ТИПАЖ 8 Система питания двигателей

Одним из важнейших достоинств двигателя внутреннего сгорания является то, что автомобиль на одной заправке топливом может проехать 500 - 600 и более километров. Это расстояние называется запасом хода автомобиля. Конечно, максимальный пробег машины «на одном баке» зависит от многих факторов, но основным из них является именно правильная работа системы питания двигателя.

Система питания двигателя предназначена для хранения, очистки и подачи топлива, очистки воздуха, приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. На различных режимах работы двигателя количество и качество горючей смеси должно быть различным, и это тоже обеспечивается системой питания.

Поскольку в этой книге мы с вами рассматриваем работу карбюраторного бензинового двигателя, то в дальнейшем, под топливом будет подразумеваться именно бензин.

ТИПАЖ 8 Система питания двигателей - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 13 Схема расположения элементов системы питания

1 - заливная горловина с пробкой; 2 - топливный бак; 3 - датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 - топливозаборник с фильтром; 5 - топливопроводы; 6 - фильтр тонкой очистки топлива; 7 - топливный насос; 8 - поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 - воздушный фильтр; 10 - смесительная камера карабюратора; 11 - впускной клапан; 12 - впускной трубопровод; 13 - камера сгорания

Система питания (рис. 13) состоит из: топливного бака,

топливопроводов, фильтров очистки топлива,

топливного насоса, воздушного фильтра, карбюратора.

Топливный бак - это емкость для хранения топлива. Обычно он размещается в задней, более безопасной части автомобиля. От топливного бака к карбюратору бензин поступает по топливопроводам, которые тянутся вдоль всего автомобиля, как правило, под днищем кузова.

У рачительного водителя первая ступень очистки бензина происходит при заливке его в топливный бак. Для этого в заливной горловине бака следует установить сетчатый или какой-либо другой фильтр. К сожалению, в нашем бензине содержится много примесей. Не говоря уже о простой воде, там еще присутствуют твердые частицы и вязкие компоненты, которые все вместе могут легко вывести систему питания из строя.

Если вспомнить слова известного юмориста, то «старые колготки, много на что могут сгодиться». Но грязь и воду от бензина - они очень хорошо отделяют! И пусть завидует «загнивающий запад» нашей смекалке!

Вторая ступень очистки топлива - сетка на топливозаборнике внутри бака. Она не дает возможности оставшимся после «колготок» примесям и воде, попасть в систему питания двигателя.

Наличие и количество бензина в баке водитель может контролировать по показаниям указателя уровня топлива, расположенного на щитке приборов (см. рис. 63). Емкость топливного бака среднестатистического легкового автомобиля обычно составляет 40 - 50 литров. Когда же уровень бензина в баке уменьшается до 5 - 9 литров, на щитке приборов загорается соответствующая желтая (или красная) лампочка - лампа резерва. Это сигнал водителю о том, что пора подумать о заправке.

Топливный фильтр (как правило, устанавливается самостоятельно) - следующий, третий этап очистки топлива. Фильтр располагается в моторном отсеке и предназначен для тонкой очистки бензина, поступающего к топливному насосу (возможна установка фильтра и после насоса). Обычно применяется одноразовый фильтр, при загрязнении которого требуется его замена.

Топливный насос - предназначен для принудительной подачи топлива из бака в карбюратор. Насос состоит из (рис. 14): корпуса, диафрагмы с пружиной и механизмом привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов. В нем также находится сетчатый фильтр для очередной - четвертой ступени очистки бензина.

ТИПАЖ 8 Система питания двигателей - №2 - открытая онлайн библиотека

Рис. 14 Схема работы топливного насоса

а) всасывание топлива, б) нагнетание топлива

1 - нагнетательный патрубок; 2 - стяжной болт; 3 - крышка; 4 - всасывающий патрубок; 5 - впускной клапан с пружиной; 6 - корпус; 7 - диафрагма насоса; 8 - рычаг ручной подкачки; 9 - тяга; 10 - рычаг механической подкачки; 11 - пружина; 12 - шток; 13 - эксцентрик; 14 - нагнетательный клапан с пружиной; 15 - фильтр для очистки топлива

Топливный насос приводится в действие от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). При вращении вышеуказанных валов, имеющийся на них эксцентрик набегает на шток привода топливного насоса. Шток начинает давить на рычаг, а тот, в свою очередь, заставляет диафрагму опускаться вниз. Над ней создается разряжение и впускной клапан, преодолевая усилие пружины, открывается. Порция топлива из бака засасывается в пространство над диафрагмой.

При сбегании эксцентрика со штока, диафрагма освобождается от воздействия рычага и, за счет жесткости пружины, поднимается вверх. Возникающее при этом давление закрывает впускной клапан и открывает нагнетательный. Бензин над диафрагмой отправляется к карбюратору. При очередном набегании эксцентрика на шток, бензин всасывается и процесс повторяется.

Обратите внимание на то, что подача бензина в карбюратор происходит только за счет усилия пружины, которая поднимает диафрагму. А это означает, что когда поплавковая камера карбюратора будет заполнена и игольчатый клапан (см. рис. 16) перекроет путь бензину, диафрагма топливного насоса останется в нижнем положении. И до тех пор, пока двигатель не израсходует часть топлива из карбюратора, пружина будет не в состоянии «вытолкнуть» из насоса очередную порцию бензина.

Так как топливный бак расположен ниже карбюратора, то возникает необходимость в принудительной подаче бензина. Если предположить, что бак находится на крыше автомобиля, то потребность в насосе отпадает. В этом случае бензин будет поступать в карбюратор самотеком, что и используют некоторые водители в «безвыходной» ситуации при отказе насоса в работе. Закрепив канистру с бензином в положении, явно выше карбюратора и соединив их между собой (не забывая правил противопожарной безопасности), можно продолжить поездку.

Воздушный фильтр (рис. 15) - необходим для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Фильтр устанавливается на верхней части воздушной горловины карбюратора.

Рис. 15 Воздушный фильтр

1 - крышка; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4 - воздухозаборник

Учтите, при загрязнении фильтра возрастает сопротивление движению воздуха, что может привести к повышенному расходу топлива, так как горючая смесь будет слишком обогащаться бензином. А чем это грозит кроме финансовых затрат, вы узнаете чуть позднее.

Карбюратор предназначен для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. В зависимости от режимов работы двигателя карбюратор меняет качество (соотношение бензина и воздуха) и количество этой смеси.

Карбюратор – это один из самых сложных устройств автомобиля. Он состоит из множества деталей и имеет несколько систем, которые принимают участие в приготовлении горючей смеси, обеспечивая бесперебойную работу двигателя. Давайте разберемся с устройством и принципом работы карбюратора на несколько упрощенной схеме.

ТИПАЖ 8 Система питания двигателей - №3 - открытая онлайн библиотека

Рис. 16. Схема работы простейшего карбюратора

1 - топливная трубка; 2 - поплавок с игольчатым клапаном; 3 - топливный жиклер; 4 - распылитель; 5 - корпус карабюратора; 6 - воздушная заслонка; 7 - диффузор; 8 - дроссельная заслонка

Простейший карбюратор (рис. 16) состоит из:

поплавковой камеры, поплавка с игольчатым запорным клапаном, распылителя, смесительной камеры,

диффузора, воздушной и дроссельной заслонок,

топливных и воздушных каналов с жиклерами.

ТИПАЖ 9. Системы охлаждения и смазки двигателей.Система охлаждения двигателя - жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Система заполняется охлаждающей жидкостью Тосол Д-40 водным раствором антифриза Тосол-А (концентрированный этиленгликоль с антикоррозионными и антивспенивающими присадками плотностью 1,078-1,085 г/см2).

В систему охлаждения заправляется 10,7 л, включая систему отопления салона кузова. Уровень жидкости в расширительном бачке должен быть на 3-4 см выше метки "MIN", проверяется на холодном двигателе (при 15-20оС).

Для контроля температуры охлаждающей жидкости имеется датчик, установленный в головке цилиндров, и указатель на щитке приборов.

Система охлаждения включает: насос 20 охлаждающей жидкости, рубашки охлаждения блока и головки цилиндров, термостат 22, вентилятор, радиатор, расширительный бачок 4, трубопроводы и шланги.

При работе двигателя жидкость, нагретая в рубашках охлаждения, поступает через выпускной патрубок по шлангам 2 и 23 в радиатор или термостат в зависимости от положения клапанов термостата. Далее охлажденная жидкость всасывается насосом 20 и подается вновь в рубашки охлаждения.

Насос охлаждающей жидкости - центробежного типа, приводится в действие от шкива коленчатого вала клиновидным ремнем привода генератора.

Корпус 45 и крышка 38 насоса отлиты из алюминиевого сплава. В крышке в подшипнике 41, который стопорится винтом 43, установлен валик 44. Подшипник 41 двухрядный, неразборный, без внутренней обоймы. Подшипник заполнен смазкой Литол-24 при сборке и в дальнейшем не смазывается.

На валик с одной стороны напрессована чугунная крыльчатка 46, а с другой - ступица 42 шкива привода насоса. Торец крыльчатки, соприкасающийся с уплотнительным кольцом, закален токами высокой частоты на глубину 3 мм. Уплотнительное кольцо прижимается к крыльчатке пружиной сальника через резиновую манжету. Сальник 40 неразборный, состоит из наружной латунной обоймы, резиновой манжеты и пружины. Сальник запрессован в крышку 38 насоса. Насос приводится в действие клиновидным ремнем 18.

Вентилятор представляет собой шестилопастную крыльчатку 14, изготовленную из пластмассы, которая крепится болтами к ступице 42 шкива привода насоса. Лопасти вентилятора имеют переменный по радиусу угол установки и для уменьшения шума переменный шаг по ступице. Для лучшей эффективности работы вентилятор находится в кожухе 17, который крепится болтами к кронштейнам радиатора.

Радиатор и расширительный бачок. Радиатор разборный, с пластмассовыми бачками 11 и 13, с двумя рядами алюминиевых горизонтальных трубок и алюминиевыми охлаждающими пластинами. Сердцевина 12 радиатора уплотняется с бачками резиновыми прокладками. Для лучшей эффективности охлаждения жидкости в трубки устанавливаются турбулизаторы 15. Радиатор устанавливается на резиновые опоры 16 и крепится болтами к передку кузова. Заливная горловина радиатора закрывается пробкой 5 и соединяется шлангом с полупрозрачным пластмассовым расширительным бачком 4. Пробка радиатора имеет впускной 9 и выпускной 10 (паровой) клапаны, через которые радиатор соединяется с расширительным бачком. Впускной клапан 9 не прижат к прокладке (зазор 0,5-1,1 мм) и допускает впуск и выпуск охлаждающей жидкости в расширительный бачок при нагревании и охлаждении двигателя.

При закипании жидкости или резком увеличении температуры из-за небольшой пропускной способности впускной клапан не успевает выпустить жидкость в расширительный бачок и закрывается, разобщая систему охлаждения с расширительным бачком. При увеличении давления при нагревании до 50 кПа открывается выпускной клапан 10, и часть охлаждающей жидкости перепускается в расширительный бачок.

Термостат и работа системы охлаждения. Термостат системы охлаждения ускоряет прогрев двигателя и поддерживает необходимый тепловой режим работы двигателя. При оптимальном тепловом режиме температура охлаждающей жидкости должна быть в пределах 85-95оС. Величины температур, поддерживаемые термостатом, указываются на его донышке.

Термостат 22 состоит из корпуса и крышки, которые завальцованы вместе с седлом основного клапана 31. Термостат имеет три патрубка: входной патрубок для впуска охлаждающей жидкости от радиатора патрубок перепускного шланга 23 для перепуска жидкости из головки цилиндров в термостат и патрубок для подачи охлаждающей жидкости в насос 20.

Основной клапан 31 установлен на стакан термоэлемента, в котором завальцована резиновая вставка 29. В резиновой вставке находится стальной полированный поршень, закрепленный на неподвижном держателе. Между стенками и резиновой вставкой находится термочувствительный твердый наполнитель. Основной клапан 31 прижимается пружиной к седлу. На клапане закреплены две стойки, на которых установлен перепускной клапан 33, поджимаемый пружиной.

Термостат, в зависимости от температуры хлаждающей жидкости, автоматически включает или отключает радиатор системы хлаждения и перепускаем жидкость через радиатор или минуя его

На холодном двигателе при температуре охлаждающей жидкости ниже 80оС основной клапан закрыт, перепускной открыт. При этом жидкость циркулирует по шлангу 23 через перепускной клапан 33 в насос 20, минуя радиатор (по малому кругу). Этим обеспечивается быстрый прогрев двигателя.

Если температура жидкости повышается выше 94оС, твердый наполнитель термостата расширяется, сжимает резиновую вставку 29 и выдавливает поршень, перемещая основной клапан 31 до полного открытия. Перепускной клапан 33 полностью закрывается. Жидкость в этом случае циркулирует по большому кругу: из рубашек охлаждения по шлангу 2 в радиатор и далее по шлангу 19 через основной клапан термостата поступает в насос 20, которым вновь направляется в рубашки охлаждения двигателя.

В пределах температур 80-94оС клапаны термостата находятся в промежуточных положениях, и охлаждающая жидкость циркулирует как по малому, так и по большому кругам. Величина открытия основного клапана обеспечивает постепенное подмешивание охлажденной в радиаторе жидкости, чем достигается наилучший тепловой режим работы двигателя.

Система смазки предназначена для подачи масла к трущимся деталям, частичного их охлаждения и удаления продуктов износа.

В обыденной жизни необходимость применение масла понятна любой хозяйке - начиная от поджаривания картошки для любимого мужа, и заканчивая ликвидацией скрипа дверей в своей квартире. Ну, а в двигателе все намного сложнее.

ТИПАЖ 8 Система питания двигателей - №4 - открытая онлайн библиотека

Схема системы смазки двигателя

1 - канал подачи масла к газораспределительному механизму; 2 - главная масляная магистраль; 3 - канал подачи масла к подшипникам коленчатого вала; 4 - картер двигателя;

5 - фильтрующий элемент; 6 - корпус масляного фильтра;

7 - масляный насос; 8 - маслоприемник с сетчатым фильтром; 9 - поддон картера; 10 - пробка для слива масла

Система смазки состоит из:

поддона картера,

масляного насоса с маслоприемником,

масляного фильтра,

каналов для подачи масла под давлением, просверленных в блоке цилиндров, головке блока и в других деталях двигателя.

Поддон картера является резервуаром для хранения масла. Когда вы заливаете масло через маслозаливную горловину, оно проходит по пустотам внутри двигателя и опускается в поддон картера. Уровень, имеющегося в поддоне масла, можно измерить масляным щупом через отверстие в картере двигателя.

ТИПАЖ 8 Система питания двигателей - №5 - открытая онлайн библиотека Схема работы масляного насоса

1 - шестерни масляного насоса; 2 - редукционный клапан; 3 - пружина

Масляный насос под давлением подает масло (через фильтр и каналы) к трущимся деталям кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Насос состоит из двух шестерен и приводится в действие от коленчатого вала двигателя.При вращении шестеренок, зубья захватывают масло и нагнетают его в главную масляную магистраль.

Редукционный клапан служит для ограничения давления в системе масляных каналов двигателя. При избыточном давлении пружина сжимается, и часть масла поступает обратно.

Масляный фильтр служит для очистки проходящего через него масла от механических примесей. Он устанавливается сразу же после насоса и пропускает через себя все масло, которое поступает в масляную магистраль. Чаще всего фильтр имеет неразборную конструкцию и подлежит замене одновременно с плановой сменой масла в двигателе.

ТИПАЖ 8 Система питания двигателей - №6 - открытая онлайн библиотека Схема вентиляции картера двигателя

1 - корпус воздушного фильтра; 2 - фильтрующий элемент; 3 - всасывающий коллектор вентиляции картера; 4 - карбюратор; 5 - впускной трубопровод; 6 - впускной клапан; 7 - шланг вентиляции картера; 8 - маслоотделитель; 9 - сливная трубка маслоотделителя; 10 - картер двигателя; 11 - поддон карте

Вентиляция картера двигателя обеспечивает отсос из картера и отвод во впускной трубопровод паров бензина и выхлопных газов, которые попадают в нижнюю часть двигателя. Во время тактов сжатия и рабочего хода эти пары и газы частично прорываются по стенкам цилиндров в картер двигателя, разжижают масло и очень агрессивны по отношению к деталям кривошипно-шатунного механизма.

Вентиляция картера осуществляется принудительно за счет разряжения, которое возникает в воздушной горловине карбюратора при работе двигателя. Корпус воздушного фильтра соединяется с картером двигателя с помощью шланга, по которому картерные газы направляются сначала в карбюратор, а затем и в цилиндры на дожигание.

В двигателях внутреннего сгорания применяется комбинированная система смазки - под давлением и способом разбрызгивания. К наиболее нагруженным трущимся поверхностям масло подается под давлением, а остальные детали механизмов двигателя смазываются брызгами масла и масляным туманом.

К подшипникам коленчатого и распределительного валов масло подходит по каналам системы, конечно же, под давлением. Сделав свое дело, то есть, смазав, немного охладив и забрав с собой продукты износа, масло стекает обратно в поддон картера двигателя.

При вращении коленчатого вала, его кривошипы ударяют по поверхности масла в поддоне картера, при этом образуются масляные брызги и туман, которые попадают на зеркало цилиндров, поршень и поршневой палец. Все движущиеся детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов как бы купаются в масле. Этим достигается высокая износостойкость узлов современных двигателей.

ТИПАЖ 10. Системы зажигания.Система зажигания двигателей автомобилей – это сложная система устройств, каждое из которых выполняет свою функцию для обеспечения оптимального режима работы двигателя. В систему зажигания входят:

1. Аккумуляторные батареи и генератор, создающие в цепи ток низкого напряжения.

2. Катушка зажигания (преобразует ток низкого напряжения в импульсы тока высокого напряжения, создающее искровой разряд между электродами свечей зажигания).

3. Прерыватель.

Изначально функциональное развитие автомобилей было связано с системой зажигания от магнето, однако оно довольно скоро было вытеснено батарейной системой зажигания, которая применяется и на современных автомобилях. Работа двигателя внутреннего сгорания более экономична и менее токсична. Это оказывает влияние на конструкцию и схемное исполнение систем зажигания, не затрагивая основного принципа их действия - накопления энергии в магнитном или электрическом поле с последующим мгновенным выделением ее в искровом промежутке свечи в нужный момент такта сжатия в рабочем цилиндре и в соответствии с заданным порядком работы цилиндров двигателя. Батарейная электромеханическая система служит для выработки импульсов высокого напряжения, образующих искру между электродами свечей зажигания, синхронизации этих импульсов с фазой работы двигателя и распределения высоковольтных импульсов по цилиндрам двигателя в необходимой последовательности. Питание системы зажигания производится от внешнего источника электроэнергии. Работа системы зажигания заключается в следующем. При вращении кулачка распределителя контакты прерывателя 3 попеременно замыкаются и размыкаются. После их замыкания через первичную обмотку катушки зажигания 4 протекает ток, нарастающий от нуля по экспоненциальному закону. Этот ток определяется временем замкнутого состояния контактов и параметрами первичной цепи.

Неотъемлемой частью системы зажигания является катушка зажигания, представляющая собой трансформатор импульсов, оновная функция которой - генерация высоковольтного импульса на свече.