�� Топливная система автомобиля
�� Главным предназначением топливной системы автомобиля являются подача топлива из бака, фильтрация, образование горючей смеси и подача ее в цилиндры. Существует несколько типов топливных систем для автомобильных двигателей. Самая распространенная в 20-ом веке была карбюраторная система подачи смеси топлива. Следующим этапом стало развитие впрыска топлива при помощи одной форсунки, так называемый моновпрыск. Применение этой системы позволило уменьшить расход топлива. В настоящее время используется третья система подачи топлива – инжекторная. В этой системе топливо под давлением подается непосредственно в впускной коллектор. Количество форсунок равно количеству цилиндров.
�� Устройство топливной системы
Все cистемы питания двигателя похожи, отличаются только способами смесеобразования. В состав топливной системы входят следующие элементы:
1) Топливный бак, предназначен для хранения топлива и представляет собой компактную емкость с устройством забора топлива (насос) и, в некоторых случаях, элементами грубой фильтрации.
2) Топливопроводы представляют собой комплекс топливных трубок, шлангов и предназначены для транспортировки топлива к устройству смесеобразования.
3)Устройства смесеобразования (карбюратор, моновпрыск, инжектор) – это механизм в котором происходит соединение топлива и воздуха (эмульсии) для дальнейшей подачи в цилиндры в такт работы двигателя (такт впуска).
4) Блок управления работой устройства смесеобразования (инжекторные системы питания) – сложное электронное устройство для управления работой топливных форсунок, клапанов отсечки, датчиков контроля.
5)Топливный насос, обычно погружной, предназначен для закачивания топлива в топливопровод. Представляет собой электродвигатель, соединенный с жидкостным насосом, в герметичном корпусе. Смазывается непосредственно топливом и длительная эксплуатация с минимальным количеством топлива, приводит к выходу из строя двигателя. В некоторых двигателях топливный насос крепился непосредственно к двигателю и приводился в действие вращением промежуточного вала, или распредвала.
6) Дополнительные фильтры грубой и тонкой очистки. Установленные фильтрующие элементы в цепь подачи топлива.
�� Принцип работы топливной системы
Рассмотрим работу всей системы в целом. Топливо из бака всасывается насосом и по топливопроводу через фильтры очистки подается в устройство смесеобразования. В карбюраторе топливо попадает в поплавковую камеру, где потом через калиброванные жиклеры подается в камеру смесеобразования. Смешавшись с воздухом смесь через дроссельную заслонку поступает в впускной коллектор. После открытия впускного клапана подается в цилиндр. В системе моно впрыска топливо подается на форсунку, которая управляется электронным блоком. В нужное время форсунка открывается, и топливо попадает в камеру смесеобразования, где, как и в карбюраторной системе смешивается с воздухом. Дальше процесс такой же, как и в карбюраторе.
В инжекторной системе топливо подается к форсункам, которые открываются управляющими сигналами от блока управления. Форсунки соединены между собой топливопроводом, в котором всегда находится топливо. Во всех топливных системах существует обратный топливопровод, по нему сливается излишек топлива в бак.
Система питания дизельного двигателя похожа на бензиновую. Правда, впрыск топлива происходит непосредственно в камеру сгорания цилиндра, под большим давлением. Смесеобразование происходит в цилиндре. Для подачи топлива под большим давлением применяется насос высокого давления (ТНВД).
Лекция 4
4.1 Назначение системы питания карбюраторного двигателя. Общее устройство и работа системы питания.
4.2 Определение понятий «горючая смесь», «рабочая смесь», «состав горючей смеси», «коэффициент избытка воздуха».
4.3 Режимы работы двигателя и составы горючей смеси на этих режимах.
4.4 Системы впрыска бензина. Их преимущества по сравнению с карбюраторными системами питания.
4.5 Общее устройство и работа систем распределенного впрыска топлива.
Содержание лекции
4.1 Назначение системы питания карбюраторного двигателя. Общее устройство и работа системы питания
Система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления в определенной пропорции из топлива и воздуха горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов.
В систему питания двигателя автомобиля входят топливный бак, топливопроводы от бака к фильтру-отстойнику и к топливному насосу, карбюратор, воздушный фильтр, приемные трубы, глушитель, выпускная труба глушителя. В систему питания входят также фильтр тонкой очистки топлива, установленный между топливным насосом и карбюратором, впускной трубопровод, на котором укреплен карбюратор, и выпускной трубопровод.
Во время работы двигателя топливо из бака после предварительной очистки в фильтре-отстойнике насосом подается к карбюратору. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение, передающееся в карбюратор и в установленный на нем воздушный фильтр. Очищенный воздух проходит в смесительную камеру, где из жиклеров подается топливо. Испаряющееся топливо перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Из карбюратора по впускному трубопроводу горючая смесь поступает в цилиндры двигателя. Газы, образовавшиеся после быстрого сгорания рабочей смеси в цилиндре, расширяются, давят на поршень, и он опускается вниз, совершая рабочий ход. После рабочего хода отработавшие газы через открытый выпускной клапан вытесняются поршнем в выпускной трубопровод. Затем они поступают в приемные трубы глушителя, выпускную трубу и в атмосферу. Топливо наливают в бак через горловину, закрываемую крышкой. Количество топлива, находящегося в баке, контролируют при помощи датчика и указателя уровня топлива. Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя показана на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Принципиальная схема системы питания карбюраторного автомобильного двигателя
1 – воздухоочиститель; 2 – глушитель шума впуска; 3 – карбюратор; 4 – впускной трубопровод;
5 – фильтр тонкой очистки топлива; 6 – топливный насос; 7 – топливопровод;
8 – топливный фильтр отстойник; 9 – топливный бак; 10 – глушитель шума выпуска
4.2 Определение понятий «горючая смесь», «рабочая смесь», «состав горючей смеси», «коэффициент избытка воздуха»
Смесь топлива с воздухом называется горючей смесью. Горючая смесь, попадая в цилиндр, смешивается с остаточными газами, которые не были удалены при такте выпуска. Образовавшаяся смесь называется рабочей.
Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением масс топлива и воздуха. Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой α. Коэффициент представляет собой отношение действительного количества воздуха Lд, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха Lт, т.е. α =Lд / Lт .
Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то α = 15/15 = 1, и такую смесь называют нормальной. Горючую смесь, для которой α < 1, называют богатой, так как она содержит воздуха меньше теоретически необходимого Количества. Горючую смесь с коэффициентом α > 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества.
4.3 Режимы работы двигателя и составы горючей смеси на этих режимах
Основными режимами при работе автомобильного двигателя являются пуск двигателя, холостой ход и малые нагрузки, средние нагрузки, полные нагрузки, резкие переходы с малых нагрузок на большие. При пуске двигателя необходима очень богатая смесь (α = 0,2…0,6), так как частота вращения коленчатою вала мала, топливо плохо испаряется, а часть его конденсируется на холодных стенках цилиндра.
Работа двигателя в режимах холостого хода и малой нагрузке возможна при α = 0,7…0,8. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.
Автомобильный двигатель большую часть времени работает при режиме средних нагрузок, т.е. с не полностью открытой дроссельной заслонкой. Для этого режима необходима обедненная смесь с коэффициентом избытка воздуха α = 1,05…1,15 (экономическая смесь), обеспечивающая экономичную работу двигателя.
4.4 Системы впрыска бензина. Их преимущества по сравнению с карбюраторными системами питания
Первые системы впрыска были механическими, а не электронными, и некоторые из них (например, высокоэффективная система BOSCH) были чрезвычайно остроумными и хорошо работали. Впервые же система механического впрыска топлива была разработана компанией Daimler Benz, а первый серийный автомобиль с впрыском бензина был выпущен еще в 1954 г. Основными преимуществами системы впрыска по сравнению с карбюраторными системами являются следующие:
— отсутствие дополнительного сопротивления потоку воздуха на впуске, имеющему место в карбюраторе, что обеспечивает повышение наполнения цилиндров и литровой мощности двигателя;
— более точное распределение топлива по отдельным цилиндрам;
— значительно более высокая степень оптимизации состава горючей смеси на всех режимах работы двигателя с учетом его состояния, что приводит к улучшению топливной экономичности и снижению токсичности отработавших газов.
Хотя в конце концов оказалось, что лучше для этой цели использовать электронику, которая дает возможность сделать систему компактнее, надежнее и более адаптируемой к требованиям различных двигателей. Некоторые из первых систем электронного впрыска представляли собой карбюратор, из которого удаляли все «пассивные» топливные системы и устанавливали одну или две форсунки. Такие системы получили название «центральный (одноточечный) впрыск».
В настоящее время наибольшее распространение получили системы распределенного (многоточечного) электронного впрыска. На изучении этих систем питания необходимо остановиться более подробно.
4.5 Общее устройство и работа систем распределенного впрыска топлива
В системе центрального впрыска подача смеси и ее распределение по цилиндрам осуществляются внутри впускного коллектора.
3. Система питания карбюраторных двигателей
Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя показана на рис. 2.
Топливо из бака 1 при помощи насоса 5, пройдя фильтр-отстойник 4 и фильтр тонкой очистки 6, поступает в карбюратор 8. Воздух поступает в карбюратор через воздухоочиститель 7. В карбюраторе топливо распыляется, испаряется и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Горючая смесь через впускной коллектор 9 поступает в цилиндры двигателя и, смешиваясь с остаточными газами, образует рабочую смесь. Рабочая смесь воспламеняется при помощи электрической искры и сгорает. Отработанные газы отводятся из цилиндров двигателя через выпускной коллектор 10 и глушитель 12 в атмосферу.
Рис. 2. Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя: 1 – топливный бак; 2 – указатель уровня топлива; 3 – заливная горловина с пробкой; 4 – фильтр грубой очистки; 5 – топливный насос; 6 – фильтр тонкой очистки топлива; 7 – воздушный фильтр; 8 – карбюратор; 9 – впускной коллектор; 10 – выпускной коллектор; 11 – выхлопная труба; 12 – глушитель
Топливный бак (рис. 3). Необходимый запас горючего на автомобиле, достаточный для пробега 400…500 км, хранится в баке, выполненном из листовой освинцованной стали. Горловина бака снабжена выдвижной трубой с сеткой и плотно закрывающейся пробкой. Для обеспечения нормальной подачи горючего в карбюратор и уменьшения его потерь от испарения в пробке устанавливаются клапаны. При разрежении в баке 0,0016…0,0034 МПа открывается впускной клапан и бак сообщается с атмосферой. Выпускной клапан открывается при повышении давления в баке на 0,011…0,018 МПа больше атмосферного. На баке размещается электрический датчик указателя уровня топлива, а в днище бака имеется пробка для слива отстоя топлива.
Рис. 3. Топливный бак: 1 – фильтр отстойник; 2 – кронштейн крепления бака; 3 – указатель уровня топлива; 4 – датчик; 5 – корпус бака; 6 – крышка горловины топливного бака; 7 – кран
Фильтр-отстойник. Тщательная очистка топлива, поступающего в карбюратор, от влаги и механических частиц производится в фильтре-Отстойнике и в фильтре тонкой очистки.
В корпусе фильтра-отстойника установлен фильтрующий элемент, состоящий из набора металлических пластин (рис. 4 а), между которыми образованы щели высотой не более 0,05 мм. Механические примеси, размер которых более этой величины, улавливаются и выпадают в осадок. Этот осадок и влага периодически сливаются через сливное отверстие фильтра.
Фильтр тонкой очистки (рис. 4 б) установлен непосредственно перед карбюратором. Его сетчатый или мелкопористый керамический элемент способен улавливать мельчайшие механические примеси.
Рис. 4. Топливные фильтры: а – грубой очистки; б – тонкой очистки; 1 – прокладка; 2 – корпус; 3 – стяжной болт; 4 – топливопровод от топливного бака; 5 – прокладка фильтрующего элемента; 6 – фильтрующий элемент; 7 – стойка фильтрующего элемента; 8 – отстойник; 9 – пробка сливного отверстия; 10 – выходной топливопровод; 11 – пластина фильтрующего элемента; 12 – отверстия для прохода топлива; 13 – выступ; 14 – отверстия для стоек; 15 – впускное отверстие; 16 – корпус; 17 – выпускное отверстие; 18 – прокладка; 19 – фильтрующий элемент; 20 – стакан-отстойник
Бензиновый насос. Для подачи топлива в карбюратор и преодоления сопротивления фильтров в системе питания карбюраторного двигателя применяется диафрагменный насос с механическим приводом (рис. 5).
Ход диафрагмы 5 вниз (всасывание) совершается с помощью штока 2 при повороте коромысла 1 на оси под воздействием эксцентрика распределительного вала. При этом пружина 6 сжимается и через впускные клапаны 3 наддиафрагменная полость заполняется топливом. При подъеме диафрагмы под воздействием сжатой пружины топливо через нагнетательный клапан 4 поступает в поплавковую камеру карбюратора. Подача топлива в карбюратор при неработающем двигателе производится рычагом 7.
Рис. 5. Бензиновый насос: 1 коромысло; 2 шток; 3 впускной клапан; 4 нагнетательный клапан; 5 диафрагма; 6 пружина; 7 рычаг ручной подкачки
Производительность насоса при отсутствии противодавления составляет 140…180 л/ч. У работающего двигателя насос автоматически изменяет свою производительность в соответствии с расходом топлива двигателем: при заполненной до нормального уровня поплавковой камере карбюратора бензонасос не может преодолеть противодавления, создаваемого игольчатым клапаном поплавковой камеры. При этом диафрагма 5 останавливается в промежуточном положении, а коромысло 1 своим вильчатым концом вхолостую качается относительно штока диафрагмы 2. Для повышения надежности работы в конструкциях насосов наблюдается тенденция увеличения числа впускных и нагнетательных клапанов.
Топливо. Топливом для карбюраторных двигателей является бензин, получаемый путем переработки нефти. Бензин представляет собой легкоиспаряющуюся жидкость плотностью =0>74 г/см 3 с низшей теплотой сгорания hu=4360 кДж/кг (10400 ккал/кг).
Основными показателями, определяющими качество бензина, являются детонационная стойкость и фракционный состав.
Детонационная стойкость топлива оценивается октановым числом и определяется путем сравнения его с другим эталонным топливом, у которого детонационная стойкость известна.
Интенсификация рабочего процесса карбюраторных двигателей путем повышения степени сжатия требует применения высокооктановых сортов топлива во избежание детонационного сгорания. Для повышения октанового числа в бензин вводятся антидетонаторы.
Фракционный состав бензинов в значительной степени определяет пусковые качества двигателя при низких температурах и продолжительность индукционного периода процесса сгорания.
Доступ к сервису временно запрещён
С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.
Что мне делать?
Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.