Система питания дизелей

Содержание

 

1. Система  питания карбюраторного двигателя

1.1 Характеристика идеального карбюратора

1.2 Главная дозирующая система карбюратора

1.3 Система компенсации состава горючей смеси с уменьшением разрежения у топливного жиклера

1.4 Вспомогательные устройства карбюраторов

2. Система  впрыскивания бензина

2.1 Система распределенного впрыскивания

3. Система  питания газовых двигателей

3.1 Характеристика

3.2 Топливо для газовых двигателей

3.3 Конструкции систем питания газовых двигателей и их работа

4. Система  питания дизелей

4.1 Конструкция и работа системы питания дизеля топливом

4.2 Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом

Библиографический список

 

 

1. Система  питания карбюраторного двигателя

 

Система питания предназначена для приготовления горючей смеси определенного состава и в необходимом количестве в соответствии с режимом работы двигателя. Она включает устройства для хранения топлива, очистки и подачи воздуха, дозирования воздуха и топлива при образовании горючей смеси и подачи ее в цилиндры, приборы контроля за расходом топлива.

На рис. 1 представлена типичная принципиальная схема системы питания автомобильного карбюраторного двигателя.

 

Рис. 1. Принципиальная схема системы питания

карбюраторного двигателя:

1 −  указатель уровня топлива; 2 −  топливный бак; 3 − фильтр-отстойник;

4 −  топливопровод; 5 – фильтр тонкой очистки топлива; 6 – карбюратор;

7 –  впускной трубопровод; 8 − топливоподкачивающий насос

 

Основной узел этой системы − карбюратор, предназначен для распыливания, частичного испарения и смешивания воздуха и топлива, обеспечения определенного для каждого режима работы двигателя состава топливовоздушной смеси и изменения в соответствии с изменением режима количества поступающей в цилиндры двигателя смеси.

По принципу дозирования и смесеобразования выделяют два типа систем для карбюраторов: с непосредственной подачей топлива к распыливающему устройству; с предварительным эмульсированием топлива в каналах.

Системы первого типа применяются в карбюраторах автомобильных двигателей в качестве самостоятельных дозирующих систем, например, на режимах больших нагрузок для обогащения смеси (экономайзер, эконостат и т.п.).

Системы второго типа подразделяют на двухжиклерные (воздушные и топливные), многожиклерные и с эмульсионным колодцем. Двухжиклерные используются для холостого хода, эконостата, а также в главных дозирующих системах на карбюраторах старых моделей.

Большинство автомобильных карбюраторов выполняются по типовой схеме с некоторыми конструктивными изменениями. В таких карбюраторах главная дозирующая система включает в себя эмульсионный колодец, который соединен, с одной сторыны, с поплавковой камерой через главный топливный жиклер, а с другой – с распылителем в диффузоре через канал с большим проходным сечением. К главной дозирующей системе через каналы малого диаметра подсоединены переходная система и система холостого хода. Процесс смесеобразования начинается в каналах карбюратора. В большинстве карбюраторов эмульсирование топлива осуществляется подачей воздуха через воздушный жиклер (обычно в системах холостого хода и эконостата), а в главную дозирующую систему − через воздушный жиклер и эмульсионный колодец. Процесс смесеобразования продолжается в диффузоре карбюратора, где топливовоздушная эмульсия, попадая в поток воздуха, перемешивается с ним.

В зависимости от конструктивных особенностей воздушного канала, его назначения и режимов работы карбюратор может иметь от одного до трех диффузоров. Известно, что карбюраторы с одним диффузором и распылителем на многих режимах не могут обеспечить заданную равномерность состава горючей смеси по цилиндрам. Одна из причин этой неравномерности − попадание частиц топлива на стенку, противоположную каналу распылителя. На некоторых режимах возможно стекание топливной пленки по указанной стенке. Поэтому большинство современных карбюраторов в каждом воздушном канале имеет два диффузора, при этом нижняя кромка малого диффузора с распылителем расположена внутри суженной части большого диффузора. На выходе из малого диффузора топливовоздушная смесь подается в воздушный поток, что уменьшает количество топлива, попадающего на стенки смесительной камеры. По сравнению с однодиффузорным карбюратором в малом диффузоре поток воздуха приобретает повышенную скорость, что позволяет улучшить качество распыливания топлива при равном аэродинамическом сопротивлении.

Карбюраторы с тремя диффузороми в настоящее время не находят распространения, т.к. приемлемое качество распыливания обеспечивается в более простом двухдиффузорном карбюраторе в сочетании с комплексом других мероприятий.

При уменьшении нагрузки скорость воздуха в диффузоре снижается, что может привести к ухудшению дробления капель топлива. Процесс распыливания топлива переносится в зону двух щелей, образуемых кромкой дроссельной заслонки и стенками смесительной камеры карбюратора. Высокая интенсивность процесса испарения топлива в этой зоне подтверждается тем, что при низкой температуре воздуха и повышенной влажности на кромке дроссельной заслонки образуется ледяная корка, нарушающая нормальную работу карбюратора.

Для карбюраторных двигателей основные требования к системам смесеобразования сводятся к обеспечению:

• норм на выбросы токсичных веществ с отработавшими газами;
• надежного пуска как холодного, так и прогретого двигателя в широком интервале изменения температуры окружающей среды;
• оптимального состава смеси, близкого к оптимальному, на всех режимах для получения приемлемых индикаторных показателей рабочего процесса;
• возможности устранения отказов, связанных с загрязнением дозирующих систем;
• минимальных затрат на изготовление, диагностирование, обслу-живание и ремонт систем топливоподачи;
• стабильности характеристик карбюратора в различных условиях эксплуатации с учетом климатических условий, износа двигателя и т.п.;
• предельной унификации карбюраторов, бензиновых насосов, фильтров как для различных модификаций двигателей одной модели, так и для различных типов двигателей;
• автоматизации работы подсистем, исключению неквалифицированного вмешательства в их регулировку.

Рассмотрим основные факторы, влияющие на процесс смесеобразования и условия работы двигателя, с точки зрения выполнения перечисленных требований.

Особенностью автомобильного двигателя является широкий диапазон нагрузочных и скоростных режимов. Современный карбюратор обеспечивает: процессы смесеобразования, близкие к оптимальным, на любых режимах и при переходе с одного из них на другой; надежный пуск двигателя, его прогрев при минимальных выбросах токсичных веществ и расходе топлива, а в случае крайней необходимости − переход на непрогретом двигателе на нагрузочные режимы. При торможении автомобиля необходимо отключать подачу топливовоздушной смеси и в нужный момент переходить на нагрузочный режим или режим холостого хода.

Смесеобразование в карбюраторных двигателях является одним из важнейших факторов, определяющих основные эффективные показатели двигателей. Протекание процесса смесеобразования и равномерность распределения смеси (по составу) и антидетонационных присадок по цилиндрам, динамические качества двигателя зависят в основном от следующих факторов:

• фракционного состава бензина, температур испарения отдельных фракций топлива и антидетонатора;
• температуры топлива и воздуха, интенсивности подогрева смеси;
• относительной скорости воздуха и скорости капель топлива, степени турбулентности потока, площади поверхности испарения (капель или слоя пленки топлива), что в значительной степени зависит от дисперсности дробления топлива в распылителе, продолжительности испарения.

 

1.1 Характеристика идеального карбюратора

 

Идеальный карбюратор предназначен обеспечивать приготовление смеси такого оптимального состава, который необходим по условиям работы двигателя. Требуемую закономерность изменения состава смеси устанавливают по регулировочным характеристикам, представляющим собой изменение показателей работы двигателя в зависимости от коэффициента α при постоянных частоте n вращения коленчатого вала и положении дроссельной заслонки. На рис. 2 изображены такие характеристики при n=const и других неизменных граничных условиях.

 

Рис. 2. Регулировочные характеристики двигателя

 

При этом для каждого режима устанавливается оптимальный угол опережения зажигания. По оси ординат отложены удельный расход топлива в процентах минимального его значения и мощность , выраженная в процентах максимальной мощности, достигаемой при данной частоте вращения вала и полностью открытой дроссельной заслонке. Кривые I и I΄ соответствуют работе двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке; кривые II и II', III и III' − работе при частичном ее открытии. Из графика видно, что коэффициент α, соответствующий максимальной мощности (точки 1–3), меньше α при наименьшем расходе ge (точки 5–7), т.е. при максимальной экономичности.

Наибольшая мощность при всех положениях дроссельной заслонки получается при α <1. С переходом на работу с прикрытой дроссельной заслонкой коэффициент α, соответствующий режиму максимальной мощности, уменьшается. При полном открытии дроссельной заслонки наименьший расход топлива получается при несколько обедненном составе смеси ( ).

С прикрытием дроссельной заслонки коэффициент α, соответствующий наиболее экономичной работе, уменьшается и при значительном прикрытии становится меньше единицы. Таким образом, с прикрытием дроссельной заслонки горючая смесь для получения как максимальной мощности, так и наибольшей экономичности должна обогащаться. Если соединить на кривых I, II и III точки 1, 2 и 3, соответствующие максимальной мощности, и точки 8, 9 и 10, характеризующие работу двигателя на наиболее экономичных режимах, то получим две кривые изменения состава смеси: кривую а, соответствующую регулировке карбюратора на максимальную мощность, и кривую б, соответствующую регулировке карбюратора на максимальную экономичность. Область, заключенная между двумя этими кривыми, и является той областью значений коэффициента α, в которой целесообразна регулировка карбюратора.

Для каждой кривой I, II и III изменения мощности, положение дроссельной заслонки, а следовательно, разрежение в диффузоре и расход воздуха постоянны. Поэтому кривые а и б изменения состава смеси можно легко построить в координатах α – Gв или α – Δрд. На рис. 3 для определенной частоты вращения приведены кривые изменения , соответствующие максимальной мощности (кривая 2) и наименьшему удельному расходу ge (кривая 3), в зависимости от расхода воздуха, выраженного в процентах расхода при полном открытии дроссельной заслонки.

 

Рис. 3. Характеристики карбюратора (n=const)

 

Для лучшего использования двигателя желательно, чтобы при полном открытии дроссельной заслонки, когда он развивает максимальную мощность при данной частоте n, карбюратор обеспечивал коэффициент α, соответствующий максимальной мощности. При переходе на работу с прикрытой дроссельной заслонкой необходимо, чтобы карбюратор приготавливал смесь, соответствующую наиболее экономичной работе. Наиболее рациональная зависимость коэффициента α от расхода воздуха выразится кривой 4 (рис. 3). Эта зависимость представляет характеристику идеального карбюратора.

Проведя аналогичные опыты для других частот вращения вала, можно для любого скоростного режима получить подобную характеристику. Совместив на одном графике такие характеристики для различных частот n, можно получить совокупность характеристик идеального карбюратора.

Сравнение характеристик элементарного и идеального карбюраторов показывает, что элементарный карбюратор не обеспечивает приготовление смеси необходимого состава. Поэтому для исправления характеристики элементарного карбюратора и приближения ее к характеристике идеального в его конструкцию вводят дополнительные устройства. При этом для упрощения конструкции карбюратора характеристики, соответствующие различным частотам n, заменяют усредненной характеристикой, при выборе которой учитываются разброс характеристик при их производстве и продолжительность работы двигателя на различных режимах в условиях эксплуатации.

 

1.2 Главная дозирующая система карбюратора

 

Главной дозирующей системой карбюратора принято называть систему, подающую топливо в цилиндры двигателя на большинстве режимов его работы с нагрузкой.

С ростом нагрузки горючую смесь необходимо обеднять. Для получения горючей смеси необходимого состава при работе двигателя на средних нагрузках этот состав необходимо корректировать.

В карбюраторах применяются несколько систем компенсации состава горючей смеси (корректирования характеристики элементарного карбюратора):

• уменьшением разрежения у топливного жиклера;
• регулированием разрежения в диффузоре;
• регулированием проходного сечения топливного жиклера;
• путем использования комбинированных средств компенсации горючей смеси.

 

1.3 Система компенсации состава горючей смеси с уменьшением разрежения у топливного жиклера

 

На рис. 4 изображена схема главной дозирующей системы карбюратора с уменьшением разрежения у жиклера (с пневматическим торможением топлива), где H и ∆h – характерные перепады уровней.

Топливо из поплавковой камеры через главный топливный жиклер 1 попадает в камеру 2, а из нее через распылитель 5 – в диффузор. С камерой 2 соединен воздушный колодец 3, который через воздушный жиклер 4 сообщается с атмосферой.

При не работающем двигателе в воздушном колодце устанавливается уровень топлива, одинаковый с уровнем в поплавковой камере. На работающем двигателе разрежение в диффузоре через распылитель 5 передается к главному жиклеру 1 и уровень топлива в воздушном колодце понижается. Вследствие поступления воздуха в воздушный колодец 3 через воздушный жиклер 4 разрежение у топливного жиклера уменьшается.

 

Рис. 4. Схема карбюратора с уменьшением разрежения у топливного жиклера

 

Попадающий в воздушный колодец воздух подмешивается к топливу и образует с ним эмульсию. За счет этого происходит обеднение горючей смеси – увеличение коэффициента α.

Простота конструкции и компактность, хорошее распыливание топлива и высокие стабильность и надежность работы обеспечили широкое распространение данного способа компенсации смеси.

 

1.4 Вспомогательные устройства карбюраторов

 

Главная дозирующая система карбюратора приготавливает смесь необходимого состава только на средних нагрузках при установившемся режиме работы двигателя. Карбюратор, имеющий только одну такую дозирующую систему, отрегулированную на экономичную работу двигателя, не обеспечивает получения максимальной мощности при полном открытии дроссельной заслонки, надежной работы двигателя на холостом ходу при минимальной частоте вращения n, а также его хорошей приемистости и надежного пуска при различных температурах окружающей среды.