Система питания бензиновых двигателей

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 

Тема занятия «Система питания бензиновых двигателей»

Рассматриваемые вопросы:

Виды систем питания и их основные функции.

Понятие о качестве горючей смеси

Режимы работы двигателя.

Назначение системы питания двигателя воздухом.

Общее устройство системы питания двигателя воздухом

Классификация систем питания двигателя воздухом

КОНСПЕКТ

ВИДЫ СИСТЕМ ПИТАНИЯ И ИХ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ.

Движение современного автомобиля протекает в сложной дорожной обстановке, что обуславливают широкий диапазон изменения режимов работы автомобильного двигателя. Для работы двигателя внутреннего сгорания необходима смесь топлива с воздухом, так как сгорание топлива может протекать только в присутствии окислителя, в качестве которого используется кислород, находящийся в воздухе.

Для достижения полного сгорания топлива в цилиндрах необходимо обеспечить получение горючей смеси требуемого состава, и это обеспечивается системой питания двигателя.

Система питания выполняет функции:

хранения, очистки и подача топлива;

очистки и подачи воздуха;

приготовления и подачи специальной горючей смеси в цилиндры двигателя;

удаления продуктов горения из цилиндров двигателя.

Всю систему питания по функциональному назначению можно разделить на три составляющих:

система питания топливом;

система питания воздухом;

система удаления отработавших газов.

В зависимости от типа применяемого топлива, способа смесеобразования и воспламенения горючей смеси различают следующие виды систем питания топливом:

• карбюраторную; дизельную; с принудительным впрыском топлива (инжектор); на газообразном топливе (газобаллонное оборудование (ГБО)).

​​​​​​​ ПОНЯТИЕ О КАЧЕСТВЕ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ

В среднем для полного сгорания 1 кг топлива требуется 14,7 кг воздуха.

В соответствии с режимом работы двигателя должен изменяться и состав горючей смеси.

Качественным показателем состава горючей смеси является коэффициент избытка воздуха

коэффициентом избытка воздуха называют – отношение количества воздуха, поступившего в двигатель, к количеству воздуха, которое теоретически необходимо для полного сгорания топлива, и обозначают “α”.

α = 1 — теоретическая, идеальная, стехиометрическая горючая смесь;

Режим работы двигателя на идеальной смеси имеет удовлетворительные показатели по экономичности и развиваемой мощности. Незначительное увеличение количества воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с его нормальным содержанием (но не более 17 кг) приводит к обеднению смеси. На обеднённой смеси двигатель работает в наиболее экономичном режиме, т.е. расход топлива на единицу развиваемой мощности минимален. Полную мощность на такой смеси двигатель не разовьёт. При избытке воздуха (17 кг и более) образуется бедная смесь. Двигатель на такой смеси работает неустойчиво, при этом расход топлива на единицу вырабатываемой мощности возрастает. На смеси переобеднённой, содержащей более 19 кг воздуха на 1 кг топлива, работа двигателя невозможна, так как смесь не воспламеняется от искры. Небольшой недостаток воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с нормальным (от 15 до 13 кг) способствует образованию обогащённой смеси. Такая смесь позволяет двигателю развивать максимальную мощность при несколько повышенном расходе топлива. Если воздуха в смеси меньше 13 кг на 1 кг топлива, смесь богатая. Из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель на богатой смеси работает в неэкономичном режиме, с перебоями и при этом не развивает полной мощности. Переобогащённая смесь, содержащая менее 5 кг воздуха на 1 кг топлива, не воспламеняется — работа двигателя на ней невозможна.

РАБОТА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ НА 5 РЕЖИМАХ:

ПУСК ДВИГАТЕЛЯ

РАБОТА НА ХОЛОСТОМ ХОДУ

РЕЖИМ ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗОК

РЕЖИМ ПОЛНОЙ НАГРУЗКИ

РЕЖИМ РЕЗКОГО УВЕЛИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ

ПРИ ПУСКЕ ХОЛОДНОГО двигателя часть распыляемого топлива оседает на стенках впускного трубопровода, а часть испарившегося топлива, попав в цилиндры, конденсируется на стенках. К тому же при низкой температуре воздуха смесеобразование ухудшается, т. к. замедляется испарение бензина. Поэтому для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы карбюратор приготовил переобогащённую топливовоздушную смесь.

НА ХОЛОСТОМ ХОДУ частота вращения коленчатого вала двигателя невелика, а дроссельные заслонки карбюратора почти полностью закрыты. Из-за этого вентиляция цилиндров не столь эффективна, по сравнению с работой на средней и высокой частотах вращения коленчатого вала и мало количество горючей смеси, поступающей в двигатель. В рабочей смеси содержится большое количество отработавших (остаточных) газов. Поэтому для устойчивой работы двигателя на холостом ходу необходима обогащённая смесь.

НА РЕЖИМЕ ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗОК от двигателя не требуется полная мощность. Дроссельные заслонки открыты не полностью, но вентиляция цилиндров хорошая. Поэтому на этом режиме достаточно обеднённой горючей смеси. Соотношение развиваемой двигателем мощности к количеству потребляемого топлива позволяет считать режим частичных нагрузок самым экономичным.

НА РЕЖИМЕ ПОЛНОЙ НАГРУЗКИ от двигателя требуется максимальная или близкая к максимальной мощность. Двигатель при этом работает на высоких оборотах, а дроссельные заслонки полностью (или почти полностью) открыты. Для этого режима требуется обогащённая смесь, обладающая повышенной скоростью сгорания.

ПРИ РАБОТЕ ДВИГАТЕЛЯ В РЕЖИМЕ РЕЗКОГО УВЕЛИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ, например, при разгоне автомобиля, необходима обогащённая смесь. Но поскольку процесс смесеобразования обладает некоторой инертностью, чтобы предотвратить возникновение «провала» при наборе скорости, требуется дополнительное кратковременное обогащение горючей смеси. Для этого дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в смесительную камеру карбюратора.

НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВОЗДУХОМ.

Система питания воздухом служит для очистки его от пыли и подвода к цилиндрам двигателя.

Основная функция рассматриваемой системы – очистка воздуха от пыли, поскольку, попадая в цилиндр двигателя, её частицы вызывают интенсивное абразивное изнашивание деталей кривошипно-шатунного механизма, в основном стенок цилиндров, поршневых колец, шеек и подшипников коленчатого вала. Износ приводит к снижению мощности двигателя, сокращению срока его службы, увеличению расхода топлива и смазочного масла. Если воздух, поступающий в цилиндры, не очищать, то срок службы двигателя резко уменьшается. Например, при движении по просёлку гусеничной машины без воздухоочистителя выход из строя двигателя происходит после 15… 20 ч работы.

Требования, предъявляемые к воздухоочистителям:

высокая степень очистки воздуха;

малое сопротивление воздушному потоку, чтобы не снизить качество наполнения цилиндров; простота конструкции и технического обслуживания.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВОЗДУХОМ

В систему питания воздухом входят: воздухозаборник; корпус воздушного фильтра с фильтрующим элементом; воздуховод и впускной коллектор, по которому очищенный воздух поступает из воздухоочистителя к цилиндрам двигателя. В некоторых случаях система питания может включать в себя устройства отсоса пыли из пылесборников воздухоочистителей.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВОЗДУХОМ

Очистка воздуха может быть осуществлена фильтрацией, инерционным или контактным способом.

При фильтрации загрязнённый воздух проходит через специальный фильтрующий элемент, чаще всего выполненный из пористой бумаги или ткани.

При инерционном способе очистки движущийся с большой скоростью под действием разрежения в цилиндрах воздух резко изменяет направление движения. Возникающие при этом инерционные центробежные силы отбрасывают тяжёлые механические примеси и частицы пыли к стенкам корпуса фильтра, где улавливаются и отделяются от воздушного потока.

Контактный способ очистки воздуха заключается в улавливании механических частиц липким веществом, покрывающем элементы фильтра, через который прогоняется воздушный поток. В качестве такого липкого вещества чаще всего применяется моторное масло.

Иногда в воздухоочистителях используется комбинированный многоступенчатый способ очистки.