Система подачи воздуха в двигатель: устройство воздухозаборника и его назначение

Для Мазда RX-8 была создана улучшенная система изменения S-DAIS геометрии впускного тракта с использованием инерции воздушного потока для наполнения камер сгорания роторов воздухом

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.

карбюраторная система питания двигателя

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.

назначение, устройство и работа системы питания карбюраторного двигателя

***

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.

***

Автомобильный бензин

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

Топливная система карбюраторного двигателя

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.

Основные системы наддува

Назначение воздухозаборника и особенности системы подачи воздуха в двигатель

Независимо от конструкции, воздух в двигатель попадает из атмосферы. Это актуально как для бензиновых, так и дизельных модификаций. В общем случае в схему входят:

  • воздухозаборник;
  • фильтр;
  • впускной патрубок;
  • турбокомпрессор;
  • дроссельная заслонка (для бензиновых двигателей);
  • промежуточный радиатор;
  • впускной коллектор.

Турбокомпрессором (турбиной) оснащают дизельные моторы, но принудительным наддувом оборудуют также и работающие на бензине. Наддув позволяет силовому агрегату развить более высокую мощность за счёт генерации большего давления.

Система подачи воздуха на бензиновых двигателях

Назначение воздухозаборника и особенности системы подачи воздуха в двигатель

Конструкция систем питания воздухом моторов любых моделей принципиальных отличий не имеет. Первый элемент — воздухозаборник, компонент двигателя, который отвечает за сообщение с атмосферой. Его устанавливают под капотом так, чтобы эффективно забирать воздушные массы на всех скоростных режимах. Раструб воздухозаборника закреплён корпусом головной оптики с правой или с левой стороны авто, около радиаторной решётки.

После попадания в заборник поток движется в фильтр. Это обязательный компонент воздушной системы двигателя, отвечающий за очистку потока от пыли. Если мельчайшие частицы из атмосферы будут беспрепятственно поступать в ДВС, начнётся интенсивный износ стенок цилиндров, что приведёт к поломке мотора. Фильтр очистки поступающего воздуха включает фильтрующий элемент и корпус. Устанавливают его в подкапотном пространстве недалеко от воздухозаборника, к корпусу авто крепят через резиновые демпферы.

Миновав фильтр, воздушный поток попадает во впускной патрубок. Это соединительная труба, предназначенная для дистанцирования элементов системы. В нижней части патрубка делают «ловушку» для воды. Это небольшое углубление, куда стекает жидкость, попавшая в устройство для подачи воздуха после преодоления глубоких луж.

К сведению! 

В корпусе фильтра или во впускном патрубке устанавливают датчик, измеряющий скорость движения воздушных масс.

Регулирует обороты коленвала дроссельная заслонка. Механизм напрямую связан с педалью акселератора, при нажатии на которую увеличивается воздушный поток. В корпусе дросселя расположен регулятор холостых оборотов и датчик положения заслонки. Первый отвечает за поддержание минимального вращения коленвала, второй — передаёт информацию блоку управления о степени открытия механизма.

После дроссельной заслонки поток попадает во впускной коллектор. Это последняя деталь в схеме на пути подачи воздуха в цилиндры. Делают его из металла (сплава на основе алюминия) или пластика. Коллектор отвечает за формирование горючей смеси, которая в дальнейшем попадает в камеру сгорания. Впрыск горючего осуществляют инжекторы, установленные непосредственно в корпусе детали.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Назначение воздухозаборника и особенности системы подачи воздуха в двигатель

Компоновка мотора, работающего на солярке, от бензинового практически не отличается. В схеме питания отсутствует дроссельная заслонка, установлен турбокомпрессор и реализован более сложный принцип формирования топливной смеси. В двигатель с дизельной аппаратурой и турбиной воздушный поток попадает через заборник, который представляет собой полный аналог элемента бензинового мотора. Очистка воздушной массы также происходит в фильтре. Однако для силовых агрегатов, устанавливаемых на спецтехнику, предусмотрена многоступенчатая фильтрация. В условиях сильной запылённости используют инерционный предварительный очиститель и другие подобные решения.

После фильтра воздушные массы попадают в центробежный нагнетатель. Турбина работает за счёт энергии отработанных газов и предназначена для генерации большего крутящего момента. Поток, проходя через нагнетатель, нагревается. Для его охлаждения предусмотрен промежуточный теплообменник — интеркулер. Элемент позволяет незначительно повысить мощность ДВС по сравнению с базовыми характеристиками.

Последний элемент системы — коллектор. В отличие от бензинового, в дизельном нет дроссельного узла, а воздух беспрепятственно попадает в цилиндры. Генерация крутящего момента регулируется количеством впрыскиваемого топлива. Однако в современных моторах заслонка всё же есть, но выполняет она другую функцию. Совместно с клапаном EGR она способна улучшить экологические показатели мотора на переходных режимах работы. Снижение токсичности выхлопных газов происходит за счёт повторного их использования при формировании горючей смеси.

К сведению! 

Система регенерации выхлопных газов позволяет снизить их токсичность, но в то же время существенно сокращает ресурс силового агрегата. Моторы, оснащённые этой технологией, работают в 4-5 раз меньше до капитального ремонта.

Как улучшить образование топливно-воздушной смеси

Сложность изготовления топливно-воздушной смеси заключается в том, что данный процесс осуществляется очень быстро. Воздух и смесь проходят через впускной тракт мотора со скоростью 30 — 100 м/c, а время образования смеси не превышает 20 мс. Факторы, которые улучшают смесеобразование и испарение бензина:

  • легкоиспаряющаяся жидкость в качестве горючего;
  • расширение площади парообразования за счёт распыливания бензина и обдува топливных капель;
  • уменьшение давления в той среде, в которую попадает горючее;
  • нагревание бензина и воздуха;
  • введение эмульсионной жидкости с помощью распылителя.

Регулировка карбюратора

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.

Топливный насос

Впускная система

Впускная система (другое наименование – система впуска) предназначена для впуска в двигатель необходимого количества воздуха и образования топливно-воздушной смеси. Термин «впускная система» появился с развитием конструкции двигателей внутреннего сгорания, особенно с появлением системы непосредственного впрыска топлива. Оборудование для питания двигателя воздухом перестало быть просто воздуховодом, а превратилось в отдельную систему.

В своей работе система впуска взаимодействует со многими системами двигателя, в том числе с системой впрыска, системой рециркуляции отработавших газов, системой улавливания паров бензина, вакуумным усилителем тормозов. Взаимодействие перечисленных систем и еще ряда других систем обеспечивает система управления двигателем.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, повышения мощности в конструкции системы впуска современных бензиновых и дизелных двигателей используется турбонаддув.

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.

Список использованной литературы

1. Автослесарь. Устройство, техническое обслуживание и ремонт авто-мобилей: Учебное пособие / Под ред. А.С. Трофименко. Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 576с.

2. Румянцев С. И., Синельников А. Ф., Штель Ю. Л.

Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. М.: Машинострое- ние, 2007.

3. Устройство автомобиля: Учебник для учащихся атотранспортных техникумов/Е. В. Михайловский, К. Б., Сербяков, Е.Я. Тур. – 6 – е изд., сте-риотип. – М.: Машиностроение, 2009. – 352 с.

4. Шестопалов Ф. К.

Устройство, техническое обслуживании и ремонт легковых автомоби-лей. М., 2008.

Похожие работы

Система планирования заказов питания для школьных учреждений
Проект сервисного центра по обслуживанию автовладельцев Московского округа г. Калуги. Разработка услуги по дооборудованию автомобиля ВАЗ 21099 с двигателем V=1,5л системой кондиционирования.
Совершенствование системы обслуживания предприятия питания (на примере ресторана типа
Информационная система мониторинга состояния и технического обслуживания передвижных объектов АО «Нижневартовскбурнефть» 2
Система государственного регулирования военно-технического сотрудничества
Методы определения запасов материально-технических ресурсов при функционировании системы MRP
Обеспечение безопасности информации при проектировании системы защиты информации стронней организацией
Методы определения запасов материально-технических ресурсов при функционировании системы «КАНБАН»
Системы создания интерактивных электронных технических руководств

Система питания дизельного двигателя

Когда в 1897 г. Рудольф Дизель создал первый работоспособный двигатель, он не мог предвидеть, какие изменения претерпит его идея. Особенно большие изменения в системе питания дизелей произошли в последние годы, что сделало эти двигатели более пригодными для применения не только на грузовых, но и на современных легковых автомобилях. Более дешевое топливо, высокая экономичность дизельных двигателей, по сравнению с бензиновыми, всегда привлекали автомобилистов, но широкое применение дизелей сдерживалось присущими им недостатками — шумностью при работе, повышенным дымлением и сложностью пуска холодного двигателя. Современные конструкции дизелей в большинстве не имеют этих недостатков. Система питания дизеля обеспечивает подачу очищенного дизельного топлива к цилиндрам, сжимает его до высокого давления, подает его в мелкораспыленном виде в камеру сгорания и смешивает с горячим (700–900 °С) от сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) воздухом так, чтобы оно самовоспламенилось. После завершения рабочего хода необходимо очистить цилиндры от продуктов сгорания. Дизельное топливо отличается от бензина более высокой плотностью и смазывающей способностью. Для оценки способности дизельного топлива к самовоспламенению служит цетановое число. Существующие дизельные топлива имеют цетановое число 45–50; при этом для современных дизельных двигателей предпочтительнее более высокие числа.

Варианты впрыска топлива в камеру сгорания дизеля

.

Разделенная (а) и

неразделенные (б, в) камеры сгорания:

а — вихревая ();

б — дельтавидная (двигатель Д-245);

в — тороидальная (двигатель КамАЗ); 1 — вставка вихревой камеры; 2 — головка цилиндров; 3 — форсунка; А — полость вихревой камеры; Б — полость в поршне

Существует два варианта процесса смесеобразования в дизелях, обусловленных формой камеры сгорания. В первом варианте топливо впрыскивается в предварительную камеру (предкамеру), а во втором варианте впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания, выполненную в поршне. Двигатели, выполненные по первому варианту, называются дизелями с разделенной камерой сгорания

и обозначаются

IDI (In Direct Injection), а выполненные по второму варианту —

дизелями с непосредственным впрыском

DI (Direct Injection). Дизели с разделенной камерой сгорания мягче работают и меньше шумят. Тем не менее, двигатели с непосредственным впрыском все более широко используются на автомобилях, потому что их топливная экономичность примерно на 20 % выше. Основной функциональной задачей систем питания двигателей обоих типов является подача точного количества топлива в соответствующий цилиндр и в точно определенное время. В высокооборотных дизелях легковых автомобилей процесс впрыска занимает всего тысячную долю секунды, и при этом впрыскивается только небольшая доза топлива.

Схема системы питания дизеля

: 1 — топливный бак; 2 — подкачивающий насос; 3 — топливный фильтр; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — форсунка; 6 — сливная магистраль

Для облегчения пуска дизеля в холодное время часто применяются свечи накаливания, которые отличаются от искровых свечей зажигания тем, что они являются просто электрическими нагревателями и подогревают холодный воздух перед подачей его в цилиндры двигателя в процессе пуска. Топливный бак должен удовлетворять требованиям безопасности. Топливо из бака поступает в нагнетательный трубопровод, а затем к топливному фильтру, с помощью подкачивающего насоса. Топливный фильтр должен очистить топливо от возможных загрязнений, чтобы механические примеси не попали в ТНВД и далее. К топливному баку присоединяется также сливной трубопровод, по которому в бак сливаются излишки топлива из ТНВД и форсунок. Самым сложным и дорогим устройством системы питания дизеля является топливный насос высокого давления (ТНВД). При создании первых стационарных двигателей Рудольф Дизель выяснил, что для надежного самовоспламенения топлива оно должно подаваться в цилиндр под высоким давлением. В его конструкциях для этого использовался мощный и громоздкий компрессор. В 20-е годы. Роберт Бош разработал компактный и надежный ТНВД. Первый серийный ТНВД для грузового автомобиля был выпущен фирмой Bosch еще в 1927 году, а в 1936 был налажен выпуск ТНВД для легковых автомобилей. ТНВД не только создает давление топлива, но и распределяет его по форсункам соответствующих цилиндров в соответствии с порядком работы двигателя. Форсунки соединяются с ТНВД трубопроводами высокого давления. Форсунки входят своей нижней частью — распылителями — в камеры сгорания. Распылители имеют очень маленькие отверстия, необходимые для того, чтобы топливо поступало в камеру сгорания в мелко распыленном виде и легко воспламенялось. Воздушный фильтр устанавливается на впускном трубопроводе двигателя и очищает поступающий в цилиндры воздух. Выпускная система содержит трубопроводы, глушитель и часто оборудуется каталитическими нейтрализаторами и другими устройствами для снижения количества вредных веществ в отработавших газах.

Очистка и мойка деталей

Поступившие в ремонт карбюраторы подвергаются предварительной мойке. При разборке карбюратора снимаемые детали следует укладывать в специальные сортовики (металлические поддоны с ячейками и сетчатым или имеющим отверстия днищем) для сохранности мелких деталей — пружин, клапанов, винтов и т.д.
Все детали промывают керосином и тщательно очищают от грязи, используя волосяную щетку или специальную ультразвуковую установку. Жиклеры, детали привода ускорительного насоса и привода экономайзера для удаления смолистых отложений промывают ацетоном или скипидаром. Резиновые и прорезиненные детали перед промывкой ацетоном или растворителем на его основе должны быть сняты с карбюратора для предохранения от разбухания.

После промывки и сушки все каналы, жиклеры и распылители продувают сжатым воздухом. Для очистки жиклеров и распылителей не допускается применение стальной проволоки и ветоши. После промывки и обдувки сжатым воздухом детали карбюратора осматривают, измеряют и проверяют.

Топливопроводы

Топливопроводы низкого давления изготовляют из медных или латунных трубок или из стальных трубок с антикоррозионным покрытием; трубопроводы высокого давления — из толстостенных стальных трубок.

Основные дефекты трубопроводов: вмятины, трещины, переломы, повреждения развальцованных концов трубок в месте нахождения ниппеля.

Перед ремонтом трубопроводы промывают горячим раствором каустической соды и продувают воздухом.

Герметичность трубопроводов проверяют опрессовкой в ванне с водой. Для этого один конец трубопровода заглушают пробкой, а через другой подают сжатый воздух. По наличию пузырьков, выходящих из разрушенной поверхности трубки, определяют поврежденное место.

Вмятины на трубопроводах устраняют правкой (прогонкой шарика).

При наличии трещин или переломов, а также перетирания трубок дефектные места вырезают, затем топливопроводы низкого давления соединяют при помощи соединительных трубок, а высокого давления — сваркой встык. Концы медной соединительной трубки зачищают и профлюсовывают водным раствором хлористого цинка. Затем трубку надевают на концы поврежденного трубопровода и припаивают легкоплавким припоем, после чего проверяют на герметичность.

Поврежденные развальцованные концы трубопроводов отрезают и вновь развальцовывают. Перед развальцовкой концы трубопроводов отжигают, для чего их сначала нагревают, а затем быстро помещают в воду. Если при этом длина трубопровода уменьшилась, вставляют дополнительный кусок трубки.

После ремонта трубопроводы проверяют на герметичность, а трубопроводы высокого давления — и на пропускную способность. Отклонение величин пропускной способности трубопроводов, устанавливаемых на один двигатель, не должно превышать 10 %.

Характеристики

Работа двигателя определяется его мощностью, действенным давлением, крутящим моментом, скоростью и частотой вращения коленчатого вала и потребление топлива.

Мощность карбюраторного двигателя, а также его крутящий момент подчиняются скорости вращения коленвала и высоты давления.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя устанавливается наивысшей мощностью, которую реально получить от давления при разной частоте вращения коленвала.

При небольшой скорости движения коленчатого вала давление в цилиндрах невысокое и мощность двигателя, соответственно, тоже небольшая. При ускорении вращения коленвала и давление поднимается, так как горючая смесь сгорает быстрее.

Потребление топлива увеличивается при небольшой частоте вращения коленчатого вала, так как процесс сгорания проходит медленнее, теплоотдача большая, а при увеличении частоты вращения механические и тепловые затраты увеличиваются.

Скоростная характеристика дизельного двигателя определяется при недвижимой рейке топливного насоса, который дает высокую подачу топлива на конкретном режиме скорости и бездымной эксплуатации.

При заведенном двигателе автомобиля количество вращений коленвала меняется. Если беспричинно увеличивается потребление топлива, то происходит это благодаря ухудшению рабочего процесса двигателя.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...