Фундаментальным узлом автомобиля является ДВС. Но его функционирование невозможно без действия множества других систем, в том числе и топливной. Схема системы питания карбюраторного двигателя включает в себя набор определенных компонентов, функционирование которых осуществляется согласно определенному принципу работы.
Двигатель любого автомобиля считается его «сердцем». Именно благодаря тому, что этот основополагающий механизм производит крутящий момент, вступают во взаимодействие многие электрические и механические процессы авто в целом.
Но, как и любая другая составляющая всего комплекса взаимосвязанных узлов, мотор не способен действовать обособленно, не затрагивая и не вовлекая многие системы, которые его обслуживают и поддерживают правильное функционирование (питание, охлаждение, выпуск отработавших газов и др.).
К каждому автомобилю может быть применено такой термин как «ходовой запас». Если утрировать, то им определяются те количественные расстояния, которые должна преодолевать автомашина при условии заполненного до максимального предела наполненного топливного бака, исключая возможность дозаправки.
На данную величину, конечно, влияет совокупность множества составляющих (погода, дорожное покрытие, возраст транспортного средства, индивидуальная особенность вождения и многое другое.), но наиболее важная роль отводится все-таки эксплуатационному состоянию системы питания и корректности происходящих в ней процессов.
Основы топливной системы
Схема системы питания карбюраторного двигателя построена на следующих основных действиях:
- подача горючего;
- фильтрация его и последующее складирование;
- воздухоочистка;
- подготовка топливно-воздушной смеси;
- запуск состава в цилиндры мотора
Система поступления и циркуляции топлива напрямую реагирует на качественную и количественную составляющую поступаемого бензина в проекции рабочих режимов ДВС.
Классический вариант топливной системы включает такие составляющие компоненты, как:
- бак с горючим (хранение бензина);
- топливный насос (образование необходимого давления, подача горючего в принудительном порядке);
- топливопровод (совокупность трубок, магистралей, шлангов для циркуляции топливной смеси);
- фильтры (воздушный и топливные);
- карбюратор (подготовка и образование топливно-воздушного состава)
Принцип работы системы питания для карбюраторных двигателей достаточно простой. Топливо, содержащееся в емкости, на старте своей циркуляции подвергается фильтрации. Одновременно в работу вступает топливный насос, заставляющий бензин двигаться по топливной магистрали к карбюратору. Там начинается приготовление топливно-воздушного состава необходимых пропорций, только после этого она попадает к рабочим цилиндрам ДВС.
Далее более подробно будут рассматриваться устройство и эксплуатационные показатели каждого элемента системы топлива карбюраторного мотора.
РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ
В зависимости от целей и дорожных условий водитель может применять различные режимы движения. Им соответствуют и определенные режимы работы системы питания, каждому из которых присуща топливно-воздушная смесь особого качества.
- Состав смеси будет богатым при запуске холодного двигателя. При этом потребление воздуха минимально. В таком режиме категорически исключается возможность движения. В противном случае это приведет к повышенному потреблению горючего и износу деталей силового агрегата.
- Состав смеси будет обогащенным при использовании режима «холостого хода», который применяется при движении «накатом» или работе заведенного двигателя в прогретом состоянии.
- Состав смеси будет обедненным при движении с частичными нагрузками (например, по равнинной дороге со средней скоростью на повышенной передаче).
- Состав смеси будет обогащенным в режиме полных нагрузок при движении автомобиля на высокой скорости.
- Состав смеси будет обогащенным, приближенным к богатому, при движении в условиях резкого ускорения (например, при обгоне).
Выбор условий работы системы питания, таким образом, должен быть оправдан необходимостью движения в определенном режиме.
Рекомендуем: Принцип работы впускного коллектора
Топливный бак
Представляет собой емкость, изготовленную из прочного металла (стали) методом штамповки. Объем топливного бака варьируется от 40 до 80 литров бензина, зависит от модели автомобиля, такого количества топливной смеси согласно нормативам хватает приблизительно на 500 км пробега. Как правило, бак крепится в задней части машины.
Во внутренней полости бака имеется перегородка, придающая жесткость всей конструкции, а также служащая неким препятствием для образования волн при движении автомобиля. Бак наполняется бензином через специальную горловину, которая оснащена трубкой. Через нее в процессе заправки выходят излишки воздуха.
Во многих моделях автомобилей в конструкции бензобака (нижняя часть), предусмотрено дополнительное закрывающееся отверстие. Через него можно не только полностью слить бензин, удалить воду, но и полностью очистить его полость от крупного мусора.
Также в бензобаке предусмотрено наличие сетчатого фильтра, который помогает процессу очистки топливной смеси. Уровень бензина, находящегося в баке можно отслеживать при помощи установленного датчика, который представляет собой поплавок с реостатом.
Перемещение поплавка свидетельствует об определенном уровне наполнения бака топливной смесью. Это сводится к увеличению возникшего сопротивления непосредственно в цепи и, соответственно, к понижению величины напряжения на указателе. Количество содержимого горючего бензобака отражается определенными показателями на приборной панели.
Устройство топливной системы двигателя и её назначение
Топливная система автомобиля — это система питания двигателя топливом. Главная функция топливной системы заключается в питании двигателя топливом. Кроме того, топливная система отвечает за хранение и очистку топлива.
Рассмотрим устройство топливной системы двигателя. Элементами топливной системы автомобиля являются бак, топливоприводы, насос, устройства смесеобразования, инжекторы, фильтры.
- Бак.
В нём хранится бензин либо дизель. Для забора топлива бак оснащается насосом. - Насос.
Устройство, непосредственно осуществляющее подачу топлива к карбюратору или форсункам (в зависимости от того, какой тип двигателя на авто установлен — карбюраторный или со впрыском топлива). - Топливопроводы.
Шланги, трубки, при помощи которых топливный насос высокого давления присоединяется к форсункам. Непосредственно участвуют в транспортировке топлива в устройство образования смеси. Топливопроводы играют две функции: и подводят топливо в бак, и, напротив, отводят излишки топлива. В связи с этим топливопроводы бывают подающими и сливными. - Устройства смесеобразования (инжектор, карбюратор или моновпрыск)
. В этих устройствах топливо соединяется с воздухом, в результате образуется эмульсия (в таком виде топливо и поступает в цилиндры двигателя). - Датчики уровня топлива.
Служат для определения уровня топлива в баке. Работают в «паре» с указателем уровня топливной смеси на приборной панели. Датчики бывают контактными и бесконтактыми. При работе с традиционным топливом (бензин, дизель) достаточно контактных датчиков. Бесконтактные датчики рекомендованы для агрессивных сред (если в качестве топлива используется биодизель, метанол, этанол). - Инжекторные устройства.
Электроника для координации и контроля работы форсунок, датчиков, клапанов осечки. - Фильтры.
Добавочные фильтры для грубой и тонкой очистки. В большинстве случаев (за исключением двигателей с прямым впрыском топлива) фильтры встроены в редукционный клапан (отвечает за регулировку рабочего давления в системе). - Подогреватели топлива.
Актуальны для дизелей. Необходимость установки подогревателей в этом случае обусловлена свойства самого дизельного топлива. При понижении температуры у него увеличивается уровень вязкости, что неблагоприятно сказывается на функционировании устройства.
Насос
Обеспечивает подачу бензина для впрыскивания,поддерживает необходимый уровень давления для корректной работы топливной магистрали в целом. Топливный насос карбюраторного двигателя монтируется непосредственно в конструкцию бензобака, при этом оснащается электроприводом. В некоторых моделях авто можно, как дополнительный усиливающий элемент, установить подкачивающий насос.
Как работает топливная система автомобиля?
Как известно, бензин, дизель сгорает внутри камеры цилиндра двигателя. Топливная система предназначена для своевременного введения точно отмеренного количества топлива в цилиндр двигателя.
Если мы рассматриваем устройство топливной системы бензинового двигателя, то происходит один из следующих процессов:
- ТС добавляет отмеренную порцию топлива в воздух, поступающий в цилиндр двигателя.
- ТС вводит отмеренную порцию топлива в воздух, находящийся в цилиндре.
Если используется не бензин, а дизель, то его отмеренная порция поступает непосредственно в камеру сгорания цилиндра двигателя, выполненную в поршне дизельного двигателя.
Дозирование может осуществляться посредством ТНВД (топливного насоса высокого давления) или инжектора – управляемой форсунки. Второй вариант характерен, например, для решения Common Rail – разработки компании Bosch. В этом случае мы имеем дело с контуром высокого давления. С ним успешно удаётся оптимизировать расход топлива (добиться снижения расхода), а также минимизировать уровень токсичности отработавших газов. Кроме того, расширяется диапазон регулирования давления и момента начала впрыска. Это возможно за счет разделения процессов впрыска и создания давления.
Фильтры
Топливный фильтр предназначен для первоначальной очистки горючего от посторонних загрязнений, чтобы избежать нежелательных поломок и некорректного действия каждого элемента системы. Последнее время топливный фильтр все чаще оснащается специальным клапаном редукционного действия. Он отвечает за контроль и регулирование рабочего давления.
Образовавшиеся излишки горючего от клапана отводятся посредством сливного топливопровода. Если в конструкции двигателяесть топливный впрыск, то установка клапана редукционного типа не предусматривается.
Комплексная фильтрация топливной смеси производится фильтрами первоначальной (грубой) и последующей (тонкой) очистки. Первоначально бензин очищается фильтром — отстойником, он позволяет отделить объемные смеси механического типа, а такжеводу. Конструкция таких фильтров подразумевает наличие корпуса, элемента фильтрации и непосредственно отстойника.
Фильтрующий элемент собран из нескольких металлических не большой толщины пластин с перфорацией и выступами. Эти пластины в собранном виде насажены на стержень и прижаты к корпусу посредством пружин. Топливная смесь пропускается сквозь монтажные промежутки, образованные между соседними пластинами. А вот большие по объему примеси и загрязнения остаются на дне самого отстойника. Удалить их можно через отверстие, имеющее пробку.
В процессе очистки горючего от мелких примесей используется фильтр тонкой очистки. Его конструкция аналогична предыдущему фильтру. Включает в себя корпус, сетчатый или керамический фильтрующего элемента и отстойника. Крепится вся конструкция при помощи пары «гайка-болт».
Воздушный фильтр отвечает за пылевую очистку воздуха, который непосредственно попадает в карбюратор. Это нужно для того, чтобы снизить степень притягивания мельчайших кварцевых кристаллов смазанными деталями, а значит, предотвратить ранний износ узлов и механизмов.
По принципу действия воздушные фильтры подразделяются на инерционно-масляный и сухой тип. В устройство первых входят: корпус со специальной ванночкой, синтетический элемент фильтрации и воздухозаборник. Если запущен двигатель авто, то воздух, проходящийсквозь кольцевую щель внутренней корпусной части, начинает соприкасаться с масляной поверхностью, и меняет траекторию своего движения.
В итоге крупные частицы пыли от такой резкой смены направления цепляется за масляную поверхность. Затем первоначально очищенная порция воздуха попадает уже на фильтрационный элемент, который производит уже более тщательную очистку от мельчайших пылевых частиц. При сильном загрязнении фильтр подлежит тщательной промывки.
Воздушный сухой фильтр состоит из корпуса, воздухозаборника и элемента фильтрации, изготовленного из картона пористой структуры. Это позволяет его легко заменить, если возникла такая необходимость.
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.
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 устройство 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.
