С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Система питания двс


Устройство автомобилей



Система питания предназначена для хранения топлива, подачи в цилиндры топлива и воздуха раздельно, либо приготовления топливно-воздушной (горючей) смеси с последующей подачей ее в цилиндры двигателя, отвода из цилиндров продуктов сгорания, а также для снижения уровня шума из-за выхлопа отработавших газов при работе двигателя.

Важной функцией современных систем питания является снижение токсичности выхлопных газов, содержащих вредные для живой природы вещества. Соблюдение этой функции требует ощутимых затрат мощности двигателя и приводит к удорожанию автомобилей, однако, требования к экологичности автотранспорта с каждым годом возрастают, и конструкторам автомобилей приходится учитывать эти требования при проектировании систем питания.

В зависимости от выполняемых функций элементы системы питания делятся на три составные группы:

  • приборы, обеспечивающие подготовку и подачу воздуха (воздушная группа);
  • приборы, обеспечивающие подготовку и подачу топлива (топливная группа);
  • приборы, обеспечивающие отвод отработавших газов в окружающую среду (группа отвода и глушения отработавших газов).

Исходя из назначения, система питания должна обеспечить:

  • точное дозирование топлива (подачу необходимого количества);
  • подачу в цилиндры чистого воздуха в необходимом количестве;
  • качественное приготовление горючей смеси;
  • своевременную подачу топлива или горючей смеси в цилиндры двигателя;
  • удаление продуктов сгорания и их глушение при выхлопе в окружающую среду;
  • нейтрализацию вредных веществ, содержащихся в отработавших газах.

Мощность, экономичность двигателя и токсичность отработавших газов зависят от полного и быстрого сгорания топлива. Во многом это определяется работой системы питания.

***

Классификация систем питания

В зависимости от используемого вида топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания, наиболее широко применяемые на современных автомобилях, подразделяют на дизельные, бензиновые (карбюраторные и с впрыском топлива) и газовые. Термодинамические процессы и циклы этих типов двигателей подробно рассмотрены в разделе «Термодинамика».

В дизельных двигателях системы питания подразделяют по следующим признакам:

  • по способу движения топлива - тупиковые и с циркуляцией;
  • по типу механизма подачи – с объединенным насосом и форсункой (этот механизм называют насос-форсунка, см. рис. 1) и с разделенными насосом и форсунками;
  • аккумуляторные (типа Common Rail).

В двигателях с искровым (принудительным) зажиганием применяют системы питания карбюраторные и с впрыскиванием бензина, а также газовые системы питания.

***



Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо примерно 15 кг воздуха (точнее, для бензина – 14,8 кг, для дизельного топлива – 14,4 кг), или для 1 грамма топлива примерно 15 грамм воздуха. В цилиндр двигателя за один цикл при полной нагрузке (в зависимости от объема цилиндра и режима работы) подается 40…80 мг топлива. Это количество называют цикловой подачей топлива. Следовательно, для сгорания цикловой подачи требуется точное количество воздуха, примерно равное 600…1200 мг. Это количество называют цикловой подачей воздуха.

Состав смеси оценивают по коэффициенту избытка воздуха α, определяемому, как отношение количества воздуха Gдв, действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому количеству воздуха Gвт:

α = Gдв/ Gвт.

Теоретически необходимое количество воздуха – это количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива, поступившего в цилиндр двигателя. Более полно процессы горения топлива описаны в разделе сайта «Термодинамика».

По составу различают смесь нормальную (α = 1), бедную (α > 1) и богатую (α < 1). Применяют также понятия обедненная смесь (α = 1,1…1,15), обогащенная смесь (α = 0,8…0,9) и пределы воспламенения смеси. В бензиновых двигателях при α < 0,4 и α > 1,6 смесь не воспламеняется. Дизели работают на бедных смесях α = 1,4…2,0.

Различают пять режимов работы двигателя: основной, перегрузки, холостого хода, пуска и ускорения (например, при трогании с места, обгоне и разгоне). Для работы на каждом из этих режимов двигателю требуется различная мощность и, соответственно, горючая смесь разного состава.

Наиболее экономичная работа двигателя достигается на обедненной смеси (1,05 ≤ α ≤ 1,15), а наибольшую мощность он развивает на обогащенных составах (0,8 ≤ α ≤ 0,95). Чем беднее состав горючей смеси, тем вероятность полного сгорания топлива больше, и наоборот. Поэтому режимы работы двигателя, требующие обогащенной горючей смеси, а тем более богатой, являются неэкономичными. Они же становятся причиной наибольшего загрязнения окружающей среды продуктами неполного сгорания топлива, среди которых есть отравляющие и канцерогенные вещества.

Любой из составов горючей смеси должен отвечать требованиям, обеспечивающим качество смеси:

  • мелкое распыление топлива в слоях воздуха;
  • тщательное перемешивание частиц топлива с воздухом (качественное смесеобразование);
  • однородность, т. е. равномерное распределение топлива в воздухе по всему объему смеси.

Изменяя количество топлива при неизменной подаче воздуха (в дизелях) или и количество воздуха, и количество топлива (в бензиновых и газовых двигателях), можно получить смесь разного состава – это качественное регулирование горючей смеси. Изменение количества смеси одного состава (в бензиновых и газовых двигателях) называют количественным регулированием горючей смеси.

***

Дозирование топлива

Мощность двигателя зависит от количества топлива (цикловой подачи), сгорающего в цилиндрах в рабочем цикле, и частоты вращения коленчатого вала. Так как для выполнения конкретной работы двигателю автомобиля требуется различная мощность, то возникает необходимость изменения цикловой подачи во времени. Каждому режиму нагрузки должна соответствовать точная цикловая подача топлива. Это означает, что система питания должна обеспечить ее регулирование в процессе работы машины, а также равномерность подачи топлива по цилиндрам.

Огромное значение для повышения динамических характеристик двигателя имеет наполняемость цилиндров воздухом. Чем больше воздуха в процессе впуска успеет зайти в цилиндры, тем большую порцию топлива можно впрыснуть при прочих равных условиях. Наполняемость напрямую зависит от аэродинамического сопротивления впускного и выпускного трактов системы питания. В качестве примера: значительная часть потенциала мощности теряется в диффузорах карбюратора и в глушителе, поскольку эти элементы системы питания оказывают существенное сопротивление воздушным и газовым потокам. В двигателях, оборудованных системами питания с впрыском топлива аэродинамическое сопротивление впускного тракта меньше, чем в карбюраторных двигателях. Для улучшения наполняемости цилиндров воздухом на многих мощных двигателях устанавливают специальные компрессоры.

***

Момент зажигания (впрыскивания) топлива

В карбюраторных (бензиновых) двигателях топливо подается в цилиндр в процессе впуска, в дизелях оно впрыскивается через форсунку в самом конце процесса сжатия. От момента начала впрыскивания топлива зависят динамические и экономические показатели работы дизеля, также как и от момента зажигания смеси – показатели работы бензинового двигателя. Угол поворота коленчатого вала до ВМТ, при котором подается искра (или начинается впрыск топлива – у дизеля), называют углом опережения зажигания – УОЗ (углом опережения впрыскивания – УОВ) и обозначают буквой θ.

Испытания двигателей показывают, что каждый двигатель на конкретном режиме работы имеет оптимальный угол опережения зажигания (впрыскивания) θопт, при котором мощность максимальная, а удельный расход топлива минимальный. Поэтому в системе питания должны быть предусмотрены специальные устройства для регулировки угла опережения зажигания (впрыскивания).

***

Система питания карбюраторного двигателя Система питания инжекторного двигателя Система питания дизельного двигателя Газовая система питания


Главная страница
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты

k-a-t.ru

Двигатель: система питания двигателя

Любой автомобиль состоит из многочисленных систем и агрегатов, в число которых входит и «сердце» авто – двигатель внутреннего сгорания. Чаще всего на автомобилях устанавливают именно ДВС, несмотря на то, что данные моторы относительно несовершенны, в частности они довольно шумные, обладают несколько меньшим ресурсом в отличите от некоторые других типов двигателей, а также оказывают негативное воздействие на окружающую среду своими выбросами.

ДВС созданы для преобразования химической энергии топлива, в качестве которой обычно выступает углеводородное топливо (оно может быть жидким или газообразным), что сгорает в рабочей зоне, в механическую работу.

Основные типы ДВС

Существует несколько основных типов ДВС. Так, есть поршневые двигатели, которые, в свою очередь, тоже подразделяются на несколько видов. У поршневых ДВС в качестве камеры сгорания используется цилиндр – именно тут тепловая энергия топлива преобразуется в механическую энергию, а она потом превращается во вращательную. Поршневые двигатели могут быть бензиновыми, дизельными, газовыми и газодизельными.

Помимо поршневых двигателей, существуют роторно-поршневые и газотурбинные ДВС. Интерес представляет ДВС с впрыском воды – это комбинированный двигатель, в котором совмещены поршневая и лопаточная машины. Ещё один вид ДВС – RCV, у которого система газораспределения реализована за счёт вращения цилиндра.

Одним из недостатков ДВС является то, что данный тип мотора способен производить высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Именно поэтому неотъемлемыми «атрибутами» ДВС являются трансмиссия и стартёр. Тем не менее, как уже упоминалось выше, ДВС являются одними из наиболее часто используемых двигателей.

Как правило, в автомобилях используют четырёхтактовые ДВС, получившие такое название потому, что их работу можно разделить на четыре равные по времени части.

Двигатель состоит из различных механизмов и систем, в том числе и системы питания двигателя.

Система питания двигателя

Для чего вообще нужна система питания двигателя? Она отвечает за подачу топлива из бака, фильтрацию, образование горючей смеси, а также подачу последней в цилиндры. В уже прошедшем столетии наиболее часто используемой была карбюраторная система подачи смеси топлива. Потом появилась улучшенная система питания двигателя, при которой смесь топлива подаётся впрыском с помощью одной форсунки – благодаря этому производители смогли сократить расход топлива. Однако сейчас обычно применяется инжекторная система подачи топлива, которая предусматривает подачу топлива под давлением непосредственно в впускной коллектор.

Перечисленные выше системы питания двигателя похожи – различаются же они способами смесеобразования. В целом, в топливной системе присутствует топливный бак, где хранится топливо, - это компактная ёмкость, у которой имеется устройство забора топлива, то есть насос, в редких случаях могут присутствовать и грубые элементы фильтрации.

Также в системе питания двигателя есть топливопроводы – это комплекс трубок и шлангов, которые нужны для того, чтобы переместить топливо к устройству смесеобразования. В качестве устройства смесеобразования может выступать карбюратор, моновпрыск или инжектор – данное устройство необходимо для соединения самого топлива с воздухом. У инжекторных систем питания двигателей имеется и блок управления инжектором, который представляет собой электронное устройство, назначение которого – управление работой топливных форсунок, а также датчиков контроля с клапанами отсечки.

Чтобы топливо поступило в топливопровод, необходим так называемый топливный насос (как правило, используется погружной насос). Это электродвигатель, который соединён с жидкостным насосом. Стоит отметить, что иногда топливный насос крепится к самому двигателю (по крайней мере, в более старых моделях) и приводится в действие с помощью вращения промежуточного вала.

Наконец, в систему питания двигателя могут входить дополнительные элементы как тонкой, так и грубой очистки, а устанавливаются они в цепь подачи топлива.

Принцип работы системы питания двигателя

Как именно работает система питания двигателя? Сначала в движение приходит насос – он высасывает топливо из бака и передаёт его в устройство смесеобразования по топливопроводу, где установлены фильтры очистки, благодаря чему в устройство смесеобразования топливо поступает очищенным.

В карбюраторе топливо начинает свой путь в поплавковой камере, откуда оно впоследствии поступает в камеру смесеобразования через калиброванные жиклеры. Там оно смешивается с воздухом, а затем поступает в впускной коллектор, проходя через дроссельную заслонку. Через некоторое время впускной клапан открывается, и топливо подаётся в цилиндр.

Немного иной принцип работы у системы моновпрыска – здесь топливо сначала подаётся на форсунку, управляемую электронным блоком. В камеру смесеобразования топливо попадает после открытия форсунка, что происходит в определённый срок. В камере смесеобразования, как и в карбюраторной системе, происходит смешение топлива с воздухом, а остальные процессы те же, что и в карбюраторе.

В инжекторной системе питания двигателя, как и в предыдущей, топливо поступает к форсункам – ими управляет блок управления. Форсунки соединяются между собой при помощи топливопровода, при этом в нём всегда есть топливо. Отметим, что в топливных системах имеется также и обратный топливопровод, благодаря которому излишки топлива сливаются в бак.

Если же сравнивать систему питания двигателя, работающего на дизеле, с бензиновой, то можно сказать, что они очень похожи. Однако в системе питания дизельного двигателя впрыск топлива осуществляется сразу в камеру сгорания цилиндра, и смесеобразование происходит непосредственно в цилиндре. Подача топлива в данной системе происходит под большим давлением, для чего используется насос высокого давления.

www.avtodor.su

Тема 1.5. Системы питания двигателей

Назначение системы питания – очистка топлива и воздуха, приготовление горючей смеси, подводе к цилиндрам двигателя и отвод из них отработавших газов.

В карбюраторном двигателе бензин засасывается насосом из бака и по топливопроводу подаётся через фильтр в карбюратор, где распыливается и смешивается с воздухом, поступающим через воздушный фильтр. Полученная смесь поступает в цилиндр.

Трудность образования бензовоздушной однородной смеси заключается в том, что соотношение объемов компонентов (полностью испаренного бензина и воздуха) составляет 1:50. При равных объемах смешиваемых компонентов, например воздуха и метана, для сжигания которого необходимо лишь в 9 раз больше количества воздуха по объему, получить однородную смесь легче.

В зависимости от типа двигателя различают внешнее смесеобразование следующих видов:

- карбюрацию;

- впрыск легкого топлива во впускной трубопровод, осуществленный либо непрерывной подачей топлива во впускной трубопровод перед цилиндром, либо порциями - когда открыт впускной клапан;

- форкамерно-факельное;

-газовое.

Карбюрацией называют процесс приготовления горючей смеси. Этот процесс включает в себя: движение воздуха через карбюратор и по впускному тракту, топлива по каналам в карбюраторе, топливные жиклеры (приспособления с отверстиями, дозирующими расход топлива), истечение топлива или смеси через распылители, распыливание топлива в воздушном потоке, испарение и перемешивание с воздухом. На карбюрацию влияют следующие факторы:

- время - на приготовление горючей смеси отводятся сотые доли секунды;

- температура смеси - при возрастании температуры смеси интенсивность испарения топлива увеличивается, что улучшает качество смесеобразования, и растет i ;

- конструктивные схемы и качество обработки элементов системы и камеры сгорания определяют возможность равномерного распределения смеси и получения однородного состава по цилиндрам на разных режимах;

- качество топлива. Повышение содержание в бензине легких фракций обусловливает высокое содержание паров в смеси;

- режимы работы двигателя.

Основной причиной недостатков карбюраторных систем питания является то, что по впускному трубопроводу, соединяющему карбюратор и цилиндры, поступает уже приготовленная ТВС. Пока она поступит в цилиндры, ее состав изменится (за счет того, что часть бензина осядет на стенках впускного трубопровода). Поскольку в большинстве случаев длина впускных трубопроводов от карбюратора к цилиндрам разная, состав смеси в отдельных цилиндрах будет неодинаков. Устранить эту причину недостатков можно, если ТВС приготовлять непосредственно около каждого цилиндра. При отсутствии карбюратора впускной трубопровод можно оптимально сконструировать, благодаря чему достигается лучшее наполнение цилиндров, что приводит к более благоприятной характеристике крутящего момента двигателя.

Основные достоинства систем впрыскивания бензина:

- возможность точного дозирования топлива на всех эксплуатационных режимах работы двигателя;

- раздельное дозирование воздуха и топлива позволяет изменять качество топливовоздушной смеси при одной и той же подаче воздуха;

- хорошая приспособленность к включению в систему управления двигателя;

- повышение мощностных, экономических и экологических показателей двигателя.

Классифицировать системы впрыскивания бензина можно следующим образом:

- впрыскивание бензина во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр;

- при распределённом впрыскивании форсунки впрыскивают бензин в зону впускных клапанов каждого цилиндра, а при центральном работает одна форсунка, установленная на участке до разветвления впускного трубопровода по цилиндрам двигателя;

- при фазированном впрыскивании каждая форсунка впрыскивает топливо в строго определённый момент времени, согласованный с открытием впускных клапанов цилиндра. При не фазированном впрыскивании подача топлива в зону впускных клапанов осуществляется синхронно всеми форсунками.

Системы впрыскивания по сравнению с карбюраторной, дороже и сложнее при производстве и в эксплуатации. Однако в настоящее время только они используются на современных двигателях с искровым зажиганием. При впрыске бензина не требуется устанавливать диффузоры во впускном тракте, и поэтому гидравлическое сопротивление системы впуска значительно меньше, чем в случае применения карбюратора, что повышает наполнение цилиндра двигателя и его мощностные показатели. Этому способствует отсутствие необходимости подогрева впускного тракта.

В двигателях с впрыском бензина достигается большая однородность состава смеси в отдельных цилиндрах, вследствие более точной дозировки топлива, подаваемого в каждый цилиндр. Имеется возможность использования топлив с несколько меньшим (на 2…3 единицы) октановым числом, а также более тяжелых топлив (благодаря принудительному распыливанию). К достоинствам впрыска в цилиндр относятся независимость протекания процесса смесеобразования от положения двигателя, надежный и быстрый пуск при низких температурах.

При впрыске топлива в результате более равномерного по сравнению с карбюраторным смесеобразованием распределения состава смеси по цилиндрам уменьшается количество токсичных компонентов в ОГ.

Впрыскивающие топливные системы делятся:

- по месту подвода топлива;

- по способу подачи топлива (периодическая или непрерывная);

- по типу узлов, дозирующих топливо (плунжерными насосами, дозирующими распределителями клапанного типа или золотникового, дозирующими форсунками с электромагнитным или электронным управлением, с регулируемым давлением топлива), по способу регулирования количества смеси (пневматическим, механическим, электронным);

- по основным параметрам регулирования (разрежению во впускной системе, углу поворота дросселя, часовому расходу топлива);

- по величине давления впрыска (низкое 400…500 кПа, высокое 1000…

1500 кПа). Одной из причин, ограничивающих широкое применение впрыска легкого топлива, является сложность регулирования его подачи в зависимости от режима работы двигателя.

Впрыск топлива обеспечивается двумя системами:

- подачи топлива - в нее входят топливный насос, фильтры, редукционный клапан, форсунки, арматура;

- регулирования подачи топлива, к которой относятся устройства (механические или электронные), определяющие количество впрыскиваемого топлива за цикл или при непрерывном впрыске за единицу времени, такие как сигналы датчиков частоты вращения, разрежения на впуске, нагрузки, температуры и другие, которые обрабатываются в компьютере, определяющего режим впрыска и управления им.

Система питания дизеля обеспечивает подачу очищенного дизельного топлива к цилиндрам, сжимает его до высокого давления, подаёт его в мелко распыленном виде в камеру сгорания и смешивает с горячим от сжатия в цилиндрах воздухом так, чтобы оно самовоспламенилось.

Дизельное топливо отличается от бензина более высокой плотностью, смазывающей способностью и более низкой теплотворной способностью.

Существует два варианта смесеобразования в дизелях, обусловленных формой камеры сгорания. В первом варианте топливо впрыскивается в предкамеру, а во втором варианте впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания, выполненную в поршне.

Основными элементами топливоподающей системы являются: топливоподкачивающий насос низкого давления, фильтры грубой и тонкой очистки, топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунка, трубопроводы низкого и высокого давления.

Наиболее важными элементами топливоподающей системы являются ТНВД и форсунка. ТНВД служит для непосредственного впрыска топлива в цилиндр двигателя и должен обеспечить:

- точное дозирование цикловой подачи топлива в соответствии с нагрузкой;

- создание необходимого давления впрыска для качественного распыливания топлива;

- подачу дозы топлива за определённый небольшой промежуток времени и в определённой фазе рабочего процесса;

- получение оптимального закона впрыска для заданных условий распыливания и сгорания топлива;

- возможность регулирования начала подачи топлива в функции от числа оборотов;

-одинаковые условия впрыска для всех цилиндров как в отношении количества подаваемого топлива, так и фаз распределения.

Топливоподающие системы делятся на подсистемы:

- непосредственного впрыскивания;

- с аккумуляторным впрыском;

- ступенчатого впрыска и др.

По роду привода ТНВД выполняются с приводом:

- механическим кулачным от распределительного вала или от топливного вала;

- газовым от газового толкателя;

- пружинным;

- электронным.

По способу регулирования количества подаваемого топлива:

- клапанов;

- плунжера-золотника;

- переменного хода плунжера;

- дозировки наполнения и др.

ТНВД по конструктивному исполнению бывают столбикового типа и блочные. В автомобилестроении в большинстве случаев используются ТНВД блочного типа. ТНДВ блочного типа представляет собой устройство с вращающимся кулачковым валом, имеющим один выступ, который воздействует на плунжерные пары, расположенные внутри корпуса, число которых соответствует числу цилиндров двигателя. Механические устройства (в последнее время электронные), встроенные в насос, регулируют момент впрыска, поворачивая спереди назад кулачковый вал, и подачу топлива, с помощью отсечных клапанов, сбрасывающих давление, когда впрыснуто достаточное количество топлива.

Плунжерная пара представляет собой поршень (плунжер) и цилиндр (втулка) небольшого размера. Во втулке на разном уровне просверлены два отверстия. Через впускное топливо поступает, а через выпускное − топливо отводится. Плунжерные пары располагаются в корпусе ТНВД, в котором имеются каналы для подвода и отвода топлива. Каждый плунжер на боковой поверхности имеет спиральную канавку – отсечную кромку. В нижней части корпуса ТНВД установлен кулачковый вал, который приводится от коленчатого вала двигателя. При движении плунжера вверх он сначала закрывает выпускное отверстие во втулке, а затем впускное.

Под давлением топлива открывается нагнетательный клапан и топливо поступает через трубопроводы высокого давления к соответствующим форсункам. Форсунки обеспечивают подачу топлива в цилиндр дизеля, распыливание и распределение топлива по камере сгорания.

Внутри форсунки расположена игла, которая сверху поджимается пружиной и закрывает топливу проход к отверстиям распылителя. Под действием давления топлива игла приподнимается, сжимая пружину, и топливо начинает поступать через распылитель в камеру сгорания. Процесс поступления топлива прекращается в момент, когда канавка отсечной кромки плунжера совпадёт с выпускным отверстием во втулке. В этот момент происходит резкое падение давления топлива и игла форсунки закрывает распылитель, не допуская подтекания топлива.

В двигателях большегрузных автомобилей устанавливают насос-форсунки, которые объединяют в одном агрегате насосную секцию и форсунку. Она устанавливается в головке цилиндров, и приводится в действие от кулачка распределительного вала, при этом отпадает необходимость в нагнетательном трубопроводе. В настоящее время растёт интерес к насосам-форсункам как средству улучшения экономичности дизелей, благодаря созданию высокого давления впрыскивания, достигающего 200 МПа.

Система питания пропан-бутановым сжиженным газом имеет следующие особенности.

Газ хранится в баллоне в жидком и газообразном состояниях при давлении газа над жидкой фазой, не превышающем 1,6 МПа и зависящим от его состава и температуры.

При пуске двигателя, когда температура в системе охлаждения составляет менее 60 0С, из баллона отбирается газовая фаза через открытый расходный вентиль. При этом вентиль жидкой фазы закрыт. После прогрева двигателя до температуры выше 60 0С вентили переключают.

Газ через электромагнитный клапан поступает в подогреватель, где он нагревается и испаряется за счёт теплоты жидкости системы охлаждения. Затем газ через фильтр проходит в двухступенчетый редуктор с дозирующим экономайзерным устройством, где его давление снижается почти до атмосферного. Давление и расход газа на выходе из редуктора автоматически регулируются клапанами, управляемыми системами пружин и диафрагм в зависимости от разрежения в диффузоре и в задроссельным пространстве. Редуктор автоматически прекращает подачу газа в двигатель при его остановке.

Резервная система питания бензином обеспечивает кратковременную работу двигателя при получении до 50% его номинальной мощности.

Система питания сжатым природным газом принципиально не отличается от системы питания сжиженным газом, но имеет свои особенности. Газ, основу которого составляет метан, хранится в баллонах, объединённых в две батареи, под давлением до 20 МПа.

studfiles.net

Устройство системы питания бензинового двигателя

Двигатель внутреннего сгорания является первоисточником крутящего момента и всех последующих процессов механического и электронного типа в транспортном средстве. Его функционирование обеспечивает целый комплекс устройств. Это система питания бензинового двигателя.

Как она устроена, какие бывают поломки, следует рассмотреть каждому владельцу транспортных средств с бензиновым двигателем. Это поможет правильно эксплуатировать и проводить техобслуживание системы.

Общая характеристика

Устройство системы питания бензинового двигателя позволяет обеспечить нормальное функционирование транспортного средства. Для этого внутри топливного агрегата происходит приготовление смеси из горючего и воздуха. Система питания бензинового двигателя также хранит и обеспечивает подачу компонентов для приготовления топлива. Смесь распределяется по цилиндрам мотора.

При этом система питания ДВС работает в разных режимах. Сначала мотор должен запуститься и прогреться. Затем проходит период холостого хода. На двигатель действуют частичные нагрузки. Существуют также переходные режимы. Двигатель должен правильно функционировать при полной нагрузке, которая может возникать в неблагоприятных условиях.

Чтобы мотор работал максимально правильно, нужно обеспечить два основных условия. Топливо должно сгорать быстро и полностью. При этом образуются отработанные газы. Их токсичность не должна превышать установленные нормы.

Чтобы обеспечить нормальные условия для функционирования узлов и механизмов, система питания топливом бензинового двигателя должна выполнять ряд функций. Она обеспечивает не только подачу топлива, но и производит его хранение и очистку. Также система питания очищает воздух, который подается в топливную смесь. Еще одной функцией является смешение в правильной пропорции компонентов горючего. После этого топливная смесь передается в цилиндры мотора.

Независимо от разновидности бензинового ДВС, система питания включает в себя ряд конструкционных элементов. В нее входит топливный бак, который обеспечивает хранение определенного количества бензина. Также система включает в себя насос. Он обеспечивает подачу топлива, его перемещение по топливопроводу. Последний состоит из металлических труб, а также шлангов из специальной резины. По ним передается бензин из бака к двигателю. Излишек горючего также по трубкам возвращается обратно.

Система подачи бензина обязательно имеет в своем составе фильтры. Они очищают горючее и воздух. Еще одним обязательным элементом являются устройства, которые готовят топливную смесь.

Бензин

Назначение системы питания бензинового двигателя заключается в подаче, очистке и хранении бензина. Это особый вид топлива, который обладает определенным уровнем испаряемости и детонационной стойкости. От его качества во многом зависит работа двигателя.

Показатель испаряемости говорит о способности бензина менять свое агрегатное состояние из жидкого в парообразное. Этот показатель в значительной степени влияет на особенности образования топливной смеси и ее горение. В процессе работы ДВС участвуют только газообразная часть топлива. Если же бензин находится в жидком виде, он отрицательно влияет на работу мотора.

Жидкое топливо стекает по цилиндрам. При этом с их стенок смывается масло. Такая ситуация влечет за собой быстрый износ металлических поверхностей. Также жидкий бензин препятствует правильному сгоранию топлива. Медленное сгорание смеси приводит к падению давления. При этом мотор не сможет развивать требуемую мощность. Токсичность отработанных газов повышается.

Также еще одним неблагоприятным явлением при наличии жидкого бензина в двигателе является появление нагара. Это ведет к быстрому разрушению мотора. Чтобы поддерживать показатель испаряемости в норме, нужно приобретать топливо в соответствии с погодными условиями. Существует летний и зимний бензин.

Рассматривая назначение системы питания бензинового двигателя, следует рассмотреть еще одну характеристику топлива. Это детонационная стойкость. Этот показатель оценивается при помощи октанового числа. Для определения детонационной стойкости новый бензин сравнивают с показателями эталонных типов топлива, октановое число которых известно заранее.

В состав бензина входят гептан и изооктан. По своим характеристикам они противоположны. У изооктана отсутствует способность к детонации. Поэтому его октановое число составляет 100 ед. Гептан же, наоборот, сильный детонатор. Его октановое число составляет 0 ед. Если смесь в ходе испытаний состоит на 92% из изооктана и на 8% из гептана, октановое число составляет 92.

Способ приготовления топливной смеси

Работа системы питания бензинового двигателя в зависимости от особенностей ее конструкции может значительно отличаться. Однако независимо от того, как она устроена, к узлам и механизмам выдвигают ряд требований.

Система подачи топлива должна быть герметичной. В противном случае появляются сбои в различных ее участках. Это приведет к неправильной работе мотора, его быстрому разрушению. Также система должна производить точную дозировку топлива. Она должна быть надежной, обеспечивать нормальные условия функционирования двигателя в любых условиях.

Еще одним немаловажным требованием, которое сегодня выдвигается к системе приготовления топливной смеси, является простота в обслуживании. Для этого конструкция имеет определенную конфигурацию. Что позволяет владельцу транспортного средства самостоятельно проводить техобслуживание при необходимости.

Сегодня система питания бензинового двигателя отличается по способу приготовления топливной смеси. Она может быть двух типов. В первом случае при приготовлении смеси применяется карбюратор. В нем смешивается определенное количество воздуха с бензином. Вторым способом приготовления топлива является принудительный впрыск во впускной коллектор бензина. Этот процесс происходит через инжекторы. Это специальные форсунки. Такой тип двигателей называется инжекторным.

Обе представленные системы обеспечивают правильную пропорцию бензина и воздуха. Топливо при правильной дозировке сгорает полностью и очень быстро. На этот показатель в значительной степени влияет количество обоих ингредиентов. Нормальным считается соотношение, в котором присутствует 1 кг бензина и 14,8 кг воздуха. Если же происходят отклонения, можно говорить о бедной или богатой смеси. В этом случае условия для правильной работы мотора ухудшаются. Важно, чтобы система обеспечивала нормальное качество топлива, которое подается в ДВС.

Процедура происходит в 4 такта. Существуют также и двухтактные бензиновые моторы, но для автомобильной техники они не применяются.

Карбюратор

Система питания бензинового карбюраторного двигателя основана на действии сложного агрегата. Он смешивает бензин и воздух в определенной пропорции. Это карбюратор. Чаще всего он имеет поплавковую конфигурацию. Конструкция включает в себя камеру с поплавком. Также в системе есть диффузор и распылитель. Топливо готовится в смесительной камере. Также конструкция имеет дроссельную и воздушную заслонки, каналы для подачи ингредиентов смеси с жиклерами.

Ингредиенты в карбюраторе смешиваются по пассивному принципу. При движении поршня в цилиндре создается пониженное давление. В это разряженное пространство устремляется воздух. Он сначала проходит через фильтр. В смесительной камере карбюратора происходит формирование топлива. Бензин, который вырывается из распределителя, в диффузоре дробится потоком воздуха. Далее эти две субстанции смешиваются.

Карбюраторный тип конструкции включает в себя разные дозирующие устройства, которые последовательно включаются при работе. Иногда несколько из этих элементов работают одновременно. От них зависит правильная работа агрегата.

Далее через впускной коллектор и клапаны топливная смесь попадает в цилиндр мотора. В необходимый момент эта субстанция воспламеняется под воздействием искры свечей зажигания.

Система питания бензинового двигателя карбюраторного типа еще называется механической. Сегодня ее практически не применяют для создания моторов современных автомобилей. Она не может обеспечить выполнение существующих энергетических и экологических требований.

Инжектор

Инжекторный двигатель является современной конструкцией ДВС. Она значительно превышает по всем показателям карбюраторные системы питания бензинового двигателя. Инжектор является устройством, которое обеспечивает впрыск топлива в мотор. Такая конструкция позволяет обеспечить высокую мощность двигателя. При этом токсичность отработанных газов значительно снижается.

Инжекторные двигатели отличаются стабильностью работы. Автомобиль при разгоне демонстрирует улучшенную динамику. При этом количество бензина, которое требуется транспортному средству для передвижения, будет значительно ниже, чем у карбюраторной системы питания.

Топливо при наличии инжекторной системы сгорает более качественно и полноценно. При этом система управления процессами полностью автоматизирована. Вручную не потребуется производить настройки агрегата. Инжектор и карбюратор значительно отличаются конструкцией и принципом работы.

Инжекторная система питания бензинового двигателя имеет в своем составе специальные форсунки. Они под давлением впрыскивают бензин. Затем он смешивается с воздухом. Такая система позволяет сэкономить расход топлива, увеличить мощность мотора. Она увеличивается до 15%, если сравнивать с карбюраторными типами ДВС.

Насос инжекторного мотора является не механическим, как это было в карбюраторных конструкциях, а электрическим. Он обеспечивает требуемое давление при впрыске бензина. При этом система подает топливо в нужный цилиндр в определенное время. Весь процесс контролирует бортовой компьютер. При помощи датчиков он оценивает количество и температуру воздуха, двигателя и прочие показатели. После проведения анализа собранной информации, компьютер принимает решение о впрыске топлива.

Особенности инжекторной системы

Инжекторная система питания бензинового двигателя может иметь разную конфигурацию. В зависимости от особенностей конструкции бывают устройства представленного класса нескольких видов.

К первой группе относятся моторы с одноточечным впрыском топлива. Это самая ранняя разработка в области инжекторных двигателей. Она включает в себя всего одну форсунку. Она находится во впускном коллекторе. Эта инжекторная форсунка распределяет бензин для всех цилиндров мотора. Эта конструкция имеет ряд недостатков. Ныне ее практически не используют при изготовлении бензиновых двигателей транспортных средств.

Более современной разновидностью стал распределительный тип конструкции впрыска. Например, такая конфигурация системы питания у бензинового двигателя «Хендай Икс 35». Эта конструкция имеет коллектор и несколько отдельных форсунок. Они смонтированы над впускным клапаном для каждого цилиндра отдельно. Это одна из самых современных разновидностей системы впрыска топлива. Каждая форсунка подает горючее в отдельный цилиндр. Отсюда топливо попадает в камеру сгорания.

Распределительная система впрыска может быть нескольких видов. К первой группе относятся устройства одновременного впрыска топлива. В этом случае все форсунки одновременно впрыскивают топливо в камеру сгорания. Ко второй группе относятся попарно-параллельные системы. Их форсунки открываются по две. Они приводятся в движение в определенный момент. Первая форсунка открывается перед тактом впрыска, а вторая – перед выпуском. К третьей группе относятся фазированные распределительные системы впрыска. Форсунки открываются перед тактом впрыска. Они вводят под давлением топливо непосредственно в цилиндр.

Устройство инжектора

Система питания бензинового двигателя с впрыском топлива имеет определенное устройство. Чтобы произвести техобслуживание такого мотора самостоятельно, нужно понимать принцип его работы и конструкции.

Инжекторная система имеет в своем составе несколько обязательных элементов (схема представлена далее). В нее входят электронный блок управления (бортовой компьютер) (2), электронасос (3), форсунки (7). Также имеется топливная рампа (6) и регулятор давления (8). Обязательно систему контролируют датчики температуры (5). Все перечисленные компоненты вступают между собой во взаимодействие по определенной схеме. Также в системе присутствует бензобак (1) и фильтр очистки бензина (4).

Чтобы понять принцип работы представленной системы питания, нужно рассмотреть взаимодействие представленных элементов на примере. Новые автомобили часто оснащаются инжекторной системой с распределенным по нескольким точкам впрыском. При запуске мотора топливо поступает на бензонасос. Он находится в топливном баке в горючем. Далее горючее под определенным давлением поступает в магистраль.

В рампе установлены форсунки. По ней производится подача бензина. В рампе есть датчик, который регулирует давление топлива. Он определяет давление воздуха в инжекторах и на впуске. Датчики системы передают информацию бортовому компьютеру о состоянии системы. Он синхронизирует процесс подачи компонентов смеси, корректируя их количество для каждого цилиндра.

Зная, как устроен инжекторный процесс, можно провести самостоятельно техническое обслуживание системы питания бензинового двигателя.

Техобслуживание карбюраторной системы

Техобслуживание и ремонт приборов системы питания бензинового двигателя можно произвести своими руками. Для этого нужно выполнить ряд манипуляций. Они сводятся к проверке креплений топливопроводов, герметичности всех компонентов. Также проводится оценка состояния системы выпуска отработанных газов, тяги дроссельных приводов, воздушной заслонки карбюратора. Кроме того, нужно проводить контроль состояния ограничителя коленчатого вала.

При необходимости нужно проводить очистку трубопроводов, замену уплотнителей. Особенностью техобслуживания карбюратора является необходимость проведения его настройки весной и осенью.

В некоторых случаях причиной ухудшения работы карбюраторного мотора могут быть неисправности в других узлах. Перед началом техобслуживания системы подачи топлива нужно проверить другие компоненты механизмов.

Неисправности системы питания бензинового двигателя карбюраторного типа можно проверить при работающем и выключенном двигателе.

Если мотор заглушен, можно оценить количество бензина в баке, а также состояние уплотнительных резинок под пробкой горловины. Также оценивается крепление бензобака, топливопровода и всех его элементов. Иные элементы системы тоже следует проверить на прочность крепежа.

Затем нужно запустить мотор. Проверяется отсутствие протечек в местах соединений. Также следует оценить состояние фильтров тонкой очистки и отстойника. Карбюратор нужно правильно настроить. В соответствии с рекомендациями производителя проводится выбор соотношения воздуха и бензина.

Частые неисправности инжектора

Ремонт системы питания бензинового двигателя инжекторного типа происходит несколько иначе. Существует перечень частых неисправностей подобных систем. Зная их, установить причину неправильной работы мотора будет проще. Со временем из строя выходят датчики, которые контролируют разные показатели состояния системы. Периодически их нужно проверять на работоспособность. В противном случае бортовой компьютер не сможет выбрать адекватную дозировку и оптимальный режим впрыска топлива.

Также со временем в системе загрязняются фильтры или даже сами форсунки инжектора. Такое возможно при использовании бензина недостаточного качества. Периодически фильтр нужно менять. Также нужно обращать внимание на сеточный очиститель бензонасоса. В некоторых случаях его можно чистить. Один раз в несколько лет нужно мыть бензобак. В этот момент также желательно поменять все фильтры системы.

Если же со временем засорятся инжекторные форсунки, мотор станет терять мощность. Расход бензина также увеличится. Если вовремя не устранить эту неисправность, система будет перегреваться, клапаны будут перегорать. В некоторых случаях форсунки могут недостаточно плотно закрываться. Это чревато переизбытком топлива в камере сгорания. Бензин будет смешиваться с маслом. Чтобы предотвратить неблагоприятные последствия, форсунки нужно периодически очищать.

Система питания бензинового двигателя инжекторного типа может потребовать промывки форсунок. Эту процедуру можно выполнить двумя способами. В первом случае инжекторные форсунки не демонтируют из автомобиля. Через них пропускается специальная жидкость. Топливную магистраль нужно отсоединить от рампы. При помощи специального компрессора промывочная жидкость поступает в форсунки. Это позволяет эффективно очистить их от загрязнений. Второй вариант чистки предполагает снятие форсунок. Далее их обрабатывают в специальной ультразвуковой ванне или на промывочном стенде.

Советы экспертов

Эксперты рекомендуют учесть, что система питания бензинового двигателя в условиях эксплуатации на российских дорогах подвергается повышенным нагрузкам. Поэтому техобслуживание нужно производить часто. Топливные фильтры нужно менять через каждые 12-15 тыс. км пробега, проводить чистку форсунок через каждые 30 тыс. км.

Важно уделять внимание качеству топлива. Чем оно выше, тем долговечнее будет работа двигателя и всей системы. Поэтому важно приобретать бензин в проверенных точках реализации.

Рассмотрев особенности и устройство системы питания бензинового двигателя,можно понять принцип ее работы. При необходимости техобслуживание и ремонт можно произвести собственными руками.

fb.ru


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости