1.1.1.6 Карбюраторные системы питания
Карбюра́тор — узел системы питания ДВС, предназначенный для создания горючей смеси оптимального состава путём смешивания (карбюрации) жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры двигателя.
Карбюраторы подразделяются на барботажные, в данные момент не использующиеся, мембранно-игольчатые и поплавковые, составляющие подавляющее большинство всех карбюраторов.
Давление в потоке воздуха ниже атмосферного, а в поплавковой камере - атмосферное, так как она соединяется дренажным отверстием с атмосферой.
В результате этого топливо из поплавковой камеры поступает через жиклер дозирующего устройства в смесительную камеру. В диффузоре воздух подхватывает топливо, распыливает его на мелкие частицы и уносит через впускной трубопровод и клапан в цилиндр двигателя.
Основным недостатком простейшего карбюратора является то, что он не обеспечивает приготовление горючей смеси требуемого состава на различных режимах работы двигателя, а только на одном из них. Так, при пуске двигателя такой карбюратор приготовляет бедную смесь, а не богатую.
Это происходит вследствие медленного проворачивания коленчатого вала, а следовательно, и недостаточного разрежения в диффузоре,
вызывающего поступление топлива из распылителя. Поэтому карбюраторы современных двигателей имеют специальные устройства, обеспечивающие приготовление горючей смеси требуемого состава на различных режимах, это: система пуска, главная дозирующая система, система холостого хода, экономайзер, ускорительный насос и ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала.
1 - поплавок; 2 - игольчатый клапан; 3 - распылитель; 4 - воздушная заслонка; 5 - диффузор; 6 - дроссельная заслонка; 7 - впускной клапан; 8 - жиклер распылитель.
Рисунок 1.4 - Схема работы простейшего карбюратора
1.1.2 Системы питания дизельных двигателей
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 аспределять топливо по объему камеры сгорания; надежно фильтровать топливо перед его поступлением в насосы и форсунки.
Система питания дизельного двигателя 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 топливоподводящую и воздухоподводящую аппаратуру.
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.
Системы подачи топлива под высоким давлением делятся на две основные группы - аккумуляторные и непосредственного впрыскивания.
Чаще всего используются системы непосредственного впрыскивания.
Они в свою очередь могут быть разделенного типа (ТНВД и форсунки - самостоятельные узлы, соединенные топливопроводами), с насосами-форсунками (без топливопроводов высокого давления) или с отдельными плунжерными парами для каждого цилиндра, соединенными с форсунками короткими топливопроводами.
1– форсунка; 2 – ТНВД; 3 – регулятор частоты вращения; 4 – муфта привода ТНВД; 5 – подкачивающий насос; 6 – топливные фильтры; 7 – топливный бак.
Рисунок 1.5 - Схема топливоподачи дизельного двигателя (разделенная система впрыскивания)
Подкачивающий насос используется для забора топлива из бака, прокачивания его через фильтры и подачи под давлением 0,08...0,12 МПа в ТНВД, а также для обеспечения циркуляции горючего.
Производительность этого насоса примерно вдвое превышает максимальный расход топлива двигателем.
Таким образом обеспечивается удаление пузырьков воздуха и паров топлива при его отсечке в ТНВД.
Подкачивающий насос устанавливается, как правило, на корпусе ТНВД и приводится в действие от эксцентрика на его кулачковом валу.
Давление подаваемого топлива определяется усилием расположенной в поршне пружины.
1 – поршень; 2 – шток; 3 – выпускной клапан; 4 – впускной клапан; 5 – корпус впускного клапана
Рисунок 1.6 - Подкачивающий насос дизельного двигателя.
Для заполнения топливом фильтра, удаления воздуха из системы питания после длительной стоянки или ремонта некоторые дизельные двигатели оборудуются дополнительными подкачивающими насосами с ручным приводом.
Топливный насос высокого давления (сокращенное наименование – ТНВД) является одним из основных конструктивных элементов системы впрыска дизельного двигателя. Насос, выполняет, как правило, две основные функции: нагнетание под давлением определенного количества топлива; регулирование необходимого момента начала впрыскивания. С появлением аккумуляторных систем впрыска функция регулирования момента впрыска возложена на управляемые электроникой форсунки. Основу топливного насоса высокого давления составляет плунжерная пара, которая объединяет поршень (он же плунжер) и цилиндр (он же втулка) небольшого размера. Плунжерная пара изготавливается из высококачественной стали с высокой точностью. Между плунжером и втулкой обеспечивается минимальный зазор – прецизионное сопряжение.
1.1.2.1 Разновидности ТНВД и принцип работы
В зависимости от конструкции различают следующие виды топливных насосов высокого давления:
-рядный;
-распределительный;
-магистральный.
В рядном насосе нагнетание топлива в цилиндр производится отдельной плунжерной парой. Распределительный насос имеет один или несколько плунжеров, которые обеспечивают нагнетание и распределение топлива по всем цилиндрам.
Магистральные насосы осуществляют только нагнетание топлива в аккумулятор.
Топливный насос высокого давления используется также в системе непосредственного впрыска бензинового двигателя, но его рабочее давление на порядок ниже аналогичной характеристики дизельного насоса.
Ведущими производителями топливных насосов высокого давления являются, в основном, зарубежные фирмы: Bosch, Lucas, Delphi, Denso, Zexel.