Тракторист категории «В»
Система питания двигателя
Система питания карбюраторного двигателя
В карбюраторных двигателях в качестве топлива применяют бензин. Бензин — это легкоиспаряющееся жидкое топливо, получаемое из нефти крекинг-процессом или прямой
перегонкой. Бензин должен обладать определенными свойствами. К основным свойствам бензина относятся удельный вес, теплотворность, испаряемость и детонация. Кроме того, бензин должен не вызывать коррозии металла и длительное время сохранять свои свойства. На склонности бензина к детонации следует остановиться особо. При нормальных условиях сгорания рабочей смеси давление в цилиндрах нарастает плавно. При применении топлива качества более низкого, чем предусмотрено техническими характеристиками двигателя, и установке очень раннего момента зажигания часть смеси горит со скоростью до 2000 м/с, почти в 100 раз превышающей оптимальную. Такое взрывчатое сгорание смеси называют детонацией. Склонность бензина к детонации условно оценивается октановым числом. Чем выше октановое число, тем бензин меньше
склонен к детонации. В современных автомобильных двигателях применяют бензины с октановыми числами от 72 до 98. Бензин с более высоким октановым числом применяют для двигателей с более высокой степенью сжатия. Для снижения склонности бензина к детонации в него добавляют этиловую жидкость (ядовита в количестве до 1 см кубического на 1 л! топлива).
Рабочий процесс в цилиндрах двигателя протекает очень быстро. Например, при частоте вращения коленчатого вала 2000 об/мин, каждый такт совершается за 0,015 с. Это можно обеспечить лишь при скорости сгорания топлива 25—30 м/с. Однако горение жидкого топлива происходит гораздо медленнее. Повысить скорость сгорания до оптимального
значения можно лишь при условии, что топливо будет размельчаться на мельчайшие частицы, испаряться и тщательно перемешиваться с необходимым количеством воздуха.
Установлено, что для сгорания 1 кг топлива необходимо 15 кг воздуха. Такая смесь называется нормальной. Однако при соотношении 1:15 полного сгорания топлива не происходит и часть его бесцельно теряется. Для полного сгорания топлива необходим избыток воздуха и соотношение топлива к воздуху должно быть 1:18. Такая смесь называется обедненной. Но в этом случае в результате избытка воздуха происходят снижение скорости сгорания топлива и, как следствие, потеря мощности двигателя. При увеличении соотношения более чем 1:18 скорость сгорания смеси резко падает, что приводит к дальнейшему падению мощности двигателя. И при соотношении 1:20 горючая смесь в цилиндрах не воспламеняется, равно как и при соотношении топлива к воздуху в смеси менее 1:6.
Для повышения мощности двигателя топливо должно сгорать со скоростью наиболее близкой к оптимальной, а это возможно при соотношении топлива и воздуха 1:13 . Такая смесь называется обогащенной. Как было сказано ранее, при таком составе смеси полного сгорания топлива не происходит и снижается экономичность работы двигателя, зато достигается его наибольшая мощность.
В работающем двигателе различают следующие режимы работы:
• пуск холодного двигателя;
• работа на малой частоте вращения коленчатого вала
(режим холостого хода);работа при частичных (средних) нагрузках;
• работа при полных нагрузках;
• работа при резком увеличении нагрузки или частоты вращения коленчатого вала (разгон).
Для всех этих режимов работы двигателя состав горючей смеси должен быть разным. Система питания двигателя предназначена для приготовления и подачи к цилиндрам горючей смеси, а также для обеспечения регулирования ее количества и состава. Система питания карбюраторных двигателей включает в себя (рис. 26):
• топливный бак;
• топливопроводы;
• топливные фильтры;
• топливный насос;
• карбюратор;
• воздушный фильтр;
• впускной коллектор;
• выпускной коллектор и трубопровод;
• глушитель шума выпуска отработавших газов.
Чтобы исключить возможность работы двигателя с чрезмерно большой частотой вращения коленчатого вала, в систему питания включен ограничитель частоты вращения коленчатого вала. Все приборы системы питания двигателя соединены стальными трубками — топливопроводами.
Карбюратор служит для приготовления смеси мельчайших частиц (или паров) бензина с воздухом — горючей смеси. Этот процесс называется карбюрацией.
Простейший карбюратор (рис. 27) состоит из:
• поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном;
• камеры распылителя;
• входной камеры с воздушной заслонкой;
• смесительной камеры с диффузором;
• дроссельной заслонки.
В топливной камере располагается устройство, регулирующее подачу топлива, состоящее из поплавка и игольчатого клапана. В смесительной камере, выполненной в виде
трубы, имеется сужающаяся горловина-диффузор, в которую введена трубка из поплавковой камеры — распылитель. Со стороны поплавковой камеры распылитель имеет калиброванное (строго определенного сечения и формы) отверстие — жиклер. Ниже диффузора расположена дроссельная заслонка.
Действие карбюратора основано на принципе пульверизации. Воздух, проходящий с большой скоростью над торцом трубки, погруженной в жидкость, создает разряжение,
в результате которого жидкость поднимается по трубке и под действием струи воздуха распыляется.
Из бака топливным насосом бензин подается в поплавковую камеру, уровень в котором поддерживается с помощью поплавка игольчатого клапана. При заполнении поплавковой камеры топливом поплавок всплывает, давит на клапан, прекращая доступ топлива.
При неработающем двигателе уровень топлива остается на одном уровне. При такте пуска во впускном трубопроводе создается разряжение и поток воздуха поступает в смесительную камеру карбюратора. Сужение сечения трубопровода диффузором обеспечивает увеличение потока воздуха и разряжение у верхнего торца распылителя. Из-за разницы давлений в поплавковой и смесительной камерах топливо вытекает из распылителя, распыляется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Количество подаваемой горючей смеси в камеру сгорания регулируется положением дроссельной заслонки или увеличением числа оборотов коленчатого вала. Уровень топлива в поплавковой камере снижается, а вместе с ним опускается поплавок, открывая доступ к топливу. Простейший карбюратор не обеспечивает изменения состава горючей смеси при изменении режима работы
двигателя. Современные карбюраторы имеют устройства и системы, устраняющие недостатки простейшего карбюратора.Главное дозирующее устройство обеспечивает плавное обеднение горючей смеси во время перехода от малых нагрузок двигателя к средним. В отечественных карбюраторах
применяют систему с пневматическим торможением топлива (рис. 28), состоящую из топливного и воздушного жиклеров с диффузором постоянного сечения.
По мере открытия дросселя увеличивается скорость потока воздуха и растет разряжение на конце распылителя. Количество топлива, поступающего через топливный жиклер, будет увеличиваться. Однако обогащению смеси препятствует поступление воздуха через воздушный жиклер, снижающее разряжение у топливного жиклера. В результате через распылитель в смесительную камеру карбюратора поступает не бензин, а его эмульсия (смесь бензина с небольшим количеством воздуха) и в диапазоне от режима
холостого хода до полных нагрузок горючая смесь будет необходимого обедненного состава. Система холостого хода предназначена для приготовления горючей смеси на малых оборотах коленчатого вала двигателя. Вследствие того, что дроссельная заслонка почти закрыта, разряжение у распылителя настолько мало, что топливо из главной дозирующей системы поступать не будет.
В режиме холостого хода в цилиндрах остается большое количество отработавших газов в отношении к поступающему заряду горючей смеси. Такая рабочая смесь горит медленно, поэтому для устойчивой работы двигателя ее необходимо обогатить топливом. Это достигается подводом топлива за дроссельную заслонку, в область наибольшего разряжения.
Система холостого хода (рис. 29) состоит из топливного жиклера холостого хода, воздушного жиклера и регулировочного винта.
Под дроссельной заслонкой создается большее разряжение, под действием которого топливо переходит через жиклер холостого хода, смешивается с воздухом из воздушного
жиклера и в виде эмульсии вытекает из отверстия под дросселем. Система холостого хода имеет два отверстия: одно над дросселем, другое ниже его. При малых оборотах коленчатого вала через нижнее отверстие вытекает топливная эмульсия, а через верхнее подсасывается воздух. При открытии дроссельной заслонки эмульсия поступает в камеру сгорания через оба отверстия, чем и обеспечивается плавный переход от оборотов холостого хода к малым нагрузкам. Проходное сечение нижнего отверстия изменяется вращением
регулировочного винта. За счет изменения сечения эмульсионного канала можно менять качество подаваемой горючей смеси: завертывая регулировочный винт — обеднять смесь,
а вывертывая — обогащать. Количество поступающей горючей смеси регулируют упорным винтом дроссельной заслонки. При ввертывании винта дроссель открывается, увеличивая количество поступающей смеси, что в свою очередь увеличивает частоту вращения коленчатого вала двигателя. И, наоборот, при вывертывании винта дроссель закрывается, количество поступающей смеси уменьшается, вызывая тем самым уменьшение количества числа оборотов коленчатого вала двигателя. Экономайзер служит для обогащения горючей смеси при полных нагрузках и при разгоне автомобиля, когда дроссель открыт не полностью. Так как главная дозирующая система карбюратора отрегулирована для обеспечения приготовления горючей смеси обедненного состава, то для получения максимальной мощности двигателя требуется обогатить смесь. Это достигается с помощью экономайзера (рис. 30), когда топливо поступает к распылителю не только через главный жиклер, но и через клапан экономайзера. Совместное действие главной дозирующей системы и экономайзера обеспечивает обогащенную смесь, необходимую для получения наибольшей мощности
двигателя. Экономайзер состоит из клапана, прижимаемого к седлу пружиной, жиклера и деталей привода. Рычаг привода клапана экономайзера неподвижно закреплен на оси дроссельной заслонки. Клапан срабатывает, когда дроссель открывается более чем на 3/4, и обеспечивает дополнительную подачу топлива к распылителю. Ускорительный насос служит для обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки, что важно для обеспечения приемистости двигателя, то есть возможности резкого перехода от малых нагрузок к большим.
При резком открытии дроссельной заслонки увеличение количества поступающего воздуха в смесительную камеру происходит гораздо быстрее, чем подача топлива через жиклеры и распылители, что приводит к резкому обеднению горючей смеси и может вызвать остановку двигателя. Во избежание этого необходимо обеспечить принудительное
впрыскивание бензина в смесительную камеру для кратковременного обогащения горючей смеси. Ускорительный насос (рис. 31) состоит из колодца, штока, планки, тяги, рычага, нагнетательного и обратного клапанов. При резком открытии дросселя пружина сжимается, и поршень, быстро перемещаясь вниз, давит на топливо. Образующийся гидравлический удар топлива закрывает обратный и открывает нагнетательный клапаны. Топливо через распылитель попадает в смесительную камеру. Пружина, разжимаясь, продолжает перемещать поршень вниз еще в течение 1-2 с, что обеспечивает более продолжительное время впрыска дополнительной порции топлива.
Пусковое устройство предназначено для обогащения смеси при пуске и прогреве холодного двигателя. Устройство выполнено в виде заслонки (рис. 32) с приводом из кабины водителя. Для предупреждения чрезмерного обогащения смеси на воздушной заслонке может быть предусмотрен клапан, который открывается под давлением атмосферы при возникновении значительного разрежения в смесительной камере карбюратора после пуска двигателя. Водитель регулирует положение заслонки с помощью
троса, выведенного в кабину. Одновременно с закрытием воздушной заслонки приоткрывается дроссель и не дает двигателю остановиться. Ось воздушной заслонки установлена во впускном патрубке карбюратора несимметрично, чтобы под действием разницы давлений потока воздуха на обе части заслонки она
стремилась открыться. При такой конструкции заслонки смесь предохраняется от переобогащения при пуске двигателя. В то же время это не дает двигателю остановиться, так
как смесь автоматически обогащается при снижении числа оборотов коленчатого вала. Балансировка карбюратора предотвращает обогащение горючей смеси в случае засорения воздушного фильтра. С этой целью поплавковая камера карбюратора сообщается с атмосферой через канал, выходящий в пространство над воздушной заслонкой. В этом случае разрежение вследствие засорения воздушного фильтра в равной степени передается и в поплавковую камеру, исключая подачу излишнего топлива в распылитель.
На двигателях отечественных автомобилей устанавливают карбюраторы со сбалансированной поплавковой камерой и падающим потоком, когда горючая смесь движется сверху
вниз. Для улучшения наполнения и равномерного распределения горючей смеси по камерам сгорания цилиндров применяют двухкамерные карбюраторы. Главное дозирующее
устройство обеспечивает пневматическое торможение топлива, что компенсирует состав горючей смеси.
В корпусе карбюратора располагаются две смесительные камеры, каждая из которых питает свою группу цилиндров. Поплавковая камера, всасывающий патрубок с воздушной заслонкой, экономайзер и ускорительный насос являются общими для обеих камер и карбюратора. Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя отечественных автомобилей (рис. 33) состоит из центробежного датчика и пневматического диафрагменного исполнительного механизма.
Датчик крепится к крышке распределительных шестерен и его ротор приводится во вращение от распределительного вала двигателя. Исполнительный механизм воздействует на дроссельные заслонки. Сам механизм закреплен на карбюраторе. Датчик соединен воздухопроводами с исполнительным механизмом и всасывающим патрубком карбюратора.
Пока частота вращения коленчатого вала не превышает максимального значения, клапан датчика открыт, а верхняя и нижняя полости исполнительного механизма сообщаются
с всасывающим патрубком и смесительной камерой карбюратора. В это время механизм не воздействует на дроссельные заслонки. Если частота вращения коленчатого вала превысит значение, на которое отрегулирован датчик, клапан ротора под действием центробежных сил перекроет канал доступа воздуха в полость над диафрагмой. Разрежение, передаваемое
из смесительной камеры, создает силу, которая перемещает диафрагму вверх. При этом через рычаг и шток прикрываются дроссельные заслонки, в результате чего частота вращения коленчатого вала не превысит заданного значения. В исходное положение устройство возвращается под действием натянутой пружины, и дроссельные заслонки открываются.
Корпусные детали карбюраторов выполняются из алюминиевых сплавов. Для уплотнения разъемов между системами карбюратора применяются картонные или выполненные из бензомаслостойкой резины прокладки. Жиклеры, поплавок, сетчатый фильтр и некоторые шайбы изготовляют из меди или ее сплавов. Рычаги, тяги, распылители, регулировочные винты, пружины и винты крепления выполняют из стали, диафрагмы — из резины. Все чаще на современных автомобилях карбюраторные системы питания двигателей заменяются инжекторными системами впрыска бензина.
На двигатели легковых автомобилей может быть установлена:
• система распределенного впрыска топлива или система центрального одноточечного впрыска топлива.
Основными преимуществами инжекторных систем по сравнению с карбюраторными системами питания являются:
• отсутствие добавочного сопротивления потоку воздуха в виде диффузора карбюратора, что способствует улучшению наполнения камер сгорания цилиндров и получению более высокой мощности двигателя;
• улучшение продувки цилиндров за счет использования возможности более длительного периода перекрытия клапанов (когда одновременно открыты впускные и выпускные клапаны),
• улучшение качества приготовления рабочей смеси за счет продувки камер сгорания чистым воздухом без примеси паров топлива;
• более точное по составу смеси распределение топлива по цилиндрам, что дает возможность использования бензина с более низким октановым числом;
• значительно большая степень оптимизации состава рабочей смеси на всех режимах работы двигателя с учетом его технического состояния.
К недостаткам системы впрыска топлива по сравнению с карбюраторной системой питания двигателя следует отнести значительно более высокую степень сложности изготовления деталей инжекторной системы и ее насыщенность электронными приборами, что на сегодняшний день приводит к удорожанию в изготовлении и обслуживании двигателя при
эксплуатации. Система распределенного впрыска топлива относится к наиболее современным и совершенным. Основным функциональным элементом системы является электронный блок управления (ЭБУ), который, по существу, представляет собой бортовой компьютер автомобиля. Используя сигналы множества датчиков, ЭБУ осуществляет оптимальное управление механизмами и системами двигателя, обеспечивая наиболее эффективную и экономичную работу двигателя на всех режимах с максимальной экологической защитой. Система распределенного впрыска топлива включает в себя:
• подсистему подачи воздуха с дроссельной заслонкой; подсистему подачи топлива с форсунками по одной на
каждый цилиндр;
• систему дожигания отработавших газов;
• систему улавливания и сжижения паров бензина.
Управление подачей воздуха производится непосрсдственно водителем путем воздействия на дроссельную заслонку. ЭБУ в зависимости от степени подачи воздуха обеспечивает оптимальную для различных режимов работы двигателя подачу топлива. Помимо непосредственно управляющих функций ЭБУ имеет функции самообучения, закладывая в память и учитывая предыдущие параметры и характеристики работы двигателя, изменение его технического состояния, а также диагностические и самодиагностические функции. Система центрального одноточечного впрыска топлива имеет главное отличие от рассмотренной выше системы: в ней отсутствует отдельный для каждого цилиндра (распределенный) впрыск бензина. Подача топлива в этой системе осуществляется с помощью центрального модуля впрыска с одной электромагнитной форсункой. Далее дроссельной заслонкой осуществляется регулировка подачи топливовоздушной смеси. Распределение горючей смеси по цилиндрам происходит аналогично карбюраторной системе. Состав и функции остальных элементов данной системы такие же, как и в системе распределенного впрыска топлива.
Система питания дизельного двигателя
Система питания дизельного двигателя должна создавать высокое давление впрыска топлива в камеру сгорания цилиндра; дозировать порции топлива в соответствии с нагрузкой двигателя; производить впрыск топлива в строго определенный момент, в течение заданного промежутка времени и с определенной интенсивностью; хорошо распылять
и равномерно распределять топливо по объему камеры сгорания; надежно фильтровать топливо перед его поступлением в насосы и форсунки. Дизельное топливо представляет собой смесь керосиновых, газойлевых и соляровых фракций после отгона из нефти бензина. К основным свойствам дизельного топлива относятся: воспламеняемость, оцениваемая октановым числом; вязкость; чистота и температура застывания, по которым различают дизельное топливо по сортам: ДЛ — летнее, ДЗ — зимнее, ДА — арктическое.
Система питания дизельного двигателя (рис. 34) состоит
из:
• топливного бака;
• фильтров грубой и тонкой очистки воздуха;
• топливоподкачивающего насоса;
• топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения впрыска топлива;
• форсунок;
• трубопроводов высокого и низкого давления;
• воздушного фильтра;
• выпускного газопровода;
• глушителя шума отработавших газов.
Система питания дизеля разделяется на топливо- и воздухоподводяшую аппаратуру. Наибольшее распространение получила топливоподводящая аппаратура раздельного типа,
когда топливный насос и форсунки выполнены отдельно.
Топливоподача осуществляется по двум магистралям: низкого и высокого давления. Назначение магистрали низкого давления состоит в хранении топлива, его фильтрации
и подачи под малым давлением к топливному насосу высокого давления. Назначение магистрали высокого давления состоит в обеспечении подачи и впрыскивания необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в строго определенный момент. Топливоподкачивающий насос дизеля подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления (ТНВД), который в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления подает топливо к форсункам. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют топливо в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачивающий насос подает к ТНВД топлива больше, чем необходимо, то его избыток, а с ним и попавший в систему воздух, по дренажным трубопроводам отводится обратно в бак.
Топливный насос высокого давления служит для подачи в камеры сгорания двигателя через форсунки требуемых порций топлива. Состоит из одинаковых секций (рис. 35) по
количеству цилиндров двигателя.
Секция состоит из :
• корпуса;
• втулки плунжера (гильзы);
• плунжера;
• поворотной втулки;
• нагнетательного клапана, который прижат штуцером к гильзе плунжера через прокладку.
Под действием кулачка вала и пружины плунжер совершает возвратно-поступательное движение.
При движении плунжера вниз внутреннее пространство гильзы наполняется топливом, и одновременно оно подается насосом низкого давления в подводящий канал корпуса
насоса. При этом открывается впускное отверстие, и топливо поступает в надплунжерное пространство. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в подводящий канал, до тех пор, пока верхняя кромка плунжера не перекроет впускное отверстие гильзы. После перекрытия этого отверстия давление
топлива резко возрастает и топливо через зазор между втулкой и плунжером примерно в один микрон, преодолевая усилие пружины, поднимает нагнетательный клапан и поступает в топливопровод. Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления выше уровня давления, создаваемого пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет выпускного отверстия в гильзе. В результате давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъединяется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал через продольный паз и винтовую кромку плунжера.
Количество топлива, подаваемого в форсунку, регулируется поворотом плунжера (рис. 36) с помощью зубчатой рейки, втулки и связывающего поводка.
В зависимости от угла поворота плунжера изменяется расстояние, проходимое плунжером от момента перекрытия впускного отверстия до момента открытия винтовой кромкой выпускного отверстия. В результате изменяется продолжительность впрыскивания соответствующих порций топлива, подаваемых в цилиндры двигателя.
Для остановки двигателя необходимо прекратить подачу топлива. Для этого устанавливают плунжер рейкой в такое положение, чтобы винтовая канавка оказалась обращенной
к выпускному отверстию. В этом случае при перемещении плунжера вверх все топливо над ним по канавке через выпускное (отсечное) отверстие и топливопроводы попадает в
бак. Всережимный регулятор частоты вращений автоматически поддерживает заданную частоту вращения коленчатого вала (рис. 37). Регулятор находится в развале корпуса
ТНВД и приводится в движение от его кулачкового валика. Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали
управления подачи топлива, центробежные силы грузиков регулятора уравновешены усилием пружин. Если нагрузка на двигатель уменьшится (на спуске), то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины, несколько разойдутся и переместят рейку ТНВД в положение, уменьшающее подачу топлива. Если частота вращения уменьшается, то центробежная сила грузов также уменьшается и регулятор под действием силы пружины переместит рейку в обратном направлении, тогда подача топлива увеличится.
Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива (рис. 38) предназначена для изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения
коленчатого вала, что обеспечивает улучшение пусковых качеств двигателя и его экономичность. Ведомая полумуфта крепится на конической поверхности переднего конца кулачкового валика ТНВД шпонкой и фиксируется гайкой, а ведущая полумуфта — на ступице ведомой (и может поворачиваться на ней). Между ступицей и
полумуфтой установлена втулка. Ведущая полумуфта приводится в действие распределительной промежуточной шестерней через вал с гибкими соединительными муфтами. На
ведомую полумуфту вращение передается двумя грузами.
Грузы качаются в плоскости, перпендикулярной оси муфты, на полуосях, запрессованных в ведомую полумуфту. Проставка ведущей полумуфты упирается одним концом в палец груза, а другим — в профильный выступ. Пружины стремятся удержать грузы на упоре во втулке ведущей полумуфты. При увеличении частоты вращения коленчатого вала
двигателя под действием центробежных сил грузы расходятся, в результате чего ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в направлении вращения кулачкового валика, что увеличивает угол опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения грузы под действием пружин сходятся. Ведомая полумуфта поворачивается вместе с валиком топливного насоса в противоположную сторону вращения, что уменьшает угол опережения впрыска топлива. Форсунки служат для впрыскивания и распыления топлива, а также для распределения его частиц по объему камеры сгорания (рис. 39).
Основным конструктивным элементом форсунки является распылитель, имеющий одно или несколько сопловых отверстий, формирующих факел впрыскиваемого топлива.
Существуют форсунки закрытого и открытого типа. В четырехтактных дизелях применяют форсунки закрытого типа, сопловые отверстия которых закрываются запорной
иглой. Поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в период впрыскивания топлива. Турбонаддув в дизелях, то есть подача заряда воздуха в цилиндр под давлением для повышения мощности (рис. 40).
Для наддува дизель оборудуют турбокомпрессором, использующим энергию отработавших газов. Увеличивая наполнение цилиндров воздухом, турбокомпрессор повышает
эффективность сгорания одновременно увеличенной дозы впрыскиваемого топлива. Это дает возможность повысить эффективную мощность дизеля до 30 %. Однако наддув увеличивает тепловую и механическую напряженность деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов.
Сжатый компрессором воздух нагнетается в камеру сгорания под давлением 0,15 — 0,2 МПа. Различают:
• 0,15 МПа — низкий наддув;
• 0,2 МПа — средний наддув;
• свыше 0,2 МПа — высокий наддув.
Система питания двигателя автомобиля с газобаллонной установкой
В качестве топлива для двигателей автомобилей с газобаллонными установками применяют горючие газы:
• сжатые (природные) газы — главным образом это метан, хранящийся при давлении до 20 МПа;
• сжиженные (нефтяные) газы — как правило, бутанопропановые смеси;
• сжижающиеся при давлении 1,6 МПа.
Газовоздушные смеси имеют более высокие, чем бензиновоздушные, антидетонационные свойства, незначительную токсичность отработавших газов. Из-за отсутствия конденсации паров исключается смывание пленки масла со стенок гильз и поршней двигателя. Уменьшается степень нагарообразования на стенках камер сгорания цилиндров. В результате срок службы двигателя увеличивается в 1,5—2 раза. К недостаткам газобаллонных установок можно отнести:
• повышенные требования пожаро- и взрывоопасности;
• уменьшение мощности двигателя из-за более низкой, чем у бензина, скорости горения газовоздушной смеси;
• потеря грузоподъемности автомобиля вследствие массивности газобаллонных установок.
Двигатели, работающие на газообразном топливе, создаются на базе карбюраторных. Карбюраторные двигатели оборудуются специальной газобаллонной установкой, но сохраняют способность работать и на бензине.
Газобаллонная установка на сжатом газе (рис. 41) состоит из:
• баллонов для хранения газа;
• расходных вентилей;
• наполнительных вентилей;
• подогревателя;
• редуктора высокого давления;
• электромагнитного клапана с фильтром;
• редуктора низкого давления;
• карбюратора-смесителя.
На базовом автомобиле модели ЗИЛ-138 установлено восемь баллонов для хранения сжатого газа, сгруппированных в две группы. Баллоны изготовлены из цельнотянутых
стальных труб с толщиной стенок до 7 мм. Они расположены под платформой кузова. Через расходные вентили газ может поступать в систему питания как от одной из групп, так и от обеих сразу. Зарядка баллонов газом производится через наполнительный вентиль. Из баллонов через расходные вентили газ поступает в подогреватель, который предохраняет систему от замерзания, возможного вследствие расширения газа в редукторе высокого давления. Для подогрева используется теплота отработавших газов. Из редуктора высокого давления газ поступает в электромагнитный клапан, который открывается при пуске двигателя для перепускания газа в редуктор низкого давления.
Рис. 41. Схема газобалонной установки на сжатом газе
Редуктор низкого давления имеет две ступени, и давление газа в нем понижается с небольшим превышением атмосферного давления. Далее газ поступает в карбюраторсмеситель, а на режиме холостого хода — непосредственно в дроссельное пространство. Редуктор низкого давления играет определяющую роль в системе питания. Он понижает
давление газа, поступающего в карбюратор-смеситель, дозирует газ для приготовления газовоздушной смеси необходимого состава и отключает газовую магистраль при остановке двигателя. Работа двигателя на бензине обеспечивается по стандартной схеме питания бензином, которая автономно подключена к карбюратору-смесителю.
Газобаллонная установка на сжиженном газе (рис. 416)
состоит из:
• баллона с газовой арматурой;
• наполнительного, магистрального и расходных вентилей;
• испарителя;
• редуктора;
• смесителя.
Сжиженный газ в жидком и парообразном состоянии находится в баллоне, сваренном из листовой стали. На баллоне расположены расходные вентили паровой и жидкостной
фаз газа. При пуске и прогреве двигателя пользуются газом от паровой фазы, а после прогрева — от жидкостной. От расходных вентилей газ поступает к магистральному вентилю
и далее по шлангам высокого давления в испаритель, где сжиженный газ под действием тепла охлаждающей жидкости двигателя испаряется. Далее в парообразном состоянии
газ через фильтры (улавливаются механические примеси и смолистые вещества) поступает в газовый редуктор. Здесь происходит двухступенчатое снижение давления газа до уровня несколько выше атмосферного. Далее газ через дозирующе-экономайзерное устройство по газопроводу поступает к обратному клапану входного патрубка смесителя и через
форсунки — к дроссельным заслонкам газового смесителя. Из смесителя газовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя, где и сгорает.
Газобаллонные установки для автобусов аналогичны рассмотренной, но имеют два баллона сжиженного газа, установленных по левому борту или на крыше салона автобуса.
Кроме того, предусматривается установка вместо магистрального вентиля электромагнитного клапана и двух манометров, показывающих давление газа в баллоне и на первой
ступени редуктора.
В легковом автомобиле ГАЗ-2407 «Волга» элементы газобаллонной установки объединены в узлы:
• двухступенчатый редуктор-испаритель;
• фильтр сжиженного газа с электромагнитным клапаном;
• расходный вентиль жидкостной фазы с расходным вентилем паровой фазы;
• наполнительный вентиль с вентилем максимального заполнения баллона и предохранительным клапаном.
Работу газобаллонной установки контролируют по:
• манометру, показывающему давление газа в полости первой ступени редуктора;
• указателю уровня сжиженного газа в баллоне.
Двигатель может работать как на бутанопропановой смеси, так и на бензине. Для этой цели совместно с газовым смесителем устанавливается карбюратор с сетчатыми пламегасителями, что используется для маневрирования в гараже и передвижения на короткое расстояние. Запрещается переводить работу двигателя с одного вида топлива на другое при его работе, так как это приведет к повреждению диафрагмы газового редуктора.