Система питания с впрыском топлива

Краткие теоретические сведения

Системы питания и выпуска отработавших газов

Общая схема системы пита­ния автомобиля изображена на рисунке 7.1.

Как видно из самого названия, система питания как бы «питает» двигатель, т.е. снабжает его рабочей смесью и удаляет полученные после ее сгорания отработав­шие газы.

Рабочая смесь — смесь бензина и воздуха. Сам бензин не горит, горит только смесь его паров с воздухом. Для нормального сгорания смеси она должна состоять из 15 частей воздуха и 1 части паров бензина, условно это будет 15:1.

Если количество воздуха будет 15-17 частей, то мы имеем обедненную смесь

При дальнейшем увеличении количества воздуха смесь будет называться бедной и при содержании воздуха более 21 части гореть не будет. Если же, наоборот, будет уменьшаться содержание воздуха в смеси, то она будет обогащаться. При концентрации воздуха 15-13 частей смесь будет обогащенной, при 13-5 частях — богатой, а при содержании воздуха менее 5 частей — вообще не горит.

Рассмотрим общую схему системы питания карбюраторного бен­зинового двигателя, которая состоит из топливного бака, топливопроводов, то­пливного насоса, фильтра очистки топлива, воздушного патрубка, фильтра очистки воздуха, карбюратора, впускного коллектора, выпускного коллектора и системы глушения шума выпуска отработанных газов (рис. 7.1).

Стрелками указаны направления движения компонентов рабочей смеси и отработанных газов. Так, бензин поступает из топливного бака через топливный насос и фильтр в карбюратор. Воздух из атмосферы через воздушный фильтр по патрубку также подается в карбюратор. Из карбюратора рабочая смесь че­рез впускной коллектор и клапан подается в цилиндр двигателя, где и происхо­дит сгорание. А продукты сгорания — отработанные газы через выпускной кла­пан, выпускной коллектор и систему глушения шума выбрасываются в атмос­феру.

Рис. 7.1.Общая схема системы питания и си­стемы выпуска отработавших газов: 1 - то­пливный бак; 2 - топливопровод; 3 - топливный на­сос; 4 - фильтр очистки топлива;5 - глушитель, 6 - выпускной коллектор;7 - цилиндр двигателя; 8 - впускной коллектор; 9 - карбюратор; 10 - воз­душный патрубок; 11 - фильтр очистки воздуха

Подробно рассмотрим назначение, принцип работы и уст­ройство каждого из перечисленных узлов системы питания.

Топливный бак

Топливный бак служит для хранения запаса топлива, необходимого для работы двигателя.

Это резервуар, изготовленный из тонколистового металла или пластмассы. Форма его самая раз­нообразная. Основное место расположения — под днищем автомобиля.

Емкость бака, т.е. количество заливаемого в него топлива, тоже различна. Ее вы­бирают при проектировании автомобиля в зависимости от многих параметров. В среднем емкость топливного бака должна обеспечивать пробег автомобиля 450-550 километров без дополнительных заправок. Рассмотрим подробнее кон­струкцию топливного бака (рис. 7.2).

В верхней боковой части бака имеется заливная горловина с пробкой, через которую в бак заливается топливо. Для слива топлива внизу располо­жено сливное отверстие, надежно закрытое резьбовой пробкой. Топливо через труб­ку с сетчатым фильтром поступает в топливную магистраль, питающую двигатель.

Для определения запаса топлива в баке, на автомобиле установлен специальный прибор — указатель топлива, датчик которого находится в баке. Датчик представляет собой поплавок, жестко закрепленный на длинном поводке. В зависимо­сти от положения поплавка, а следовательно, и поводка изменяется электрический сигнал, поступающий отдатчика к указателю, расположенному на щитке приборов, и водитель видит, сколько имеется топлива в баке.

Топливный фильтр представляет собой небольшой цилиндр, в котором находится пористый фильтрующий материал. Чистый бен­зин проходит через многочисленные поры, а различные примеси остаются.

Топливный насос

Чтобы придать топливу движение, необходим насос. Он и имеется в системе питания.

Топливный насос выкачивает топливо из бака и создает необходимое давление в топливопроводе.

Рассмотрим схему работы топливного насоса карбюраторного двигателя (ри­с. 7.3).

Как видно из рисунка, главная рабочая деталь топливного насоса — диафрагма. Это как бы пор­шень, с помощью которого порции топлива перека­чиваются из одной полости насоса в другую. Управляет движениями диафрагмы толкатель. Он ее то поднимает, то опускает. Когда диафрагма опу­скается, под ней создается разрежение, и топливо, открывая клапан, заполняет нижнюю полость насо­са. Когда диафрагма поднимается — она выталки­вает топливо из нижней полости в трубку, создавая в ней давление. Диафрагма приводится в действие специальным устройством двигателя.

Ппри увеличении оборотов двигателя ав­томатически увеличивается скорость движения диафрагмы и, как следствие, количество топлива, подаваемого из бензобака в магистраль.

Так же на насосе имеется еще рычаг ручной подкачки топлива. Когда двигатель не работает, то­пливо можно подкачать вручную с помощью данного рычага. Рычаг ручной подкачки непосредственно связан со што­ком диафрагмы. Поэтому, нажимая на рычаг, перемещается диафрагма.

Система питания с впрыском топлива

На современных автомобилях все большее применение находят не карбюраторные, а впрысковые двигатели. Общие теоретические правила относительно режимов работы и состава горючей смеси остаются теми же, что и для карбюраторного двигателя. Изменяется только принцип и механизм приготовления рабочей смеси. Принципы их работы следующие - электрический насос находится в топливном баке. Это насос вы­сокого давления, который охлаждается бензином. Насос накачивает бензин в то­пливную рампу.

Топливная рампа — это трубопровод, в котором поддерживается достаточно вы­сокое давление.

Непосредственно на рампе расположены форсунки, которые впрыскивают то­пливо во впускную трубу каждого цилиндра. Воздух, поступающий в двигатель, проходит через датчик массового расхода воздуха. Затем эти данные поступают на бортовой компьютер. Одновременно туда же поступают от датчиков сведения о ра­боте двигателя: температура двигателя, температура поступающего воздуха, ско­рость вращения коленчатого вала, степень открытия дроссельной заслонки. Компьютер, обработав все это, определяет, какое количество топлива нужно сжечь в этом количестве воздуха. Условно принцип работы бортового компьютера показан на рисунке 7.4.

С впрысковой системой питания водитель, нажимая на педаль «газа», управля­ет только потоком воздуха, поступающего в двигатель. Необходимое количество топлива рассчитывает и подает сама система впрыска, изменяя продолжитель­ность открытия форсунки. Затем этот сигнал передается на клапан форсунки, ко­торый открывается и впрыскивает нужное для сгорания количество топлива. Форсунка по назначению напоминает небольшой насос. Чем дольше он работает, тем больше топлива выльется в цилиндры из рампы. Таким образом, можно уменьшать или увеличивать количество топлива в смеси и регулировать мощность двигателя.

 

Рис. 7.4. Принцип работы бортового компьютера

Общая схема системы впрыска показана на рисунке 7.5.

Система впрыска подготавливает более качественную рабочую смесь. Двигатель получается более мощным, менее токсичным, то есть выбросы вредных веществ в атмосферу сведены до минимума. Автомобиль, оснащенный двигателем с системой впрыска топлива, более динамичен, расход топлива невелик. Однако, несмотря на все эти положительные моменты, есть и отрицательные. Значительно усложняется управление системой питания. В авто­мобиле появляется множество электронных устройств: бортовой компьютер, множество датчиков. Все это требует тщательной настройки и правильной экс­плуатации.