Система харчування паливом бензинового (карбюраторного) двигуна

  1. Карбюраторні системи харчування
  2. Інжекторниє паливні системи

Система харчування паливом бензинового двигуна ⭐ призначена для розміщення та очищення палива, а також приготування горючої суміші певного складу і подачі її в циліндри в необхідній кількості відповідно до режиму роботи двигуна (за винятком двигунів з безпосереднім уприскуванням, система харчування яких забезпечує надходження бензину в камеру згоряння в необхідній кількості і під достатнім тиском).

Бензин, як і дизельне паливо, є продуктом перегонки нафти і складається з різних вуглеводнів. Число атомів вуглецю, що входять в молекули бензину, становить 5 - 12. На відміну від дизелів в бензинових двигунах паливо не повинно інтенсивно окислюватися в процесі стиснення, так як це може призвести до детонації (вибуху), що негативно позначиться на працездатності, економічності і потужності двигуна. Детонаційна стійкість бензину оцінюється октановим числом. Чим більше воно, тим вище детонаційна стійкість палива і допустимий ступінь стиснення. У сучасних бензинів октанове число становить 72-98. Крім антидетонаційній стійкості бензин повинен також володіти низькою корозійною активністю, малою токсичністю і стабільністю.

Пошук (виходячи з екологічних міркувань) альтернатив бензину як основного палива для ДВС привів до створення етанолового палива, що складається в основному з етилового спирту, який може бути отриманий з біомаси рослинного походження. Розрізняють чистий етанол (міжнародне позначення - Е100), який містить виключно етиловий спирт; і суміш етанолу з бензином (найчастіше 85% етанолу з 15% бензину; позначення - Е85). За своїми властивостями етанолове паливо наближається до високооктановому бензину і навіть перевершує його за октановим числом (більше 100) і теплотворної здатності. Тому даний вид палива може з успіхом застосовуватися замість бензину. Єдиний недолік чистого етанолу - його висока корозійна активність, що вимагає додаткового захисту від корозії паливної апаратури.

До агрегатів і вузлів системи живлення паливом бензинового двигуна пред'являються високі вимоги, основні з яких:

  • герметичність
  • точність дозування палива
  • надійність
  • зручність в обслуговуванні

В даний час існують два основних способи приготування горючої суміші. Перший з них пов'язаний з використанням спеціального пристрою - карбюратора, в якому повітря змішується з бензином в певній пропорції. В основу другого способу покладено примусовий впорскування бензину у впускний колектор двигуна через спеціальні форсунки (інжектори). Такі двигуни часто називають інжекторними.

Незалежно від способу приготування горючої суміші її основним показником є ​​співвідношення між масою палива і повітря. Суміш при її запаленні повинна згоряти дуже швидко і повністю. Цього можна досягти лише при хорошому змішуванні у певній пропорції повітря і парів бензину. Якість горючої суміші характеризується коефіцієнтом надлишку повітря а, який являє собою відношення дійсної маси повітря, що припадає на 1 кг палива в даній суміші, до теоретично необхідної, що забезпечує повне згорання 1 кг палива. Якщо на 1 кг палива припадає 14,8 кг повітря, то така суміш називається нормальної (а = 1). Якщо повітря трохи більше (до 17,0 кг), суміш збіднена, і а = 1,10 ... 1,15. Коли повітря більше 18 кг і а> 1,2, суміш називають бідною. Зменшення частки повітря в суміші (або збільшення частки палива) називають її збагаченням. При а = 0,85 ... 0,90 суміш збагачена, а при а <0,85 - багата.

Коли в циліндри двигуна надходить суміш нормального складу, він працює стійко з середніми показниками потужності і економічності. При роботі на збідненої суміші потужність двигуна дещо знижується, але помітно підвищується його економічність. На бідній суміші двигун працює нестійкий, його потужність падає, а питома витрата палива зростає, тому надмірне збіднення суміші небажано. При надходженні в циліндри збагаченої суміші двигун розвиває найбільшу потужність, але і витрата палива також збільшується. При роботі на багатій суміші бензин згоряє неповністю, що призводить до зниження потужності двигуна, зростання витрати палива і появі кіптяви в випускному тракті.

Карбюраторні системи харчування

Розглянемо спочатку карбюраторні системи харчування, які ще недавно були широко поширені. Вони більш прості і дешеві в порівнянні з інжекторними, не вимагають висококваліфікованого обслуговування в процесі експлуатації і в ряді випадків більш надійні.

Система харчування паливом карбюраторного двигуна включає в себе паливний бак 1, фільтри грубої 2 і тонкої 4 очистки палива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускний трубопровід 7 і топлівопроводи. При роботі двигуна паливо з бака 1 за допомогою насоса 3 подається через фільтри 2 і 4 до карбюратора. Там воно в певній пропорції змішується з повітрям, що поступає з атмосфери через очисник повітря 6. Новоутворена в карбюраторі горюча суміш по впускному колектору 7 потрапляє в циліндри двигуна.

Паливні баки в силових установках з карбюраторними двигунами аналогічні баків систем живлення дизелів. Відмінністю баків для бензину є лише їх краща герметичність, що не дозволяє бензину витекти навіть при перекиданні ТЗ. Для сполучення з атмосферою в кришці наливної горловини бака зазвичай встановлюють два клапана - впускний і випускний. Перший з них забезпечує надходження в бак повітря в міру витрати палива, а другий, навантажений сильнішою пружиною, призначений для повідомлення бака з атмосферою, коли тиск в ньому вище атмосферного (наприклад, при високій температурі навколишнього повітря).

Фільтри карбюраторних двигунів аналогічні фільтрам, вживаним в системах живлення дизелів. На вантажних автомобілях встановлюються пластинчато-щілинні і сітчасті фільтри. Для тонкого очищення використовують картон і пористі керамічні елементи. Крім спеціальних фільтрів в окремих агрегатах системи є додаткові фільтруючі сітки.

Топливоподкачивающий насос служить для примусової подачі бензину з бака в поплавцеву камеру карбюратора. На карбюраторних двигунах зазвичай застосовують насос діафрагмового типу з приводом від ексцентрика розподільного вала.

Залежно від режиму роботи двигуна карбюратор дозволяє готувати суміш нормального складу (а = 1), а також збіднення і збагачену суміші. При малих і середніх навантаженнях, коли не потрібно розвивати максимальну потужність, слід готувати в карбюраторі і подавати в циліндри обедненную суміш. При великих навантаженнях (тривалість їх дії, як правило, невелика) необхідно готувати збагачену суміш.

При великих навантаженнях (тривалість їх дії, як правило, невелика) необхідно готувати збагачену суміш

Мал. Схема системи живлення паливом карбюраторного двигуна:
1 - паливний бак; 2 - фільтр трубою очищення палива; 3 - топливоподкачивающий насос; 4 - фільтр тонкого очищення; 5 - карбюратор; 6 - очисник повітря; 7 - впускний колектор

У загальному випадку до складу карбюратора входять головне дозуюче і пусковий пристрої, системи холостого ходу і примусового холостого ходу, економайзер, прискорювальний насос, балансувальне пристрій і обмежувач максимальної частоти обертання колінчастого вала (у вантажних автомобілів). Карбюратор може містити також еконостат і висотний коректор.

Головне дозуючий пристрій функціонує на всіх основних режимах роботи двигуна при наявності розрідження в дифузорі змішувальної камери. Основними складовими частинами пристрою є камера змішувача з дифузором, дросельна заслінка, поплавкові камера, паливний жиклер і трубки розпилювача.

Пусковий пристроїв про призначене для забезпечення пуску холодного двигуна, коли частота обертання провертати стартером колінчастого вала невелика і розрідження в дифузорі мало. В цьому випадку для надійного пуску необхідно подати в циліндри сильно збагачену суміш. Найбільш поширеним пусковим пристроєм є повітряна заслінка, що встановлюється в приймальному патрубку карбюратора.

Система холостого ходу служить для забезпечення роботи двигуна без навантаження з малою частотою обертання колінчастого вала.

Система примусового холостого ходу дозволяє економити паливо під час руху в режимі гальмування двигуном, т. Е. Тоді, коли водій при включеній передачі відпускає педаль акселератора, пов'язану з дросельною заслінкою карбюратора.

Економайзер призначений для автоматичного збагачення суміші при роботі двигуна з повним навантаженням. У деяких типах карбюраторів крім економайзера для збагачення суміші використовують еконостат. Це пристрій подає додаткову кількість палива з поплавкової камери в змішувальну тільки при значному розрідженні у верхній частині дифузора, що можливо лише при повному відкритті дросельної заслінки.

Прискорювальний насос забезпечує примусовий впорскування в змішувальну камеру додаткових порцій палива при різкому відкритті дросельної заслінки. Це покращує прийомистість двигуна і відповідно ТС. Якби прискорювального насоса в карбюраторі не було, то при різкому відкритті заслінки, коли витрата повітря швидко зростає, через інерційності палива суміш в перший момент сильно збіднює б.

Балансувальне пристрій служить для забезпечення стабільності роботи карбюратора. Воно являє собою трубку, яка з'єднує приймальний патрубок карбюратора з повітряною порожниною герметизированной (ви не змішувалися з атмосферою) поплавковою камери.

Обмежувач максимальної частоти обертання колінчастого вала двигуна встановлюється на карбюраторах вантажних автомобілів. Найбільш широко поширений обмежувач пневмоцентробежного типу.

Інжекторниє паливні системи

Інжекторниє паливні системи в даний час застосовуються набагато частіше карбюраторних, особливо на бензинових двигунах легкових автомобілів. Впорскування бензину у впускний колектор інжекторного двигуна здійснюється за допомогою спеціальних електромагнітних форсунок (інжекторів), встановлених в головку блоку циліндрів і керованих по сигналу від електронного блоку. При цьому виключається необхідність в карбюраторі, так як горюча суміш утворюється безпосередньо у впускному колекторі.

Розрізняють одно- і багатоточкові системи упорскування. У першому випадку для подачі палива використовується тільки одна форсунка (з її допомогою готується робоча суміш для всіх циліндрів двигуна). У другому випадку число форсунок відповідає числу циліндрів двигуна. Форсунки встановлюють в безпосередній близькості від впускних клапанів. Паливо впорскують в дрібно розпорошеної вигляді на зовнішні поверхні головок клапанів. Атмосферне повітря, що захоплюється в циліндри внаслідок розрідження в них під час впуску, змиває частки палива з головок клапанів і сприяє їх випаровуванню. Таким чином, безпосередньо у кожного циліндра готується топливовоздушная суміш.

У двигуні з багатоточковим уприскуванням при подачі електроживлення до електричного паливного насоса 7 через замок 6 запалювання бензин з паливного бака 8 через фільтр 5 подається в паливну рампу 1 (рампу інжекторів), загальну для всіх електромагнітних форсунок. Тиск в цій рампі регулюється за допомогою регулятора 3, який в залежності від розрідження у впускному патрубку 4 двигуна направляє частину палива з рампи назад в бак. Зрозуміло, що все форсунки знаходяться під одним і тим же тиском, рівним тиску палива в рампі.

Там, де необхідно подати (впорснути) паливо, в обмотку електромагніту форсунки 2 від електронного блоку системи упорскування протягом строго певного проміжку часу подається електричний струм. Сердечник електромагніта, пов'язаний з голкою форсунки, при цьому втягується, відкриваючи шлях паливу у впускний колектор. Тривалість подачі електричного струму, т. Е. Тривалість уприскування палива, регулюється електронним блоком. Програма електронного блоку на кожному режимі роботи двигуна забезпечує оптимальну подачу палива в циліндри.

Програма електронного блоку на кожному режимі роботи двигуна забезпечує оптимальну подачу палива в циліндри

Мал. Схема системи живлення паливом бензинового двигуна з багатоточковим уприскуванням:
1 - паливна рампа; 2 - форсунки; 3 - регулятор тиску; 4 - впускний патрубок двигуна; 5 - фільтр; 6 - замок запалювання; 7 - паливний насос; 8 - паливний бак

Для того щоб ідентифікувати режим роботи двигуна і відповідно до нього розрахувати тривалість уприскування, в електронний блок подаються сигнали від різних датчиків. Вони вимірюють і перетворять в електричні імпульси значення наступних параметрів роботи двигуна:

  • кут повороту дросельної заслінки
  • ступінь розрідження у впускному колекторі
  • частота обертання колінчастого вала
  • температура всмоктуваного повітря і охолоджуючої рідини
  • концентрація кисню в відпрацьованих газах
  • атмосферний тиск
  • напруга акумуляторної батареї
  • та ін.

Двигуни з уприскуванням бензину у впускний колектор мають ряд незаперечних переваг перед карбюраторними двигунами:

  • паливо розподіляється по циліндрах більш рівномірно, що підвищує економічність двигуна і зменшує його вібрацію, внаслідок відсутності карбюратора знижується опір впускної системи і поліпшується наповнення циліндрів
  • з'являється можливість трохи підвищити ступінь стиснення робочої суміші, так як її склад в циліндрах більш однорідний
  • досягається оптимальна корекція складу суміші при переході з одного режиму на інший
  • забезпечується краща прийомистість двигуна
  • у відпрацьованих газах міститься менше шкідливих речовин

Разом з тим системи харчування з уприскуванням бензину у впускний колектор мають ряд недоліків. Вони складні і тому відносно дорогі. Обслуговування таких систем вимагає спеціальних діагностичних приладів і пристосувань.

Найбільш перспективною системою живлення паливом бензинових двигунів в даний час вважається досить складна система з безпосереднім уприскуванням бензину в камеру згоряння, що дозволяє двигуну тривалий час працювати на сильно збідненої суміші, що підвищує його економічність і екологічні показники. У той же час через існування ряду проблем системи безпосереднього вприскування поки не набули широкого поширення.

Відео: Система харчування двигуна. інжектор

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008