1.6. Система питания бензиновых двигателей

Назначение системы питания – очистка топлива и воздуха. Приготовление горючей смеси, подводе к цилиндрам двигателя и отвод из них отработавших газов.

В карбюраторном двигателе бензин засасывается насосом из бака и по топливопроводу подаётся через фильтр в карбюратор, где распыливается и смешивается с воздухом, поступающим через воздушный фильтр. Полученная смесь поступает в цилиндр.

Трудность образования бензовоздушной однородной смеси заключается в том, что соотношение объемов компонентов (полностью испаренного бензина и воздуха) составляет 1:50. При равных объемах смешиваемых компонентов, например воздуха и метана, для сжигания которого необходимо лишь в 9 раз больше количества воздуха по объему, получить однородную смесь легче.

В зависимости от типа двигателя различают внешнее смесеобразование следующих видов:

- карбюрацию,

- впрыск легкого топлива во впускной трубопровод, осуществленный либо непрерывной подачей топлива во впускной трубопровод перед цилиндром, либо порциями - когда открыт впускной клапан,

– форкамерно-факельное,

–газовое.

Карбюрацией называют процесс приготовления горючей смеси. Этот процесс включает в себя: движение воздуха через карбюратор и по впускному тракту, топлива по каналам в карбюраторе, топливные жиклеры (приспособления с отверстиями, дозирующими расход топлива), истечение топлива или смеси через распылители, распыливание топлива в воздушном потоке, испарение и перемешивание с воздухом. На карбюрацию влияют следующие факторы:

– время - на приготовление горючей смеси отводятся сотые доли секунды,

– температура смеси - при возрастании температуры смеси интенсивность испарения топлива увеличивается, что улучшает качество смесеобразования. Растет _i ,

– конструктивные схемы и качество обработки элементов системы и камеры сгорания определяют возможность равномерного распределения смеси и получения однородного состава по цилиндрам на разных режимах,

– качество топлива. Повышение содержание в бензине легких фракций обуславливает высокое содержание паров в смеси,

– режимы работы двигателя.

Основной причиной недостатков карбюраторных систем питания является то, что по впускному трубопроводу, соединяющему карбюратор и цилиндры, поступает уже приготовленная ТВС. Пока она поступит в цилиндры, ее состав изменится (за счет того, что часть бензина осядет на стенках впускного трубопровода). Поскольку в большинстве случаев длина впускных трубопроводов от карбюратора к цилиндрам разная, состав смеси в отдельных цилиндрах будет неодинаков. Устранить эту причину недостатков можно, если ТВС приготовлять непосредственно около каждого цилиндра. При отсутствии карбюратора впускной трубопровод можно оптимально сконструировать, благодаря чему достигается лучшее наполнение цилиндров, что приводит к более благоприятной характеристике крутящего момента двигателя.

Основные достоинства систем впрыскивания бензина:

- возможность точного дозирования топлива на всех эксплуатационных режимах работы двигателя;

- раздельное дозирование воздуха и топлива позволяет изменять качество топливовоздушной смеси при одной и той же подаче воздуха;

- хорошая приспособленность к включению в систему управления двигателя;

- повышение мощностных, экономических и экологических показателей двигателя.

Классифицировать системы впрыскивания бензина можно следующим образом:

- впрыскивание бензина во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр;

- при распределённом впрыскивании форсунки впрыскивают бензин в зону впускных клапанов каждого цилиндра, а при центральном работает одна форсунка, установленная на участке до разветвления впускного трубопровода по цилиндрам двигателя;

- при фазированном впрыскивании каждая форсунка впрыскивает топливо в строго определённый момент времени, согласованный с открытием впускных клапанов цилиндра. При не фазированном впрыскивании подача топлива в зону впускных клапанов осуществляется синхронно всеми форсунками.

Системы впрыскивания по сравнению с карбюраторной дороже и сложнее при производстве и в эксплуатации. Однако в настоящее время только они используются на современных двигателях с искровым зажиганием.

При впрыске бензина не требуется устанавливать диффузоры во впускном тракте, и поэтому гидравлическое сопротивление системы впуска значительно меньше, чем в случае применения карбюратора, что повышает наполнение цилиндра двигателя и его мощностные показатели. Этому способствует отсутствие необходимости подогрева впускного тракта.

В двигателях с впрыском бензина достигается большая однородность состава смеси в отдельных цилиндрах, вследствие более точной дозировки топлива, подаваемого в каждый цилиндр. Имеется возможность использования топлив с несколько меньшим (на 2…3 единицы) октановым числом, а также более тяжелых топлив (благодаря принудительному распыливанию). К достоинствам впрыска в цилиндр относятся независимость протекания процесса смесеобразования от положения двигателя, надежный и быстрый пуск при низких температурах.

При впрыске топлива в результате более равномерного по сравнению с карбюраторным смесеобразованием распределение состава смеси по цилиндрам уменьшается количество токсичных компонентов в ОГ.

Впрыскивающие топливные системы делятся:

– по месту подвода топлива,

– по способу подачи топлива (периодическое или непрерывное),

– по типу узлов, дозирующих топливо (плунжерными насосами, дозирующими распределителями клапанного типа или золотникового, дозирующими форсунками с электромагнитным или электронным управлением, с регулируемым давлением топлива), по способу регулирования количества смеси (пневматическим, механическим, электронным),

-по основным параметрам регулирования (разрежению во впускной системе, углу поворота дросселя, часовому расходу топлива),

-по величине давления впрыска (низкое 400…500 кПа, высокое 1000…1500 кПа). Одной из причин, ограничивающих широкое применение впрыска легкого топлива, является сложность регулирования его подачи в зависимости от режима работы двигателя. Впрыск топлива обеспечивается двумя системами:

– подачи топлива - в нее входят топливный насос, фильтры, редукционный клапан, форсунки, арматура;

- регулирования подачи топлива, к которой относятся устройства (механические или электронные), определяющие количество впрыскиваемого топлива за цикл или при непрерывном впрыске за единицу времени, такие как сигналы датчиков частоты вращения, разрежения на впуске, нагрузки, температуры и другие, которые обрабатываются в компьютере, определяющего режим впрыска и управления им.