Системы питания автомобиля

 

Системой питания называется совокупность приборов и устройств, обеспечивающих подачу топлива и воздуха к цилиндрам двигателя и отвод от цилиндров отработавших газов. Система питания служит для приготовления горючей смеси, необходимой для работы двигателя.

В систему питания большинства двигателей входят:

топливныйбак 8 (рис.4), фильтр-отстойник 14, карбюратор 3, воздушный фильтр (воздухоочиститель) 2, топливный насос 18, рукоятка управления воздушной заслонкой 4, рукоятка управления дроссельными заслонками 5, педаль подачи топлива 6, выпускные трубы 17, трубы глушителя 16, глушитель 15.

Во время работы двигателя топливный насос 18 перекачивает бензин из топливного бака 8 через фильтр-отстойник 14 по трубопроводам 7. В фильтре-отстойнике происходит очистка бензина от крупных механических частиц и воды. Затем бензин проходит через фильтр тонкой очистки, где из него удаляются мельчайшие механические частицы, и поступает в карбюратор 3. Под действием разрежения, которое при такте впуска создается в цилиндрах двигателя и передается в смесительные камеры карбюратора, из распылителей начинает выходить бензин. Одновременно из воздушного фильтра 2 в карбюратор поступает очищен­ный воздух. В карбюраторе происходит распыление и испарение бензина, а также смешивание бензина с воздухом. Образовавшаяся горючая смесь через впускной трубопровод и впускные кла­паны поступает в цилиндры двигателя. Газы, образовавшиеся: после быстрого сгорания рабочей смеси в цилиндре, расширяются, давят на днище поршня, и поршень опускается, совершая рабочий ход. После рабочего хода отработавшие газы последовательно проходят выпускные клапаны и выпускные трубы 17, при­емные трубы глушителя 16, глушитель 75, выпускную трубу глу­шителя 13 и выбрасываются в атмосферу.

Рис.4 Схема питания карбюраторного двигателя:

1 – канал подвода воздуха к воздухоочистителю; 2 – воздухоочиститель; 3 – карбюратор; 4 – рукоятка ручного управления воздушной заслонкой; 5 – рукоятка ручного управления дроссельными заслонками; 6 -0 педаль подачи топлива; 7 – топливопровод; 8 – топливный бак; 9 – датчик указателя уровня топлива; 10 – указатель уровня топлива; 11 – кран; 12 – пробка горловины топливного бака; 13 – выпускная труба глушителя; 14 – фильтр-отстойник; 15 – глушитель; 16 – приемные трубы глушителя; 17 – выпускной трубопровод; 18 – топливный насос; — неочищенный воздух; — отработавшие газы;

Топливный насос

Для принудительной подачи топлива к кар­бюратору служит топливный насос. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410 топливный насос приводится в действие от эксцент­рика распределительного вала через штангу, на карбюраторных двигателях автомобилей ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-3307 и ИЖ-2126 «Ода» — непосредственно от эксцентрика, на двигателях ВАЗ — эксцентриком вала привода смазочного насоса и распределителя зажигания. Наибольшее распространение получили мембранные насосы, отличающиеся хорошей работоспособностью.

Насос Б-10 карбюраторных двигателей автомобилей ЗИЛ (рис. 5, а) состоит из трех основных частей: корпуса 2, клапанной головки 7 и крышки 10. В корпусе насоса установлены коромыс­ло 17, нагнетательная пружина 4 ивалик 14 рычага 1 механизма ручной подкачки топлива. В клапанной головке 7 встроены три выпускных клапана 13 и три впускных клапана 8, над которыми расположен сетчатый фильтр 9. Крышка 10 имеет перегородку 11, разделяющую впускную А и нагнетательную Б полости насоса. Между клапанной головкой 7 и корпусом 2 зажата многослойная лакотканевая мембрана 6, закрепленная на штоке 5, нижний ко­нец которого через шайбу соединен с внутренним вильчатым пле­чом коромысла 17, а его наружное плечо пружиной 15 постоянно прижимается к штанге 18 привода насоса.

Работает насос следующим образом

При набегании выступа эксцентрика 19 на штангу 18 коромысло 17, поворачиваясь на оси 16, своим вильчатым плечом опускает шток с мембраной вниз, преодолевая сопротивление пружины 4. При этом в полости над мембраной создается разрежение, под действием которого откры­ваются впускные клапаны 8, и топливо из бака поступает во впуск­ную полость А крышки 10, откуда, пройдя сетчатый фильтр 9, заполняет пространство над мембраной. При сбегании выступа эксцентрика 19 из-под штанги 18 под действием пружины 4 шток 5 вместе с мембраной поднимается вверх, при этом под давлением топлива, находящегося над мембраной, впускные клапаны 8 за­крываются, а выпускные 13 открываются, и топливо подается в нагнетательную полость Б, из которой оно через отверстие шту­цера 12 поступает по топливопроводу к карбюратору.

Pис. 5 Мембранный топливный насос: а – разрез насоса; б – механизм ручной подкачки

 

В том случае, если расход топлива через дозирующие системы

карбюратора мал и запорный клапан поплавковой камеры закрыт, насос работает вхолостую. Это объясняется тем, что топливо, находящееся над мембраной, не позволяет ей перемещаться вверх, при этом пружина 4 сжата, а шток 5 находится в нижнем положении, что позволяет вильчатому плечу коромысла свободно качаться до тех пор, пока не откроется запорный клапан поплавковой камеры карбюратора. При ремонтно-регулировочных работах для заполнения поплавковой камеры топливом служит механизм ручной подкачки (рис. 5, б).

Валик 14 пазом, соединенным с коромыслом 17, действует на его вильчатый конец, обеспечивая перемещение штока и мембраны не под действием эксцентрика, а вручную — рычагом 1.Для контроля герметичности мембраны и вентиляции корпуса служит отверстие 5 (см. рис. 5 а). Воздушные фильтры.

Двигатели за один час работы потребляют от 200 до 350 м³ воздуха. В воздухе содержится большое количество пыли. Если эта пыль попадет вдвигатель, то в цилиндрах она смешается с маслом и превратится в абразивную смесь, которая вызовет интенсивный износ цилиндропоршневой группы, а также клапанного механиз­ма. Пыль, проникающая в карбюратор, может привести к засорению жиклеров изменению качества горючей смеси, падению мощности и экономичности двигателя.

Для очистки воздуха применяются воздушные фильтры. На двигателях легковых автомобилей в основном применяются воздуш­ные фильтры с сухим фильтрующим элементом, а на двигателях грузовых автомобилей чаще устанавливаются инерционно-масляные воздушные фильтры.

К воздушным фильтрам предъявляют следующие требования:

 эффективность очистки воздуха от пыли;

— малое гидравлическое сопротивление;

— необходимая пылеемкость;

— надежность в работе и удобство в обслуживании;

— технологичность конструкции.

Воздушные фильтры очищают воздух на 95…96%, благодаря чему в условиях значительной запыленности износ деталей сни­жается в 1,5 — 2 раза.

Рис. 6. Сухой воздушный фильтр:

1 – кронштейн крепления корпуса фильтра; 2 — корпус фильтра; 3 — кронштейн крепления крышки; 4 — фильтрующий элемент; 5 — стрелка установки крышки; 6 — крыша; 7 — гайка крепления крышки;8 -шайба; 9 — верхний вытяжной шланг вентиляции картера; 10 — воздухозаборник; 11 — гофрированный шланг подогретого воздуха:12 – рычажок заслонки воздухозаборнтка; 13 – патрубок верхнего вытяжного шланга

Сухие воздушные фильтры.Сухие фильтры состоят из корпуса 2 (рис. 6), который крепится на карбюраторе при помощи крон­штейна 1. Корпус закрывается крышкой 6, закрепляемой на крон­штейне 3. В корпусе установлен бумажный фильтрующий элемент 4. Крышка крепится через шайбу 8 гайкой 7. Для вентиляции карте­ра двигателя на крышке имеется патрубок с закрепленным на нем шлангом 9. Воздух в корпус фильтра 2 поступает через воздухоза­борник 10. Для забора подогретого воздуха имеется гофрирован­ный шланг 11 и рычажок заслонки воздухозаборника 12. Шланг 9 соединяется с патрубком 13.

Воздух через воздухозаборник поступает внутрь корпуса и про­ходит через поры фильтрующего элемента; при этом механичес­кие частицы оседают на

поверхности фильтрующего элемента 4. Очищенный воздух поступает в смесительные камеры карбюрато­ра. В холодное время года для лучшего испарения бензина необхо­димо забирать уже нагретый воздух. Для этого рычажок 12 следует повернуть, перекрыв заслонкой доступ холодного воздуха, а через гофрированный шланг будет поступать прогретый воздух.

Инерционно-масляные воздушные фильтры.Эти фильтры (рис. 7) состоят из корпуса 16, крышки 12 и фильтрующего элемента 6, вокруг которого имеется кольцевая щель 14. В корпусе устроена масляная ванна 2, заполненная отработанным моторным маслом.

Рис. 7. Инерционно-масляные воздушные фильтры:

А – двигатели автомобиля ЗИЛ; б – дизеля; I. II – переходники; 2 – масляная ванна; 3 – отражатель; 4, 5, 10, 19, 20 – уплотнительные прокладки; 6 – фильтрующий элемент; 7 – стяжной винт; 8 – гайка-барашек; 9 – винт с барашком; 12 – крышка; 13 – патрубок отбора воздуха в компрессор; 14 – кольцевое окно; 16 – корпус фильтра; 17 – полость; 18 – корпус глушителя

Прежде чём поступить в патрубок карбюратора, воздух должен пройти через щель между корпусом и крышкой или через прием­ное окно по кольцевой щели 14 до нижнего края корпуса фильт­рующего элемента 6, в полости 17 повернуть на 180° и идти вверх через элемент 6. Пройдя сквозь фильтрующий элемент, воздух вновь поворачивает на 180° и направляется в смесительные камеры кар­бюратора. Когда воздух доходит до нижнего края фильтрующего элемента и резко изменяет направление своего движения, механи­ческие частицы из-за инерции не успевают развернуться, ударя­ются о поверхность масла и прилипают к нему. Поток воздуха, резко изменив направление движения, срывает с поверхности масла мельчайшие капельки и вместе с мелкой пылью поступает в фильтрующий элемент. Мелкие частицы пыли прилипают к нитям фильтрующего элемента, задерживаются так же и капельки масла.

По мере накопления масло стекает обратно в масляную ванну, смывая на своем пути пыль с фильтрующего элемента 6 и отражателя 3.

В летнее время воздух поступает в воздушный фильтр непо­средственно из атмосферы, а в холодное время года — подогретый из пространства под капотом двигателя. Для этого горловина воз­душного фильтра у двигателей автомобилей ЗИЛ имеет гофриро­ванный патрубок, прижатый к воздуховоду.

Регулируется поток воздуха к фильтру при помощи заслонки. Если заслонка опущена, то воздух забирается из атмосферы, а если при помощи ручки поднять заслонку, то воздух будет поступать в фильтр уже подогретый работающим двигателем. Заслонка удер­живается в нужном положении пружиной.

У двигателей с большим потреблением воздуха корпус фильтра помещается внутри корпуса глушителя системы впуска 18.

Топливные фильтры

В топливе могут содержаться различные механические примеси и вода. Количество их в бензине зависит от условий транспорти­ровки, хранения и заправки. Наличие механических примесей в бензине недопустимо, так как их

частицы загрязняют жиклеры карбюратора, что приводит к ухудшению качества приготовляе­мой горючей смеси, уменьшению мощности двигателя и сниже­нию экономичности. Накопление воды в поплавковой камере кар­бюратора может привести к тому, что вместо бензина в смеситель­ные камеры карбюратора начнет поступать вода, и двигатель оста­новится (заглохнет).

Топливный фильтр-отстойник.Для грубой первоначальной очистки бензина от механических примесей и воды служат топливные фильтры-отстойники

(рис. 8, а).

Фильтр-отстойник состоит из корпуса, в котором имеется стержень для соединения корпуса с крышкой 3 при помощи стяжного болта. На стержень надет фильтрующий элемент 5, прижимаемый к крышке 3 пружиной. Для слива отстоя в стержне выполнены радиальные и выходные отверстия, закрываемые пробкой 7. Фильтрующий элемент состоит из фильтрующих пластин 9, сверху закрытых корпусом элемента, а снизу — опорной шайбой. Собирается фильтрующий элемент на две стойки. Фильтрующие пластины и корпус элемента имеют отверстия, образующие каналы прохода отфильтрованного топлива 8. Снизу эти каналы закрыты опорной шайбой.

Рис. 8. Топливные фильтры;

а – грубой очистки; б и в – тонкой очистки: I, II — корпус; 2, 4, 10, 12 — каналы;3 – крьппки; 5, 13 — фильтрующие элементы; 6 — выступы; 7 – пробка; 8 — каналы; .9 — фильтрующие пластины; 14 — отстойник; 15 — держатель; 16 — гайка-барашек.

На фильтрующих пластинах имеются, выступы 6, предотвращающие плотное прилегание пластин друг к другу. Топливо поступает внутрь фильтра через отверстие 4, к которому подсоединен штуцер трубки подачи топлива из топ­ливного бака. Отфильтрованное топливо отводится через отвер­стие 2.

Работает фильтр-отстойник следующим образом. Топливо по­ступает в фильтр под действием разрежения, создаваемого топ­ливным насосом. Если в топливе присутствует вода, то она опус­кается на дно, так как имеет больший удельный вес, чем бензин. Бензин проходит в щели между фильтрующими пластинами сна­ружи и изнутри элемента. Механические частицы, более крупные, чем щели, задерживаются, а очищенный бензин поступает в бензиновый насос. Для выпуска отстоя служит пробка 7 сливного от­верстия. Зазор между фильтрующими пластинами составляет 0,05 мм.

Фильтр тонкой очистки топлива.Мелкие механические части­цы могут пройти через фильтрующий элемент фильтра-отстойни­ка и через сетчатый фильтр впускного канала насоса. Для очистки топлива от мельчайших механических примесей служит фильтр тонкой очистки.

Фильтр состоит из корпуса 11 (рис. 8, б и в)и стакана-от­стойника 14, соединенных друг с другом при помощи коромысла, держателя 15 и гайки-барашка 16. Между корпусом и отстойни­ком помещена прокладка для предотвращения вытекания топли­ва. Фильтрующий элемент 13 может изготавливаться в виде стака­на из пористой керамики. Применяются также сетчатые фильтру­ющие элементы, в которых на перфорированный алюминиевый стакан наматывается латунная сетка и закрепляется пружиной. В последнее время применяют фильтрующие элементы из пористой бумаги.

Топливные баки

На автомобиле могут устанавливаться по одному, два и более топливных

баков. Емкость баков должна обеспечивать пробег ав­томобиля не менее 400…600 км. На большинстве автомобилей топливные баки стальные, штампованные. Состоят они из двух сварных половин, внутренняя поверхность которых освинцова­на. Топливные баки грузовых автомобилей имеют внутри перего­родки, уменьшающие плескание бензина на плохих дорогах. Это, во-первых, предохраняет стенки бака от гидравлических ударов и разрушения и, во-вторых, предотвращает межмолекулярное тре­ние при плескании бензина, приводящее к накоплению электри­чества и способное вызвать искровой разряд и взрыв топливного бака.

Топливные баки у легковых автомобилей устанавливают в ба­гажнике или под кузовом автомобиля. У грузовых автомобилей топливные баки устанавливают слева под кузовом или под каби­ной водителя. Если число баков более одного, то они могут уста­навливаться не только слева, но и справа под кузовом. На некото­рых моделях автомобиля «ГАЗель» топливные баки изготавливают из пластмассы.

Баки крепят к кронштейнам стальными лентами 4 (рис. 9), под которые подкладывают прокладки 3 и 5. Для слива отстоя имеются отверстия, закрываемые пробками 1 с прокладками 2. На баке устанавливается датчик указателя уровня топлива 13, а также трубки для забора топлива из бака и для возврата части топлива из карбюратора в бак. На трубке для забора топлива имеется сетча­тый фильтр 10.

Для заправки топливом топливный бак имеет заливную горло­вину. На грузовых автомобилях для облегчения заправки в горло­вине может устанавливаться выдвижная горловина с сетчатым фильтром.

Заливные горловины топливных баков грузовых автомобилей закрываются пробками с паровым и воздушным клапанами для поддержания внутри бака атмосферного давления.

При уменьшении количества бензина в баке может появиться разрежение, что приводит к перебоям в работе двигателя. При по­нижении давления внутри бака на 2…4 кПа ниже атмосферного открывается впускной воздушный клапан, и в бак поступает ат­мосферный воздух через отверстие в крышке.

Рис.9. Топливный бак:

1 – сливная пробка; 2 – прокладка сливной пробки; 3, 5, 14 – прокладки; 4 – лента; 6 – кронщтейн крепления бака к раме; 7 – фланец забора и слива топлива с фильтром; 8 – пружина; 9, 11 – фланцы; 10 – фильтр; 12 – штифт; 13 – датчик электрического указателя уровня топлива

При работе автомобиля в жаркое время года происходит интенсивное испарение бензина, и давление в баке повышается. Для предотвращения избыточного давления служит выпускной паровой клапан. Если давление внутри бака превысит атмо­сферное и достигнет 110…118 кПа, выпускной клапан откроет­ся, сжимая пружину, и выпустит часть паров бензина в атмо­сферу.

Заливные горловины топливных баков легковых автомобилей,
как правило, закрываются глухими резьбовыми пробками. Карбюраторы большинства легковых автомобилей имеют патрубки слива излишков топлива в топливные баки. Через эти трубки поддерживается атмосферное давление в баках.

Автомобили ВАЗ-2110, -2111, -2112 и некоторые другие имеют неразборный сепаратор, соединенный шлангом с баком. При по­вышении давления за счет испарения бензина пары по шлангу поступают в сепаратор, конденсируются и возвращаются обратно в топливный бак.

Пробки могут иметь цепочку, предохраняющую от утери.

Впускные и выпускные трубопроводы

Впускные трубопроводы служат для подвода горючей смеси в цилиндры двигателя, а выпускные — для отвода отработавших га­зов из цилиндров.

Впускные трубопроводы у двигателей с V-образным расположе­нием цилиндров располагаются в развале между цилиндрами и имеют сложную форму. Трубопроводы должны оказывать мини­мальное сопротивление перемещению газов, так как это необхо­димо для лучшего наполнения цилиндров двигателя.

У всех карбюраторных двигателей впускные трубопроводы имеют устройства для подогрева горючей смеси. Для этой цели каналы, по которым горючая смесь подается в цилиндры двигателя, омы­ваются горячей водой. При работающем двигателе горячая вода подогревает трубопровод, а вместе с ним и горючую смесь, улуч­шая испарение бензина.

Устройство для подогрева горючей смеси включает в себя заслонку 8 (рис. 10), на наружном конце оси которой установлен сектор 6 с надписями «Зима» и «Лето». Сектор удерживается в нужном положе­нии при помощи стопорной шпильки и гайки 7. Когда температура наружного воздуха поднимется выше

5⁰ С, заслонку нужно повернуть в положение «Лето». При этом она занимает горизонтальное поло­жение, и отработавшие газы напрямую выходят в глушитель, меньше соприкасаясь со стенкой впускной трубы и меньше подогревая горю­чую смесь. Зимой при эксплуатации заслонку поворачивают в поло­жение «Зима», и она перегораживает выпускной трубопровод. Отра­ботавшим газам приходится огибать заслонку сверху, соприкасаясь со стенкой впускной трубы и более интенсивно ее нагревать.

Рис.10 Элементы системы впуска и выпуска отработавших газов и подогрева горючей смеси:

а – впускной и выпускной трубопроводы (двигатель автомобиля ГАЗ – 3102 «Волга»); б и в – положение заслонки, соответствующие наименьшему и наибольшему подогреву смеси; г – глушитель шума системы выпуска; 1 – впускной трубопровод; 2 – прилив для установки карбюратора; 3 – отверстие для штуцера трубопровода вакуумного усилителя тормозных механизмов; 4 – прокладка; 5 – выпускной трубопровод; 6 – сектор регулировки подогрева; 7 – стопорная шпилька и гайка; 8 – заслонка; 9, 14 – днища глушителя; 10 – корпус; 11 – перегородка; 12 – камера; 13 – внутренняя труба; 15 – выпускная труба; 16 – патрубки передней стенки глушителя; 17 – приемные трубы глушителя.

Подогрев горючей смеси необходим потому, что смесь, поступа­ющая из карбюратора во впускной трубопровод, содержит значи­тельную часть топлива в виде капелек. Они оседают на стенках впуск­ного трубопровода, образуя сплошную топливную пленку. Топлив­ная пленка поступает в цилиндр неравномерно, что приводит к из­менению состава горючей смеси и ухудшению работы двигателя.

Однако излишний перегрев горючей смеси тоже вреден, так как при сильном расширении смеси весовой заряд цилиндров уменьшается, что приводит к потери мощности.

Выпускные трубопроводы отливаются из чугуна, у V-образныхдвигателей для каждого ряда цилиндров отдельно. У рядных двигателей в выпускном трубопроводе установлена заслонка для регулировки степени подогрева горючей смеси.