Глава 5

СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ, НАДДУВА И АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Подача в цилиндр горючей смеси или воздуха, регулирова­ние количества и состава свежего заряда осуществляются систе­мами питания, наддува и автоматического регулирования.

5.1. Системы питания двигателей с искровым зажиганием

1. КАРБЮРАТОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Схема системы питания, показанная на рис. 5.1, включает бак 1 с датчиком 2 указателя уровня (количества) топлива 3, топливопроводы 7, 9, 11, фильтр 10, насос (обычно диафрагмен- ного типа) 8 для подачи топлийа из бака 1 к карбюратору 4. Воздух поступает в карбюратор через воздухоочиститель 5, кото­рый одновременно выполняет функцию глушителя шума, воз­никающего при впуске. С целью снижения опасности образова­ния в системе паровых пробок иногда часть топлива, подводимо­го к карбюратору, перепускается обратно в топливный бак.

Рис. 5.1. Схема системы питания карбюраторного двигателя

211

Смесь топлнва и воздуха из карбюратора подается к цилиндрам по впускному трубопроводу 6. Наиболее важным узлом системы является карбюратор, к которому предъявляются следующие основные требования: точное дозирование топлива, обеспечива­ющее получение необходимых экономических и мощностных по­казателей двигателя на всех режимах его работы при допустимой токсичности отработавших газов; возможность быстрого и плав­ного изменения режима работы двигателя; надежный и быстрый запуск двигателя; тонкое распыливание топлива.

• Характеристика простейшего карбюратора. На рис. 5.2, а приведена схема простейшего карбюратора, включа­ющая в себя входной патрубок 1, диффузор 2, смесительную камеру 9, дроссельную заслонку 10, поплавковую камеру 4 с по­плавком 7, игольчатым клапаном 6, его седлом 5 и отверстием 3, топливный жиклер 8 и трубку распылителя 11. При неработа­ющем двигателе АА = 4...8 мм (рис. 5.2, а) для предотвращения вытекания топлива из распылителя при наклонном положении двигателя. Отверстие 3 соединяет поплавковую камеру с вход­ным патрубком 2 и реже непосредственно с атмосферой. Сообще­ние поплавковой камеры с входным патрубком предотвращает обогащение смеси при повышении сопротивления воздухоочисти­теля в процессе эксплуатации двигателя. Так как давление в по­плавковой камере всегда при работе двигателя больше, чем в диффузоре, то под действием перепада этих давлений топливо фонтанирует из распылителя 11 в поток воздуха.

Количество ТВС, подаваемой в цилиндры двигателя, регули­руется дроссельной заслонкой, состав смеси изменяется при этом автоматически.

Зависимость состава смеси от разрежения в диффузоре назы-

5)

212

вают характеристикой карбюратора. Чтобы проанализировать эту характеристику, напишем на основании известных соотноше­ний гидравлики выражение для коэффициента избытка воздуха:

где G, и G_T — расходы воздуха через диффузор и топлива через жиклер, кг/с; ц_а и /i, — коэффициенты расхода диффузора и жик­лера (ц = рф, /? — коэффициент сжатия струи, ср — коэффициент скорости); /д и f_x — проходные сечения диффузоров и жиклера, м²; Ар_д — разрежение в диффузоре, Па; Ah — разность между высотой отверстия распылителя и уровнем топлива в поплав­ковой камере, м; р„ и — плотность воздуха и топлива, кг/м³; g — ускорение свободного падения, м/с².

В формуле (5.1) произведение (1 /1₀) имеет постоянное

значение. Что касается л/Дрц/(Ар_д—A/i/>_Tg) и <Ур_в/р_т, то они умень­шаются при увеличении Ар_к. Коэффициент расхода р_я от Ар_л зависит слабо. Коэффициент /*_ж определяется геометрическими размерами отверстия жиклера, а также формой его кромок. Помимо этого на влияют вязкость топлива и его температура. Отношение с ростом Ар_а уменьшается.

Таким образом, из анализа изменения соотношений, входя­щих в уравнение (5.1), следует, что ТВС, которую приготавливает простейший карбюратор, обогащается с увеличением разрежения Ар_д, т. е. с ростом расхода воздуха (рис. 5.2, б).

• Наивытоднейшая характеристика карбюратора. Наибольшая мощность получается при использовании в кар­бюраторных двигателях обогащенных смесей, т. е. при а* <1,0, а наилучшая экономичность — в случае сгорания смесей при а»>«м- Так как с рос­том Ар_я при данной ча­стоте вращения эффек- .

тивность сгорания улу- л

(5.1)

Регулировки кар­бюратора по характе­ристике 1 целесообраз­ны при работе двигате­ля на частичных наг­рузках, когда при дан­ной частоте вращения

чшается, то это приво­дит к соответствующе- 10 му увеличению а» и ^

(рис. 5.3).

&р_л

йРл.т1п

& Рл. max

Рис. 5.3. Наивыгоднейшая характеристика кар­бюратора при составах смеси:

1 - экономичном; 2 - мощности ом

213

Ард<Др_д._т„. При полном открытии дроссельной заслонки от двигателя требуется наибольшая мощность, поэтому состав сме­си должен в этом случае определяться точкой с на кривой 2. Итак, наивыгоднейшая характеристика карбюратора при данной частоте вращения на рис. 5.3 изображается линией ABC. Эти ха­рактеристики при разных частотах вращения не совпадают, пос­кольку при Ар_а=const с ростом частоты п и соответствующем прикрытии дроссельной заслонки смесь необходимо несколько обогащать.

Характеристика простейшего карбюратора не совпадает с наивыгоднейшей, так как не обеспечивает необходимого обед­нения смеси с ростом Ар_а в области частичных нагрузок.

• Главная система. Автоматическое изменение а в соот­ветствии с наивыгоднейшей характеристикой карбюратора назы­вают корректированием (компенсацией) состава смеси. Оно осу­ществляется главной дозирующей системой. Существует ряд спо­собов корректирования состава смеси. В подавляющем большин­стве современных карбюраторов главная система работает с ком­пенсацией состава смеси путем понижения разрежения у топлив­ного жиклера. Она помимо главного топливного жиклера 16 имеет колодец с эмульсионной трубкой 15 и воздушный жиклер

14. через который колодец сообщается с атмосферой или с вход­ным патрубком (рис. 5.4, а).

Система начинает работать, когда значение Ар_я будет до­статочно, чтобы поднять в распылителе топливо на высоту АЛ, т. е. при Ap_a>Ahp_Tg (рис. 5.4, б). Пока Ар_л< (h+Ah)p^g, давление воздуха в колодце равно атмосферному и карбюратор работает

Рис. 5.4. Схема (а) и характеристика главной системы (б) карбюратора с пониже­нием разрежения у жиклера

214

как простейший. При этом из распылителя, а значит, и из колод­ца топлива вытекает больше, чем поступает через топливный жиклер 16; следовательно, уровень в колодце понижается. Когда он опустится до верхнего радиального отверстия в трубке 15 (Ар_я=Ар£, вместе с топливом в распылитель начнет из колодца поступать небольшое количество воздуха. Этот воздух переме­шивается с топливом и образует эмульсию, поэтому карбюрато­ры с такой главной системой называют эмульсионными. Воздуш­ный жиклер 14 ограничивает поступление эмульсирующего воз­духа в колодец, и в нем появляется разрежение Ар_х. Истечение топлива из жиклера теперь происходит под действием перепада hp_Tg+Ap_x.

По мере роста Ар_д уровень топлива в колодце (и в эмульси­онной трубке 15) понижается, открываются новые отверстия в стенке эмульсионной трубки, при этом разрежение Ар_х также увеличивается, но медленнее, а так как истечение топлива из главного жиклера определяется в этом случае именно величиной Ар_х, то расход топлива возрастает в меньшей степени, т. е. смесь обедняется. Таким образом, обеднение состава смеси достигается при такой главной системе не за счет добавления к смеси эмуль­сирующего воздуха (оно весьма мало по сравнению с общим расходом воздуха), а путем понижения перепада давления, под действием которого происходит истечение топлива через жиклер 16. Необходимой степени обеднения смеси в соответствии с на­ивыгоднейшей характеристикой карбюратора достигают выбо­ром определенного сочетания размеров жиклеров 14 и 16, а также высоты А.

• Система холостого хода. Истечение топлива из глав­ной системы начинается, когда Ар_д=80...120 Па, однако на режи­мах холостого хода величина Ар_а намного меньше. Поэтому на холостом ходу питание двигателя осуществляется с помощью системы холостого хода.

Эта система (рис. 5.4, а) обычно связана с главной, и к жик­леру холостого хода 7 топливо поступает, пройдя через главный жиклер 16. Затем по каналам 8 и 9 оно попадает в канал б, смешиваясь с воздухом, подсасываемым через воздушный жик­лер 10. Канал 6 заканчивается отверстиями 2, 3 и 4. Отверстие

4. располагается выше кромки дроссельной заслонки, и через него к топливу подмешивается еще некоторое количество воздуха; к выходным отверстиям 5 и 2 поступает эмульсия. Винтом 5 ре­гулируют количество эмульсии и тем самым воздействуют на состав смеси (обычно на холостом ходу а=0,85... 1,0). Положение дроссельной заслонки 1 регулируют винтом 17, оно влияет на количество смеси и на частоту вращения на режиме холостого хода. Подбирая положение винтов 5 и 17, можно добиться устой­чивой работы двигателя с малой частотой вращения. При этом

215

следует действовать очень осторожно н избегать излишнего обо­гащения смеси, чтобы концентрация СО и СН в отработавших газах не превышала норм (см. § 6.1).

Когда заслонка 1 начнет открываться, то отверстие 4 окажет­ся в зоне высоких разрежений и через него в смесительную камеру также будет поступать эмульсия, чем и обеспечивается плавный переход к работе двигателя при малых нагрузках. После еще большего открытия дроссельной заслонки вступает в работу главная система. Однако подача топлива через систему холосто­го хода продолжается, пока нагрузка не возрастет приблизитель­но до 40% и более от полной. В результате взаимодействия двух этих систем удается получить благоприятную характеристику карбюратора на малых и средних нагрузках.

• Экономайзер принудительного холостого хода. При торможении автомобиля двигателем последний работает с закрытой дроссельной заслонкой и повышенной частотой вра­щения, получая для этого энергию от трансмиссии автомобиля. Такой режим называется принудительным холостым ходом. При отсутствии специальных устройств на этом режиме выделяется большое количество токсичных веществ и возрастает расход масла.

Экономайзер принудительного холостого хода отключает подачу топлива через систему холостого хода, для чего использу­ется электромагнитный клапан 7, перекрывающий канал непо­средственно перед выходом топливовоздушной эмульсии в за- дроссельное пространство (см. рис. 5.9).

• Пусковое устройство. При пуске двигателя коленча­тый вал вращается с малой частотой (50... 100 мин *) и подача топлива системой холостого хода недостаточна ввиду малых разрежений в ее каналах. При холодном пуске значительное количество плохо распыленного топлива выпадает в пленку, а испаряются лишь самые легкие его фракции. Смесь оказывается сильно обедненной парами топлива, а пуск двигателей затрудня­ется. Надежный пуск холодного двигателя обеспечивается с по­мощью устройства, которое чаще всего представляет собой воз­душную заслонку 13, расположенную в приемном патрубке кар­бюратора 12 (рис. 5.4, а). Приводы заслонок 13 к 1 кинематически связаны между собой, и когда при пуске воздушная заслонка закрывается, то дроссельная, наоборот, несколько приоткрывает­ся и вблизи распылителя главной системы создается разрежение, достаточное для подачи через нее топлива.

Автоматический предохранительный клапан 11 служит для предотвращения переобогащения смеси сразу после пуска, когда расход воздуха резко возрастает. Управление заслонкой 13, как правило, осуществляется вручную, и после пуска двигателя ее необходимо постепенно приоткрывать. Такое управление воз­душной заслонкой весьма несовершенно, поэтому на современ- 216

ных карбюраторах применяют специальный мембранный меха­низм, приоткрывающий после пуска воздушную заслонку. Со­временные карбюраторы все чаще оборудуют системами пуска и прогрева с автоматическим управлением (например, используя биметаллические пружины и другие термочувствительные устройства), что позволяет значительно понизить токсичность ОГ на режимах пуска и прогрева.

• Устройства обогащения смеси. Чтобы при полно­стью открытой дроссельной заслонке двигатель развил макси­мальную мощность, смесь необходимо обогащать (см. кривую ЯС на рис. 5.3) до а=0,85...0,95. Эту функцию выполняют устрой­ства обогащения смеси — экономайзер и эконостат.

На рис. 5.5, а приведена схема экономайзера с механическим приводом. Клапан 1 перекрывает доступ топлива из поплавковой камеры к жиклеру 2 экономайзера, и только когда положение дроссельной заслонки приближается к полному открытию, кла­пан 1 освобождает доступ топлива к жиклеру 2. Следовательно, на режимах полной и близкой к ней нагрузок топливо в распыли­тель 3 поступает через два жиклера: главный 4 и экономайзера 2 (подача через него доходит до 15...20% от общего количества топлива). Своевременное открытие клапана 1 обеспечивается со­ответствующей кинематической связью его привода с приводом дроссельной заслонки.

Для привода экономайзера применяется также более слож­ный пневматический привод с помощью поршневого или диафра- гменного механизма 15, связанного с задроссельным простран­ством карбюратора (см. рис. 5.9). Такой экономайзер включается в работу тем раньше, чем меньше частота вращения вала. Это способствует улучшению приемистости автомобиля.

Эконостат предотвращает переобеднение смеси главной

Рис. 5.5. Схемы экономайзера (а) в ускорительного насоса (б)

217

системой при высоких расходах воздуха; в некоторых карбюра- торах эконостат обеспечивает требуемое обогащение смеси при переходе к мощностным составам без экономайзера. Например, показанный на рис. 5.9 эконостат имеет распылитель 10, установ- ленный значительно выше диффузора. Топливо к нему подводит- ся через трубчатый жиклер 12, опущенный в поплавковую каме- ру. Только на режимах с большим расходом воздуха около распылителя 10 создается достаточное разрежение и через него поступает топливо.

ф Ускорительный насос. В случае резкого открывания дроссельной заслонки смесь, поступающая в цилиндры, может временно обедняться вследствие заполнения каналов главной системы, а также интенсивного выпадения топлива в пленку. Смесеобразование в период быстрого разгона происходит в усло- виях переходного теплового режима во впускной системе, поэто- му на него оказывает влияние так называемая тепловая терция впускного трубопровода. По этим причинам состав смеси, посту- пающей в цилиндры, может выйти за пределы воспламеняемо- сти, что вызывает пропуски воспламенения в отдельных циклах и двигатель будет работать с «провалами», т. е. с замедленным повышением нагрузки и частоты вращения вала.

Для предотвращения подобных нарушений работы карбюра- тор снабжают ускорительным насосом (рис. 5.5, б), который чаще всего имеет механический привод от рычага 9, укрепленного на оси дроссельной заслонки 10. Когда дроссельная заслонка закры- та, поршень 7 насоса находится вверху и полость под ним заполнена топливом. При резком открытии заслонки 10 пластина

4. сжимает пружину 6. Под ее воздействием поршень опускается вниз и вытесняет топливо через нагнетательный клапан 4 и рас- пылитель 3 с жиклером

2 в зону входного пат- рубка 1 карбюратора. Пружина 6 способству- ет некоторому затяги- ванию впрыскивания топлива во времени. Если заслонка 10 от- крывается медленно, то топливо при плав- ном опускании поршня 7 обтекает клапан 8 и поступает обратно в поплавковую камеру. При движении поршня 7 вверх нагнетательный

Рис. S.6. Схема пневматического ограничителя клаяан 4 закрыт, а Кла- максимальной частоты вращения _пан g открыт И ТОПЛИВО

218

поступает в полость над поршнем. Ускорительный насос 3 мемб- ранного типа показан на рис. 5.9.

• Ограничитель максимальной частоты вращения. Для ограничения максимальной частоты вращения карбюратор- ные двигатели грузовых автомобилей снабжают специальными регуляторами (ограничителями).

В наиболее простых ограничителях используют дроссельную или специальную заслонку, размещенную между карбюратором и впускным трубопроводом. В последнем случае (рис. 5.6) заслон- ку 1 устанавливают эксцентрично и под небольщим углом к пото- ку. Открыться полностью под действием пружины 5 заслонке мешает упор 3. Скоростной напор потока смеси стремится при- крыть заслонку, но этому препятствует пружина 5. Когда частота вращения достигает заданного значения, напор потока преодоле- вает усилие пружины и заслонка 1 начинает прикрываться, пред- отвращая чрезмерное увеличение угловой скорости вала. Ограни- читель настраивают с помощью винта 6 и гайки 7. Плавная работа ограничителя достигается взаимодействием эластичной тяги 4 и профилированного кулачка 2, изменяющего при поворо- те заслонки плечо, на которое действует пружина 5. Устойчиво- сти работы способствует демпферное устройство 8.

Недостатком рассмотренного ограничителя является малая чувствительность при небольших расходах воздуха, т. е. при работе с малыми нагрузками, поэтому широкое применение на- ходят более сложные пневмоцентробежные ограничители, кото- рые действуют четче и практически во всем диапазоне нагрузок.

• Многокамерные карбюраторы. Диффузор однока- мерного карбюратора даже при малых расходах воздуха должен обеспечить, во-первых, тонко дисперсное распиливание топлива, а во-вторых, возможно лучшее наполнение цилиндров на режиме полного дросселя. В соответствии с первым требованием пред- почтительнее уменьшать проходное сечение диффузора, а в соот-

ветствии со вторым — его необходимо увеличивать.

Указанное противоречие в зна- чительной мере снимается использо- ванием многокамерных карбюраторов с последовательным открытием дрос- сельных заслонок (рис. 5.7). Конст- руктивно они представляют собой объ- единенные общей поплавковой каме- рой две смесительные камеры с раз- личными или одинаковыми проход- ными сечениями диффузоров и при- водом дроссельных заслонок, обес- печивающим при малых и средних расходах воздуха питание двигателя

219

Рис. 5.7. Принципиальная схема двухкамерного кар­бюратора с последователь­ным открытием дроссель­ных заслонок:

I и II - первичная и вторичная камеры

только через первичную камеру, а при больших расходах воз­духа — двумя камерами одновременно.

Открытие дроссельной заслонки вторичной камеры сопрово­ждается поступлением во впускной трубопровод дополнительной массы воздуха. Так как начало истечения топлива из распылителя главной системы вторичной камеры несколько отстает по време­ни от начала открытия дроссельной заслонки, включение вторич­ной камеры может сопровождаться провалом в работе двига­теля, вызываемым переобеднением смеси. Для стыковки харак­теристик главных систем обеих камер и устранения провалов используется переходная система (рис. 5.7). Выходное отверстие А переходной системы расположено над кромкой закрытого дросселя. Как только в начале открытия дроссельной заслонки вторичной камеры отверстие переходной системы оказывается напротив кромки дросселя, т. е. в зоне высоких разрежений, из него начинается истечение бензина. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки в работу включается главная система вто­ричной камеры.

Первичная камера имеет все системы, характерные для одно­камерного карбюратора, а вторичная — главную и переходную системы, а также устройства обогащения смеси и ускорительную систему.

Привод дроссельной заслонки вторичной камеры может быть механическим или пневматическим.

В первом случае вторичная камера часто имеет более бога­тую регулировку и, по существу, служит экономайзерным устройством. Если же первичная камера имеет экономайзер, то вторичная камера в этом случае имеет обедненные регулировки и эконостат.

При механическом приводе дроссельной заслонки вторичной камеры начало ее открытия соответствует вполне определенному углу (45...60°) поворота дросселя первичной камеры. Это являет­ся недостатком, так как для достижения качественного распыли- вания топлива, поступающего из главной системы вторичной камеры, ее дроссель должен открываться при малых частотах вращения позже, а при больших — раньше.

Этого можно добиться использованием пневматического привода, который обеспечивает вступление в работу вторичной камеры при определенном разрежении (расходе воздуха) в пер­вичной камере.

Например, в карбюраторе «Озон» надмембранное простран­ство механизма привода дроссельной заслонки связано каналом с большими диффузорами обеих камер (рис. 5.8). Мембрана соединяется с заслонкой вторичной камеры системой рычагов

3. .7. Результирующее разрежение над мембраной определяется проходными сечениями воздушных жиклеров 2 и 8. С увеличени­ем частоты вращения коленчатого вала имеет место возрастание 220

Рис. 5.8. Пневматический привод дрос­сельной заслонки вторичной камеры

служит демпфирующий

разрежения в надмембран- ном пространстве. После де- блокировка и достижения в диффузоре первичной ка- меры определенного разре- жения дроссельная заслонка вторичной камеры начинает открываться благодаря пе- ремещению вверх мембра- ны, преодолевающей сопро- тивление пружины 9. При понижении разрежения пру- жина возвращает мембрану и дроссель вторичной каме- ры в исходное положение.

Для сглаживания воз- можных резких колебаний разрежения при изменении

положения дроссельных заслонок жиклер 1.

Дроссельная заслонка вторичной камеры обычно начинает открываться по внешней скоростной характеристике при

1400. .1600 мин"¹, а при частоте вращения менее 1400 мин^-1 карбюратор работает, как обыкновенный однокамерный.

При количестве цилиндров восемь и более применяют двух­камерные карбюраторы с параллельным включением камер, при этом каждая из них имеет одинаковую конструкцию и питает свою группу цилиндров. Дроссельные заслонки этих карбюрато­ров открываются синхронно. Такие карбюраторы позволяют улучшить равномерность распределения смеси по цилиндрам.

Четырехкамерный карбюратор представляет собой два па­раллельно работающих двухкамерных карбюратора с последова­тельным открытием дроссельных заслонок, конструктивно объ­единенных в едином корпусе.

• Конструктивная схема карбюратора. Устройство карбюраторов отличается сложностью и разнообразием конст­руктивных схем. Рассмотрим в качестве примера схему кар­бюратора двигателя легкового автомобиля ВАЗ-2108 (рис. 5.9).

Карбюратор — двухкамерный с механическим приводом дроссельных заслонок. Заслонка вторичной камеры начинает от­крываться при 57° открытия заслонки первичной камеры, а конец открытия обеих заслонок одновременный.

В крышке запрессованы два штуцера 13: для подвода бензина в камеру с поплавком 2 и для его частичного перепуска в бензобак. К крышке крепится также подпружиненный иголь­чатый запорный клапан 14. Корпус карбюратора выполнен как одно целое с обеими смесительными камерами. Главные

221

Рис. 5.9. Конструктивная схема карбюратора ВАЗ-2108

дозирующие системы включают в себя топливные 19 и воздуш­ные 1 жиклеры, через которые подводится воздух к эмульсион­ным трубкам. Распылители выведены в центр малых диффузо­ров. Топливный жиклер 12 переходной системы имеет форму трубки с калиброванным отверстием внизу, он дозирует топливо совместно с воздушным жиклером И. В смесительную камеру из переходной системы топливо поступает через два отверстия.

Топливный жиклер системы холостого хода находится в эле­ктромагнитном клапане 7, который отключает подачу бензина на принудительном холостом ходу. Через воздушный жиклер 8 к бе­нзину добавляется воздух, а эмульсия поступает в задроссельное пространство через отверстие, регулируемое винтом качества 21. Переходные режимы обеспечиваются изменением количества эмульсии, поступающей из системы холостого хода через вер­тикальную щель около дроссельной заслонки.

Количество смеси на холостом ходу регулируется винтом 20.

Электромагнитный клапан 7 управляется электронным бло­ком 6 и контактным датчиком положения дроссельной заслонки. Этот клапан прекращает подачу топлива не только на принуди­тельном холостом ходу, но и при выключении зажигания, пред­отвращая работу двигателя с самовоспламенением смеси.

Экономайзер управляется мембранным клапаном 15, кото­рый каналами соединен с задроссельным пространством вторич­ной камеры. Количество дополнительного топлива дозируется жиклером 16, после прохождения которого оно поступает в глав­ную систему первичной камеры карбюратора.

К распылителю 10 эконостата (вторичная камера) топливо поступает через жиклер 17. Ускорительный насос 3 мембранно­го типа с механическим приводом впрыскивает топливо в обе 222

камеры карбюратора в щель между большим и малым диф­фузорами.

Воздушная заслонка после пуска двигателя приоткрывается мембранным механизмом 5, а в дальнейшем по мере подогрева двигателя ее открывают вручную. Для облегчения пуска горячего двигателя используется разбалансировочный клапан 4, который на холостом ходу и после остановки двигателя сообщает поплав­ковую камеру с атмосферой, куда удаляются пары бензина из этой камеры.

Смесительная камера подогревается жидкостью из системы охлаждения двигателя (каналы 22), это сделано для обогрева каналов системы холостого хода.

Трубки 18, 23 и 24 служат соответственно для вентиляции картера и отбора разрежений для управления вакуум-коррек- тором и антитоксичными системами.

Карбюраторные системы сохранились лишь в двигателях устаревших конструкций. Ни одна из ведущих автомобильных фирм мира таких систем в ДВС больше не применяет.

2. СИСТЕМЫ ВПРЫСКИВАНИЯ БЕНЗИНА .

Основные преимущества систем впрыскивания бензина перед карбюраторными заключаются в следующем:

• раздельное дозирование воздуха и топлива, в результате чего одной и той же подаче воздуха может соответствовать разная подача бензина;

• коррекция основной программы дозирования по многим факторам;

• возможность точного дозирования смеси для нейтрализа­ции ОГ в системах с А-зондом (см. п. 6.1.4);

• улучшение мощностных и экономических показателей двигателя на 5...15%;

• встроенная диагностика.

В то же время необходимо отметить, что системы впрыски­вания уступают карбюраторным по стоимости, сложности устройства и обслуживания при эксплуатации.

Наибольшее распространение в четырехтактных двигателях получили системы с впрыскиванием бензина во впускной тракт электромагнитными форсунками под давлением 0,15...0,4 МПа. Впрыскивание бензина непосредственно в цилиндр автомобиль­ного двигателя практического применения не находит из-за не­благоприятных условий работы форсунки, трудности размеще­ния ее в камере сгорания, а также из-за требующегося высокого давления впрыскивания (2,5...10,0 МПа).

Системы впрыскивания можно классифицировать по многим признакам, наиболее существенны из них следующие.

• По способу управления дозированием бензина:

223

Рис. 5.10. Схема системы распределенного впрыскивания бензина

• электронные, в которых подача топлива регулируется пу­тем изменения длительности циклического впрыскивания;

• механические с непрерывной подачей бензина через фор­сунки, которая изменяется специальным дозатором.

• По количеству форсунок:

• с индивидуальной форсункой для каждого цилиндра (рас­пределенное впрыскивание);

• с индивидуальными форсунками для каждого цилиндра и одной пусковой форсункой, общей для всех цилиндров;

ф с одной форсункой для всех цилиндров (центральное впрыскивание).

При распределенном впрыскивании бензина* топливо из ба­ка 1 (рис. 5.10) всасывается электрическим бензонасосом 2, а за­тем через фильтр тонкой очистки 3 нагнетается в магистраль 6, в которой стабилизатором давления 7 поддерживается постоянный перепад давления на входе и выходе топлива из форсунок 5. Из­быток топлива от стабилизатора 7 возвращается обратно в бак.

Из нагнетательной магистрали топливо через распредели­тель подводится к индивидуальным электромагнитным форсун­кам 5, подающим его в зону впускных клапанов.

•Система центрального впрыскивания имеет аналогичную схему, но с од- цой форсункой, обеспечивающей подачу бензина во все цилиндры.

224

Воздух поступает в цилиндры через измеритель расхода 10 и впускной трубопровод 8. Количество воздуха регулируется дроссельной заслонкой.

Электронная система управления дозированием топлива пи­тается от аккумулятора 15 и включается в цепь при замыкании замка зажигания 16.

Сигналы измерителя расхода воздуха 10 и распределителя зажигания 13 (сигнал частоты вращения вала) обрабатываются электронным блоком управления 4, который в соответствии с за­ложенной в него программой выдает электрические импульсы, управляющие одновременным открытием клапанов форсунок и имеющие определенную продолжительность на каждом режи­ме работы двигателя. Разработаны и системы с согласованным (фазированным) впрыскиванием, в которых впрыскивание в каж­дый цилиндр осуществляется в одинаковой фазе цикла. Это в существенной степени выравнивает условия смесеобразования в различных цилиндрах.

Так как стабилизатор давления 7 поддерживает с точностью порядка ±2 кПа постоянное избыточное давление топлива от­носительно давления воздуха во впускном трубопроводе, то цик­ловая подача топлива форсункой 5 однозначно зависит от време­ни, в течение которого открыт ее клапан.

Длительность впрыскивания корректируется блоком управ­ления в зависимости от температуры охлаждающей жидкости (датчик 12), экономайзерный эффект и обогащение смеси на режимах разгона обеспечиваются по сигналам датчика 9, соеди­ненного механически с осью дроссельной заслонки. В датчике предусмотрена также контактная пара, подающая сигнал для отключения тошшвоподачи на режимах принудительного холо­стого хода. Отключение подачи происходит при закрытой дрос­сельной заслонке, когда частота вращения превышает примерно 1500 мин^-1, подача вновь включается при частоте вращения ниже 900 мин^-1. Имеется коррекция порога отключения подачи топ­лива в зависимости от температурного режима двигателя.

Чтобы обеспечить устойчивую работу двигателя на холос­том ходу с заданной частотой вращения, предусмотрено автома­тическое регулирование количества поступающего в двигатель воздуха в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. На холостом ходу непрогретого двигателя дроссельная заслонка закрыта, а воздух поступает через верхний и нижний байпасные каналы. По мере прогрева двигателя начиная с температуры жидкости 50...70 °С регулятор дополнительного воздуха 14 пре­кращает подачу воздуха. После этого воздух поступает только через верхний байпас, сечение которого можно изменить винтом для регулировки частоты вращения на холостом ходу.

Система может работать по сигналам А-зонда И, обеспечи­вая поддержание стехиометрического состава смеси.

8—487 ²²⁵

Большое значение для безотказной работы стабилизатора давления 7 и форсунок 5 имеет качественная фильтрация топлива.

Измерение расхода воздуха осуществляется термоанемомет­ром с высокой надежностью и позволяет поддерживать постоян­ным состав смеси при изменении плотности воздуха. Чувстви­тельный элемент из платиновой проволоки толщиной 70 мкм, расположенной по поперечному сечению впускного трубопрово­да, включен в цепь моста сопротивлений. Проволока подогрева­ется электрическим током до постоянной температуры 150 °С. Чем больше расход воздуха, тем сильнее теплосъем с проволоки, а ток подогрева возрастает. Сила тока, пропорциональная рас­ходу воздуха, непрерывно измеряется мостовой схемой и опреде­ляет величину расхода воздуха.

После остановки двигателя нить термоанемометра по ко­манде блока управления кратковременно разогревается до повы­шенной температуры с целью очищения (выжигания) от загрязне­ний, которые могут искажать сигнал о расходе воздуха.

Помимо проволочного чувствительного элемента термоане­мометра применяется также пленочный.

• Электромагнитная форсунка. Точность дозирования и равномерность топливоподачи по цилиндрам во многом зави­сят от качества форсунок. Принципиальная схема электромагнит­ной форсунки показана на рис. 5.11. Топливо подводится к кор­пусу форсунки по шлангу через фильтр 7. В корпусе форсунки размещены клапан 2 с распиливающим наконечником 1 и быст­родействующий электромагнит 5, концы обмотки которого выве­дены наружу через изолированные от корпуса контакты 6. Когда электромагнит обесточен, то пружиной 4 клапан прижимается к седлу. Клапан открывается примерно на 0,1 мм, когда на контакты форсунки подается управляющий электрический им­пульс и магнит 5 втягивает якорь 3, соединенный с иглой 2. Однако клапан открывается и закрывается не одновременно с иа-

6 7

226

Рис. S.11. Электромагнитная форсунка