10.Устройство и работа диафрагменного, топливного насоса, фильтров очистки топлива и воздуха, ограничителя максимального числа оборотов коленчатого вала, системы выпуска отработавших газов.

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС. Топливный насос диафрагменного типа служит для подачи топлива из топливного бака в карбюратор под избыточным давле­нием. Корпус насоса, состоящий из верхней и нижней частей, отли­вают из цинкового сплава; сверху укрепляется крышка, образую­щая вместе с нижней частью отстойник. Между верхней и нижней частями корпуса установлена одна (двигатель АЗЛК-412) или две (ВАЗ-2101) диафрагмы, соединенные с верхним концом штока. Другим (нижним) концом шток связан с двуплечим рычагом, уплотнитель и пружину. В верхней части корпуса помещен сетчатый фильтр, впускной и выпускной клапаны с пружинами. На двигателе АЗЛК-412 привод насоса осуществляется от эксцентрика распреде­лительного вала через толкатель, а на двигателе ВАЗ-2101— эксцентриком вала привода масляного насоса и прерывателя-рас­пределителя зажигания. Для заполнения насоса топливом в корпу­се имеется рычаг ручной подкачки (рис. 2).

Когда эксцентрик набегает выступающей частью на толка­тель 3, последний нажимает на двуплечий рычаг 2, который отклоняется и оттягивает вниз шток 13, а вместе с ним и диафраг­мы 8 и 9. При этом над верхней диафрагмой 8 создается разреже­ние, а в связи с тем, что в топливном баке давление атмосферное, то под действием разности давлений топливо будет поступать из бака по топливопроводу 7 в отстойник и далее через сетчатый фильтр 6 и впускной клапан 5 в полость над диафрагмой (рис. 2, а). Когда выступающая часть эксцентрика пройдет, то под воздействием пружины 10 шток 13 с диафрагмами поднимется вверх, создается избыточное давление топлива (0,17—0,23 кгс/см²), под действием которого впускной клапан 5 закрывается, а выпуск­ной 19 — открывается, и топливо подается по топливопроводу 18 в поплавковую камеру карбюратора (рис.). Когда уровень топлива в поплавковой камере карбюратора достигнет нормальной величины и игольчатый клапан закроется, топливный насос будет работать вхолостую, так как пружина 10, установленная под диафрагмами, не в состоянии поднять их кверху, чтобы открыть игольчатый клапан поплавковой камеры. В это время двуплечий рычаг 2 качается на своей оси 1 свободно (холо стой ход).

Рис. 2. Схема работу топливного насоса двигателя ВАЗ-2101:

а — всасывание топлива; б — нагнетание топлива; 1 — ось рычага; 2 — рычаг; 3 — толкатель;

4 — верхняя часть корпуса насоса; 5 — впускной клапан; 6 — сетчатый фильтр; 7 — впуск­ной топливопровод; 8 — верхняя диафрагма; 9 — нижняя диафрагма; 10 — пружина диафрагмы; 11 — рычаг ручной подкачки; 12 — пружина рычага ручной подкачки; 13 — шток; 14— балансир рычага: 15 — нижняя часть корпуса; 16 – эксцентрик рычага руной под­качки; 17 — возвратная пружина рычага; 18 — выпускной топливопровод; 19 — выпускной клапан

ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР. Воздушный фильтр со сменным, сухим фильтрующим элементом (рис. 3) устанавливается на входной патрубок карбюратора ля очистки поступающего воздуха в цилиндры двигателя. Он состоит из корпуса 11 с приемным патрубком 10, крышки 8, уплотняющей прокладки 3 и фильтрующего бумажного элемента 7. В воздушном фильтре двигателя ВАЗ-2101, кроме того, имеется регулирующая перегородка 4 с прокладкой 5, фильтрующий элемент 6 приточной вентиляции картера двигателя и приемный патрубок 9 подогретого воздуха (рис. 3, а). На крышке фильтра имеются голубая и красные метки, а на приемном патрубке корпуса – стрелка.

Трубопроводы. Впускной трубопровод, отливаемый из алюминиевого сплава, в средней части имеет двойные стенки, где циркулирует жидкость системы охлаждения для подогрева рабочей смеси. Н двигателе ВАЗ 2101 для предупреждения скопления конденсата топлива в нижней точке впускного трубопровода имеется дренажная трубка, сообщающая трубопровод атмосферой. К фланцу выпускного трубопровода присоединяется приемная труба глушителя, передняя часть которого образована двумя стальными трубами.

Глушитель. Глушитель служит для уменьшения шума при выходе отработавших газов в атмосферу. Он представляет собой трубу отверстиями, помещенную внутри коробки из листовой стали. Пространство вокруг трубы разделено перегородками на несколько полостей. Отработавшие газы, выходящие с большой скоростью из выпускного трубопровода, поступают через приемную трубу глушителя в его корпус, расширяются и , пройдя через ряд отверстий в полости корпуса, теряют скорость, следствием чего и является уменьшение шума при их последующем выходе в атмосферу

Рис 43. Воздушный фильтр двигателя ВАЗ-2101:

1.— барашковая гайка; 2 — шайба; 3 — уплотняющая прокладка: 4 — регулирующая перегородка: 5 — прокладка регулирующей перегородки; 6 — фильтрующий элемент приточной вентиляции картера; 7— фильтрующий элемент воздуха; 8 — крышка; 9— приемный патрубок подогретого воздуха; 10 — приемный патрубок холодного воздуха: 11 — корпус; 2 — голубая метка на крышке фильтра; 13 — стрелка на входном патрубке; 14 — красная метка

11. Схемы систем питания бензиновых двигателей с впрыскиванием топлива

Системы с впрыскиванием бензина интенсивно вытесняют традиционные карбюраторные системы.

Основные преимущества систем впрыскивания бензина перед карбюраторными заключаются в следующем;

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

коррекция основной программы дозирования по многом фак­торам (в зависимости от нагрузки и скоростного режима, темпе­ратуры воздуха и охлаждающей жидкости, атмосферного давления и др.);

возможность точного дозирования смеси, требуемого для нейт­рализации отработавших газов в системах с ^-зондом (см. § 9.2);

улучшение мощностных и экономических показателей двигате­ля на 5-15%;

встроенная диагностика.

В то же время системы впрыскивания уступают карбюраторным по стоимости (дороже в 2-5 раз), сложности устройства и обслуживания при эксплуатации. Преимущественное применение получили системы с электрон­ным управлением, в которых подача бензина регулируется путем изменения длительности циклического впрыскивания.

По количеству используемых электромагнитных форсунок эти системы можно классифицировать следующим образом:

с индивидуальной форсункой для каждого цилиндра (распреде­ленное впрыскивание);

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

с одной форсункой для всех цилиндров (центральное впрыскивание).

Наибольшее распространение в четырехтактных двигателях получили системы с впрыскиванием бензина электромагнитными форсунками под давлением 0,15-0,4 МПа во впускной тракт. Впрыскивание бензина непосредственно в цилиндр автомобильного двигателя широкого практического применения не находит из-за неблагоприятных условий работы форсунки, трудности размещения ее в камере сгорания, а также из-за высокого давления впрыскивания (3,5-10,0 МПа).

На рис. 7.6 показана схема типичной системы распределенного впрыскивания бензина¹.

Топливо из бака 7 всасывается электрическим бензонасосом 2, а затем через фильтр тонкой очистки 3 нагнетается в магистраль 6, в которой редукционным клапаном поддерживается постоянный перепад давления на входе и выходе топлива из форсунок 5.

Рис.. Схема системы распределенного впрыскивания:

/-топливный бак, 2- электрический насос, 3- фильтр тонкой очистки, 4- электронный олок управления, 5- электромагнитная форсунка, 6- нагнетательная магистраль, 7- Редукционный клапан, 8- впускной трубопровод, 9- датчик положения дроссельной заслонки, 10- измеритель расхода воздуха, 11-.-зонд, 12- датчик температуры, 13- распределитель •"скитания, 14- регулятор дополнительного воздуха, 15- аккумулятор, 16- замок зажигания

Избыток топлива от клапана 7 возвращается обратно в бак.

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

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 75 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 импульсы, управляющие открытием клапанов форсунок и имеющие определенную про­должительность на каждом режиме работы двигателя. Для упро­щения схемы электронного блока в четырехцилиндровом двигателе цикловая доза подается одновременно двумя форсунками, т.е. реализуется принцип группового впрыскивания. Это в существен­ной степени по сравнению с одновременным впрыскиванием всеми форсунками выравнивает условия смесеобразования в различных цилиндрах. Разработаны и системы с так называемым фазирован-ным впрыскиванием, в которых впрыскивание в каждый цилиндр осуществляется в одинаковой фазе цикла.

Так как редукционный клапан 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 топливоподачи 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 до­полнительного воздуха. После этого воздух поступает только через верхний байпас, сечение которого можно изменить винтом регулировки частоты вращения на холостом ходу.

Система может работать по сигналам λ - зонда 14, обеспечивая поддержание состава смеси α  1,0

Большое значение для безотказной работы редукционного кла­пана и форсунок имеет качественная фильтрация топлива.

Измерение расхода воздуха осуществляется термоанемометром с высокой точностью и позволяет поддерживать постоянным состав смеси при изменении атмосферного давления. 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, ее температура и сопротивление уменьшаются, 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) нити от загрязнений, которые могут искажать сигнал о расходе воздуха.

Рис. 7.7. Электромагнитная форсунка:

1-распиливающий наконечник, 2-клапан, 3- якорь, 4-пружина, 5-электромагнит, 6- фильтр, 7- электрический контакт

Точность дозирования и равномерность топливоподачи по цилиндрам во многом зависят от качества форсунок. Принципиаль­ная схема электромагнитной форсунки показана на рис. 7.7. Топливо подводится к корпусу форсунки по шлангу через фильтр 6. В корпусе форсунки размещены клапан 2 с распиливающим наконечником 1 и быстродействующий электромагнит 5, концы обмотки которого выведены наружу через изолированные от кор­пуса контакты 7 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. Разброс цикловых подач у одного комп­лекта форсунки может достигать ±4,0% на малых подачах и ±1,5% на больших, что обеспечивает значительно лучшую равномерность составов смеси по цилиндрам, чем при карбюрации или централь­ном впрыскивании.

Бензонасос имеет электрический привод (рис. 7.8), что позво­ляет при запуске включать его (поворотом ключа в замке зажигания) до начала проворачивания коленчатого вала стартером. Это обес­печивает создание требуемого для впрыскивания давления в нагне­тательной магистрали, когда двигатель еще не работает.

Часто для лучшего охлаждения электромотора электрический бензонасос делают в герметичном исполнении и погружают его в топливо, находящееся в баке.

Ротор насоса2 (рис. 7.9) расположен эксцентрично относитель­но корпуса 4 и вращается вместе с якорем электромотора (см. рис. 7.8). Ролики.? (рис. 7.9) перемещаются в канавках ротора, постоянно прижимаясь к опорной поверхности статора.

Принцип работы насоса поясняют схемы на рис. 7.9. При вращении ротора увеличивается объем серповидной полости, ограниченной поверхностью статора 4, ротором 2и двумя роликами, расположенными выше и ниже впускного отверстия 1 (рис. 7.9, а).

Рис. 7.8. Электрический бензонасос:

7-вход бензина,2-предохранительный клапан, 3-насос, 4-якорь, 5-обратный клапан, 6-выход бензина

Рис. 7.9. Схема работы насоса:

а - всасывание бензина, б - нагнетание; 1-вход бензина, 2-ротор насоса, 3-ролики, 4- опорная поверхность роликов, 5-выход бензина

При этом указанная полость заполняется бензином. Когда ротор, а вместе с ним и рассматриваемые ролики займут положение, пока­занное на рис. 7.9, б, объем серповидной полости между роликами будет уменьшаться, что и обеспечит подачу бензина в нагнетатель­ную магистраль.

Редукционный клапан 2 (см. рис. 7.8) предохраняет систему от чрезмерного повышения давления, а обратный клапан 5 препятст­вует отеканию топлива в бак после остановки насоса.

12. Схема системы питания газового двигателя. Устройство и принцип работы приборов газобалонных установок для сжатых газов. Рабочий цикл протекает аналогично карбюраторному ДВС.

Двигатели, работающие на сжатых или сжиженных газах, соз­даются в основном на базе карбюраторных. Для этого последние оборудуются специальной газовой аппаратурой и баллонами, но сохраняют способность работы и на бензине. При этом высокая детонационная стойкость газа, октановое число которого выше 100 ед., должным образом не реализуется, так как степень сжатия двигателя выбирают в соответствии со значительно меньшим, чем у газа, октановым числом бензина.

Установка для работы на сжатом газе. Восемь баллонов, сгруппированные в две группы (рис. 8.1), размешают под платфор­мой кузова, каждую группу снабжают вентилем, что позволяет расходовать газ из любой группы или сразу из обеих. Наполнение баллонов газом производится через наполнительный вентиль 10.

Из баллонов через расходные вентили9 и 14 газ поступает в подогреватель 18, который предназначен для предохранения системы от замерзания вследствие сильного понижения температу­ры газа при его расширении в редукторе высокого давления 20. Рис. 8.1. Принципиальная схема газобаллонной топливной системы с левым распо­ложением арматуры газовых баллонов 1- газовый смеситель, 2- шланг системы холостого хода, 3- редуктор низкого давления, 4- шланг от пускового клапана к газовому смесителю, 5- шланг от электромагнитного клапана к редуктору низкого давления, 6 - электромагнитный клапан с газовым фильтром, 7- трубка от переходного штуцера к электромагнитному клапану, 8-шланг для отвода газа от предох­ранительного клапана редуктора высокого давления, 9- вентиль задней группы баллонов, 10- наполнительный вентиль, 11-крестовина, 12-трубка от крестовины к подогревателю газа, 13 - основной расходный вентиль, 14- вентиль передней группы баллонов, 15-топливный бак, 16-манометр высокого давления, 17-фильтр грубой очистки топлива, 18-подогреватель газа, 19-рукав подогревателя газа, 20-редуктор высокого давления, 21-карбюратор-смеситель, 22-фильтр тонкой очистки топлива с электромагнитным клапаном, 23- топливный насос

Между подогревателем газа, обогреваемым теплотой отработавших газов, и баллонами установлен основной расходный вентиль 13. На редукторе высокого давления 20 установлен датчик контрольной лампы, которая загорается при снижении давления газа в редукторе ниже 0,45 МПа; это сигнализирует водителю о том, что газа в баллонах осталось на 10-12 км.

Из редуктора 20 газ поступает в электромагнитный клапан 6 с фильтром. Этот клапан открывается при пуске двигателя и газ по трубке 7 поступает в редуктор низкого давления 3.

Редуктор 3 имеет две ступени, и давление в нем понижается почти до атмосферного. Во время работы двигателя газ поступает в карбюратор-смеситель 21, а на режиме холостого хода по шлангу 2 - непосредственно в задроссельное пространство.

Редуктор низкого давления 3 понижает давление газа, поступа­ющего в карбюратор-смеситель, дозирует газ для приготовления смеси необходимого состава и отключает газовую магистраль при остановке двигателя.

Работа двигателя на бензине обеспечивается стандартной систе­мой питания бензином, которая подключена к карбюратору-смесителю 21.

Стальные баллоны для сжатого газа изготовляют из цельнотя­нутых труб с наружным диаметром 219 мм и толщиной стенок 6,5 -7,0 мм. Вместимость баллона 50 л.

В целях совершенствования газобаллонной топливной системы и повышения противопожарной безопасности на автомобилях ЗИЛ -138А возможна установка баллонов с расположением их горловин на правой стороне автомобиля. Особенностью системы является то, что редуктор высокого давления устанавливается на передней стен­ке кабины под капотом. Кронштейн редуктора одновременно явля­ется подогревателем газа. Для этой цели к дополнительному кронштейну приварена трубка, куда по шлангу поступает горячая жидкость из системы охлаждения двигателя через кран отопителя кабины. Из полости кронштейна жидкость по шлангу направляется в радиатор отопителя кабины, а затем к насосу системы охлаждения двигателя. В целях пожарной безопасности при случайном разрыве мембраны редуктора высокого давления газ из колпака редуктора и от предохранительного клапана отводится за пределы подкапот­ного пространства по отдельным трубопроводам.

Преимущества КПГ перед бензином: БОльшая стойкость к детонации; Более экологичен; Экономичнее; Не смывает масляную пленку со стенок цилиндров; Дешевле.