Устройство автомобилей

Система питания карбюраторного двигателя

Система питания карбюраторного бензинового двигателя с искровым зажиганием служит для хранения топлива, его очистки от механических примесей, приготовления горючей смеси, а также для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов. Кроме того, в функции системы питания входит очистка воздуха, используемого для приготовления горючей смеси.

Горючая смесь состоит из топлива и воздуха, соединенных в определенной пропорции и тщательно перемешанных друг с другом. При сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя выделяется тепловая энергия, преобразуемая затем в механическую энергию.

Система питания карбюраторного двигателя (Рис. 1) состоит из топливного бака 6, топливного насоса 7, воздушного фильтра 1, карбюратора 4, топливопроводов 5, впускного 2 и выпускного 3 трубопроводов, приемной трубы 8 глушителей и собственно глушителей 9 и 10.

Основным топливом, используемым для работы карбюраторных двигателей с принудительным воспламенением, является бензин – жидкий продукт переработки нефти, горючая смесь лёгких углеводородов.

Схема работы карбюраторной системы питания

Топливо (бензин) из бака подается насосом 7 по топливопроводам 5 в карбюратор 4. Через воздушный фильтр 1 в карбюратор поступает воздух. Приготовленная в карбюраторе из топлива и воздуха горючая смесь подается в цилиндры двигателя по впускному трубопроводу 2. Отработавшие газы отводятся из цилиндров двигателя в окружающую среду через выпускной трубопровод 3, приемную трубу 8 глушителей, основной 10 и дополнительный 9 глушители.

В системе питания бензиновых двигателей автомобилей обязательными элементами являются фильтры очистки топлива (у двигателей грузовых автомобилей — фильтры грубой и тонкой очистки), а также воздушный фильтр.

Топливо из бака через фильтры насосом подается к карбюратору, где смешивается в определенной пропорции с воздухом, поступающим через воздухоочиститель. Полученная горючая смесь из-за разрежения в цилиндрах двигателя с большой скоростью перемещается по впускному трубопроводу, при этом дополнительно перемешиваясь, и попадает в цилиндры двигателя, где и сгорает посредством искрового воспламенения от электрической свечи.

За счет давления образовавшихся при сгорании горючей смеси газов, воздействующих на детали и узлы кривошипно-шатунного механизма, осуществляется работа двигателя.

Система питания карбюраторного двигателя

Внешний вид карбюратора:
1 — блок подогрева зоны дроссельной заслонки;
2 — штуцер вентиляции картера двигателя;
3 — крышка ускорительного насоса;
4 — электромагнитный запорный клапан;
5 — крышка карбюратора;
6 — шпилька крепления воздушного фильтра;
7 — рычаг управления воздушной заслонкой;
8 — крышка пускового устройства;
9 — сектор рычага привода дроссельных заслонок;
10 — колодка провода датчика-винта ЭПХХ;
11 — регулировочный винт количества смеси холостого хода;
12 — крышка экономайзера;
13 — корпус карбюратора;
14 — штуцер подачи топлива;
15 — штуцер отвода топлива;
16 — регулировочный винт качества смеси холостого хода (по стрелке);
17 — штуцер для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания

Для работы двигателя необходимо приготовить горючую смесь воздуха и паров топлива, которая должна быть гомогенной, т. е. хорошо перемешанной и иметь определенный состав, чтобы обеспечить наиболее эффективное сгорание. Система питания бензинового ДВС с искровым зажиганием служит для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя и удаления из цилиндров отработавших газов.
Процесс приготовления горючей смеси называют карбюрацией. Долгое время в качестве основного устройства для приготовления смеси бензина и воздуха и подачи ее в цилиндры двигателя использовался агрегат, называемый карбюратором.

Принцип работы простейшего карбюратора:
1 — топливопровод;
2 — игольчатый клапан;
3 — отверстие в крышке поплавковой камеры;
4 — распылитель;
5 — воздушная заслонка;
6 — диффузор;
7 — дроссельная заслонка;
8 — смесительная камера;
9 — топливный жиклер;
10 — поплавок;
11 — поплавковая камера
В простейшем карбюраторе топливо находится в поплавковой камере, где поддерживается постоянный уровень топлива. Поплавковая камера связана каналом со смесительной камерой карбюратора. В смесительной камере имеется диффузор — местное сужение камеры. Диффузор дает возможность увеличить скорость проходящего через смесительную камеру воздуха. В самую узкую часть диффузора выведен распылитель, соединенный каналом с поплавковой камерой. В нижней части смесительной камеры имеется дроссельная заслонка, которая поворачивается при нажатии водителем педали «газа».
Когда двигатель работает, через смеситель карбюратора проходит воздух. В диффузоре скорость воздуха увеличивается, а перед распылителем образуется разрежение, которое приводит к стеканию топлива в смесительную камеру, где оно смешивается с воздухом. Таким образом, карбюратор, работающий по принципу пульверизатора, создает топливно-воздушную горючую смесь. Нажимая педаль «газа», водитель поворачивает дроссельную заслонку карбюратора, изменяет количество смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, его мощность и обороты.
Из-за того что бензин и воздух имеют различную плотность, при повороте дроссельной заслонки изменяется не только количество подаваемой в камеры сгорания горючей смеси, но и соотношение между количеством топлива и воздуха в ней. Для полного сгорания топлива смесь должна быть стехиометрической.
При пуске холодного двигателя необходимо обогащать смесь, поскольку конденсация топлива на холодных поверхностях камеры сгорания ухудшает пусковые свойства двигателя. Некоторое обогащение горючей смеси требуется при работе на холостом ходу, при необходимости получения максимальной мощности, резких ускорениях автомобиля.
По принципу своей работы простейший карбюратор по мере открытия дроссельной заслонки постоянно обогащает топливно-воздушную смесь, поэтому его невозможно использовать для реальных двигателей автомобилей. Для автомобильных двигателей используются карбюраторы, имеющие несколько специальных систем и устройств: систему пуска (воздушная заслонка), систему холостого хода, экономайзер или эконостат, ускорительный насос и др.
По мере повышения требований к экономии топлива и снижению токсичности отработавших газов карбюраторы существенно усложнялись, в последних вариантах карбюраторов появились даже электронные устройства.

Как работает системы питания карбюраторного двигателя: устройство и схема

Фундаментальным узлом автомобиля является ДВС. Но его функционирование невозможно без действия множества других систем, в том числе и топливной. Схема системы питания карбюраторного двигателя включает в себя набор определенных компонентов, функционирование которых осуществляется согласно определенному принципу работы.

Двигатель любого автомобиля считается его «сердцем». Именно благодаря тому, что этот основополагающий механизм производит крутящий момент, вступают во взаимодействие многие электрические и механические процессы авто в целом.

Но, как и любая другая составляющая всего комплекса взаимосвязанных узлов, мотор не способен действовать обособленно, не затрагивая и не вовлекая многие системы, которые его обслуживают и поддерживают правильное функционирование (питание, охлаждение, выпуск отработавших газов и др.).

К каждому автомобилю может быть применено такой термин как «ходовой запас». Если утрировать, то им определяются те количественные расстояния, которые должна преодолевать автомашина при условии заполненного до максимального предела наполненного топливного бака, исключая возможность дозаправки.

На данную величину, конечно, влияет совокупность множества составляющих (погода, дорожное покрытие, возраст транспортного средства, индивидуальная особенность вождения и многое другое.), но наиболее важная роль отводится все-таки эксплуатационному состоянию системы питания и корректности происходящих в ней процессов.

Основы топливной системы

Схема системы питания карбюраторного двигателя построена на следующих основных действиях:

• подача горючего;
• фильтрация его и последующее складирование;
• воздухоочистка;
• подготовка топливно-воздушной смеси;
• запуск состава в цилиндры мотора

Система поступления и циркуляции топлива напрямую реагирует на качественную и количественную составляющую поступаемого бензина в проекции рабочих режимов ДВС.

Классический вариант топливной системы включает такие составляющие компоненты, как:

• бак с горючим (хранение бензина);
• топливный насос (образование необходимого давления, подача горючего в принудительном порядке);
• топливопровод (совокупность трубок, магистралей, шлангов для циркуляции топливной смеси);
• фильтры (воздушный и топливные);
• карбюратор (подготовка и образование топливно-воздушного состава)

Принцип работы системы питания для карбюраторных двигателей достаточно простой. Топливо, содержащееся в емкости, на старте своей циркуляции подвергается фильтрации. Одновременно в работу вступает топливный насос, заставляющий бензин двигаться по топливной магистрали к карбюратору. Там начинается приготовление топливно-воздушного состава необходимых пропорций, только после этого она попадает к рабочим цилиндрам ДВС.

Далее более подробно будут рассматриваться устройство и эксплуатационные показатели каждого элемента системы топлива карбюраторного мотора.

Топливный бак

Представляет собой емкость, изготовленную из прочного металла (стали) методом штамповки. Объем топливного бака варьируется от 40 до 80 литров бензина, зависит от модели автомобиля, такого количества топливной смеси согласно нормативам хватает приблизительно на 500 км пробега. Как правило, бак крепится в задней части машины.

Во внутренней полости бака имеется перегородка, придающая жесткость всей конструкции, а также служащая неким препятствием для образования волн при движении автомобиля. Бак наполняется бензином через специальную горловину, которая оснащена трубкой. Через нее в процессе заправки выходят излишки воздуха.

Во многих моделях автомобилей в конструкции бензобака (нижняя часть), предусмотрено дополнительное закрывающееся отверстие. Через него можно не только полностью слить бензин, удалить воду, но и полностью очистить его полость от крупного мусора.

Также в бензобаке предусмотрено наличие сетчатого фильтра, который помогает процессу очистки топливной смеси. Уровень бензина, находящегося в баке можно отслеживать при помощи установленного датчика, который представляет собой поплавок с реостатом.

Перемещение поплавка свидетельствует об определенном уровне наполнения бака топливной смесью. Это сводится к увеличению возникшего сопротивления непосредственно в цепи и, соответственно, к понижению величины напряжения на указателе. Количество содержимого горючего бензобака отражается определенными показателями на приборной панели.

Насос

Обеспечивает подачу бензина для впрыскивания,поддерживает необходимый уровень давления для корректной работы топливной магистрали в целом. Топливный насос карбюраторного двигателя монтируется непосредственно в конструкцию бензобака, при этом оснащается электроприводом. В некоторых моделях авто можно, как дополнительный усиливающий элемент, установить подкачивающий насос.

Топливопровод

Представляет собой магистраль, состоящую из различных трубок, шлангов, которые определенным образом соединяют элементы системы между собой. Различают подающий и сливной тип топливопровода. В первом случае поддерживается необходимый рабочий показатель давления, а во втором происходит обратный отвод излишек бензина.

Фильтры

Топливный фильтр предназначен для первоначальной очистки горючего от посторонних загрязнений, чтобы избежать нежелательных поломок и некорректного действия каждого элемента системы. Последнее время топливный фильтр все чаще оснащается специальным клапаном редукционного действия. Он отвечает за контроль и регулирование рабочего давления.

Образовавшиеся излишки горючего от клапана отводятся посредством сливного топливопровода. Если в конструкции двигателяесть топливный впрыск, то установка клапана редукционного типа не предусматривается.

Комплексная фильтрация топливной смеси производится фильтрами первоначальной (грубой) и последующей (тонкой) очистки. Первоначально бензин очищается фильтром — отстойником, он позволяет отделить объемные смеси механического типа, а такжеводу. Конструкция таких фильтров подразумевает наличие корпуса, элемента фильтрации и непосредственно отстойника.

Фильтрующий элемент собран из нескольких металлических не большой толщины пластин с перфорацией и выступами. Эти пластины в собранном виде насажены на стержень и прижаты к корпусу посредством пружин. Топливная смесь пропускается сквозь монтажные промежутки, образованные между соседними пластинами. А вот большие по объему примеси и загрязнения остаются на дне самого отстойника. Удалить их можно через отверстие, имеющее пробку.

В процессе очистки горючего от мелких примесей используется фильтр тонкой очистки. Его конструкция аналогична предыдущему фильтру. Включает в себя корпус, сетчатый или керамический фильтрующего элемента и отстойника. Крепится вся конструкция при помощи пары «гайка-болт».

Воздушный фильтр отвечает за пылевую очистку воздуха, который непосредственно попадает в карбюратор. Это нужно для того, чтобы снизить степень притягивания мельчайших кварцевых кристаллов смазанными деталями, а значит, предотвратить ранний износ узлов и механизмов.

По принципу действия воздушные фильтры подразделяются на инерционно-масляный и сухой тип. В устройство первых входят: корпус со специальной ванночкой, синтетический элемент фильтрации и воздухозаборник. Если запущен двигатель авто, то воздух, проходящийсквозь кольцевую щель внутренней корпусной части, начинает соприкасаться с масляной поверхностью, и меняет траекторию своего движения.

В итоге крупные частицы пыли от такой резкой смены направления цепляется за масляную поверхность. Затем первоначально очищенная порция воздуха попадает уже на фильтрационный элемент, который производит уже более тщательную очистку от мельчайших пылевых частиц. При сильном загрязнении фильтр подлежит тщательной промывки.

Воздушный сухой фильтр состоит из корпуса, воздухозаборника и элемента фильтрации, изготовленного из картона пористой структуры. Это позволяет его легко заменить, если возникла такая необходимость.

Карбюратор

Представляет собой прибор, служащий для подготовки топливно-воздушной смеси надлежащего состава. Воздух перемешивается в карбюраторе с жидким топливом, например, с бензином в необходимых пропорциях, а затем поступает к цилиндрам ДВС. Такое смешивание заложено как основополагающий принцип действия карбюратора.

Сегодня существует множество вариантов конструктивного исполнения данного прибора. Но, наиболее востребованным остается поплавковый карбюратор. Работает по следующему принципу.

Бензин, нагнетаемый бензонасосом, поступает в поплавковую камеру карбюратора, в которой необходимый уровень горючего поддерживается при помощи специального поплавка и игольчатого клапана. Когда расход бензина увеличивается, поплавок меняет свое положение, одновременно приоткрывается клапан, и в поплавковую камеру поступает новая порция топлива.

После того, как бензин залит до необходимого уровня, поплавок всплывает, клапан закрывается, и через входное отверстие прекращается подача топливной жидкости. Если утрировать, то действие поплавковой камеры карбюратора максимально схоже с принципом работы сливного бачка унитаза.

По распылительной трубке горючее из поплавковой камеры проникает в смесительную камеру, где микшируется с поступившей из воздушного фильтра очищенной порцией воздуха.

Непосредственное смешивание происходит следующим образом. При первом движении поршня от верхней до нижней мертвой точки клапан находится в открытом положении. При перемещении поршня вниз происходит всасывание очередной порции воздуха, которая пропускается через фильтр.

Затем при помощи диффузора движение воздуха значительно увеличивается, происходит его «закручивание», которое позволяет «зацепить» бензин из распылителя, при этом активно с ним перемешаться. При последующем движении поршня эта смесь через открытый клапан впуска проникает к цилиндрам. Все это происходит в смесительной камере, которая на языке автослесарей называется «кухней» карбюратора.

Количество горючего, поставляемого к цилиндрам, регулируется установленной дроссельной заслонкой, которая механически связана с педалью газа. Когда водитель нажимает на педаль, открывается заслонка, увеличивается содержание топливно-воздушной смеси, попадающей к цилиндрам, двигатель, соответственно, набирает обороты.

В случае отпускания педали происходит закрывание дроссельной заслонки, а значит, содержание смеси значительно снижается. В этом случае двигатель сбрасывает обороты.

Стоит отметить, что уровень бензина в поплавковой камере расположен ниже маркера выходного отверстия распылителя. Именно это предотвращает риск протекания топливной смеси при неработающем двигателе, даже если автомобиль находится наклонно.

Современные конструкции карбюраторов способны обеспечивать создание топливно-воздушной смеси в правильных пропорциях при всех рабочих режимах двигателя, что обеспечивает максимально корректную его работу.

Электробензонасос

Работу карбюратора по определению поддерживают различные механические устройства. Многие автовладельцы предпочитают некий синтез в устройстве, выбирая вариант подключения такого прибора, как электробензонасос. Его оснавная функция заключается в транспортировке топливной смеси из бака непосредственно к ДВС под нормативным давлением.

Принцип работы бензонасоса электрического типа аналогичен действию механического топливного насоса.

Установка своими руками

Первоначально следует произвести демонтаж датчика уровня топлива из бензобака. Затем в его крышке высверливается отверстие диаметром не более 7 мм, в которое впаивается трубка. Один конец трубки отгибается таким образом, чтобы в дальнейшем было возможно произвести слив обратки на максимальном расстоянии от топливозаборника.

Другой конец трубки сгибается параллельно его выходному отверстию. После этого усовершенствованная конструкция датчика вновь устанавливается в топливный бак. При этом важно не забыть соединить резиновую трубку с новым штуцером. Далее один конец пятиметрового резинового шланга одевается на штуцер топливозаборника.

Сам электробензонасос монтируется горизонтально относительно моторного щита на кронштейн через приготовленные резиновые подушки, которые, как правило, идут в комплекте с насосом.

При монтаже крайне важно задать корректное направление топливного потока. Всасывание должно проходить от расширительного бачка, а напор должен быть направлен в проекцию расположения ДВС.

После этого непосредственно на резиновый шланг фиксируется фильтр впрыска, а на другой штуцер — шланг диаметром в 5 см . С помощью хомутов его необходимо обтянуть и зафиксировать на кузове. Такие действия необходимы, что смесь топлива и воздуха двигалась по траектории «низ — верх».

В завершении на электробензонасосе следует произвести соединение с топливным баком. Делается это при помощи шланга диаметром в 12 мм и металлического переходника. Само же устройство подключается через силовое реле к контакту (12В) катушки зажигания.

Самостоятельная установка электробензонасоса является достаточно сложным процессом, такие работы лучше доверить профессионалу. В этом случае будет гарантировано его бесперебойное функционирование, что станет залогом корректной работы всей системы питания.