроводы. Для каждой группы автомобилей используется разный элемент.
Каждый производитель автомобилей использует свои фильтры. Они бывают разные за формою и материалом. Наиболее распространенными считаются волокнистые или хлопчатобумажные. Эти элементы наиболее лучше задерживают сторонние элементы и воду, которые засоряют цилиндры и форсунки.
Бензонасос
Бензонасос — это насос прогоняющий топливо по всей системе. Так, они бывают двух типов — электрический и механический. Многие бывалые автолюбители помнят, что на старых «Жигулях» и «Волгах» устанавливались бензонасосы механического действия с лапкой, которой можно было подкачать недостающее топливо для запуска. Располагался этот элемент на блоке цилиндров, зачастую с левой стороны.
Все современные бензиновые силовые агрегаты оснащаются электрическими бензиновыми насосами. Располагаются элементы, зачастую, непосредственно в топливном баке, но бывает и такое, что данный элемент находится в подкапотном пространстве.
Карбюратор
На старых транспортных средствах устанавливались карбюраторы. Это элемент, который при помощи механических действий подавал топливо в камеры сгорания. Для каждого производителя, они имели разную структуру и строение, но принцип работы оставался не сменным.
Форсунки
Форсунки — часть топливной системы инжекторного бензинового силового агрегата, который выполняет функцию дозированной подачи бензина в камеры сгорания. По форме и видам, форсунки бывают разные, это индивидуально для каждого автомобиля.
Располагаются эти элементы на топливной рампе. Обслуживание форсунок стоит проводить регулярно, поскольку если они слишком засоряться, их уже вычистить может, не представится возможным и придётся менять детали полностью.
Устройство карбюратора
Несомненным преимуществом карбюратора является его простота конструкции, он состоит из двух элементов: поплавковой камеры 10 и смесительной камеры 8.
Топливо под давлением по трубке 1 подается в поплавковую камеру 10, где находится поплавок 3 и запорная игла 2. Такая игла фактически является простейшим клапаном, который регулирует уровень топлива в камере. Наличие такого клапана позволяет обеспечить постоянный уровень топлива в поплавковой камере в процессе работы двигателя, а, следственно, подача бензина в цилиндры осуществляется равномерно. А благодаря балансировочному отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление.
Затем топливо поступает через жиклёр 9 в распылитель 7. При этом количество топлива, которое выходит из распылителя, зависит от степени вакуума, образовавшегося в диффузоре и диаметре проходящего отверстия в жиклере.
При впуске давление в цилиндрах уменьшается. Воздух из окружающей среды поступает в цилиндр через смесительную камеру 8, где расположен диффузор 6 (трубка Вентури), и впускной трубопровод, который распределяет готовую смесь по цилиндрам.
Распылитель находится в самой узкой части диффузора, где, по закону Бернулли, скорость потока достигает мах значения, а давление падает до мin значения. Выход топлива из распылителя осуществляется за счёт разности давлений.
Управление карбюратором и дроссельной заслонкой 5 может выполняться исключительно механически через связь с педалью газа, так и различными автоматическими системами, которые устанавливались на поздних модификациях в карбюраторных двигателях. Наибольшее распространение получила система управления карбюратором с металлическим тросом, которая отличается простотой конструкции и надежностью.
Подача воздуха происходит путем открытия и закрытия воздушной заслонки. Такая заслонка на большинстве двигателей имеет полуавтоматических ход. В процессе эксплуатации работа используемой воздушной заслонки может нарушаться, что приводит к переобогащению смеси или ее обеднению. Именно поэтому в ходе эксплуатации такого карбюраторного двигателя необходимо регулярно производить осмотр и соответствующую регулировку воздушной заслонки и всего карбюратора.
Одной из разновидностей карбюраторов являются эмульсионные варианты, в которых в распылитель поступает уже не жидкое топливо, а эмульсия, полученная из воздуха и топлива. Считается, что эмульсионные карбюраторы обеспечивают максимальный коэффициент полезного действия, что достигается за счёт улучшенного распыления бензина в воздушной смеси.
