Общее устройство системы питания

Система питания карбюраторного двигателя служит для хранения топлива, подачи, очистки топлива и воздуха, приготовления горючей смеси и выпуска отработанных газов.

В систему питания карбюраторного двигателя входят: топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, топливопроводы, карбюратор, воздухоочиститель, впускной трубопровод. Выпуск отработавших газов осуществляется через выпускной трубопровод и глушитель.

Топливо из бака насосом подается к карбюратору, где смешивается в определенной пропорции с воздухом, проходящим через воздухоочиститель. Подача бензина осуществляется бензонасосом, его очистка – фильтрами грубой и тонкой очистки. Очистка воздуха, подаваемого в карбюратор, производится воздушным фильтром. Полученная горючая смесь по впускному трубопроводу поступает в цилиндры двигателя. Отработавшие газы из цилиндров отводятся через выпускной трубопровод и глушитель.

Топливный диафрагменный насос служит для принудительной подачи топлива (бензина) из бака в поплавковую камеру карбюратора. Для этой цели применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

Насос состоит из трех основных разъемных частей: корпуса, головки и крышки, отлитых из цинкового сплава и плотно соединенных между собой на прокладках винтами. Кроме того, в насосе имеются: диафрагма с шайбами, штоком и пружиной, приводное коромысло с осью и пружиной, два впускных клапана, сетчатый фильтр, нагнетательный клапан и рычаг ручной подкачки с валиком и пружиной.

Гибкая диафрагма, изготовленная из нескольких слоев специальной ткани (перкаль), пропитанных бензостойким лаком, или сделанная из одного слоя прорезиненной ткани, плотно закреплена между фланцами корпуса и головки, стянутых винтами, равномерно расположенными по окружности. К диафрагме с помощью двух тарельчатых шайб и гайки прикреплен шток. Под диафрагмой установлена в сжатом состоянии пружина, опирающаяся на выступ в корпусе. С нижним концом штока, снабженным упорной шайбой с текстолитовой прокладкой, вырезом соединен внутренний конец коромысла, установленного в нижней части корпуса на оси. Между коромыслом и корпусом расположена возвратная пружина. Над внутренним плечом коромысла в стенках корпуса установлен валик с вырезом; на наружном конце валика закреплен рычаг ручной подкачки топлива. Валик с рычагом удерживается в исходном положении пружиной.

Насос фланцем нижней части корпуса крепится к двигателю. При этом наружный конец коромысла непосредственно или через промежуточный толкатель соприкасается с эксцентриком распределительного вала двигателя. В отдельной камере головки, над которой на прокладке закреплена винтами крышка, установлены два впускных клапана. Резиновые шайбы этих клапанов, отжимаемые пружинами, установленными под тарелками, закрывают снизу отверстия в стенке головки. Над клапанами в камере головки установлен сетчатый фильтр. В крышке над впускной полостью насоса имеется отверстие с резьбой для крепления штуцера с трубкой, подводящей топливо из бака.

В другой камере, образованной перегородками в головке и крышке, в стенке головки установлен нагнетательный клапан, резиновая шайба которого закрывает выпускные отверстия сверху. К нагнетательной полости насоса с помощью трубки и штуцера, ввертываемого в отверстие головки, присоединяется трубка от карбюратора.

Топливный насос работает следующим образом.

При вращении распределительного вала его эксцентрик непосредственно или через толкатель поворачивает наружный конец коромысла, качающегося на оси. В результате этого внутренний конец коромысла опускается вниз, перемещая за собой шток с диафрагмой и сжимая пружину. При прогибе диафрагмы вниз пространство в рабочей полости над диафрагмой увеличивается и в ней создается разрежение, вследствие чего в полость через сетчатый фильтр и открывшиеся впускные клапаны из впускной камеры насоса поступает топливо. Нагнетательный клапан при этом закрыт.

Когда выступ эксцентрика сходит с конца толкателя, коромысло освобождается, и диафрагма со штоком под действием пружины перемещается вверх. При этом объем полости над диафрагмой уменьшается, давление в ней возрастает, и топливо, поступившее в полость, выдавливается через открывшийся нагнетательный клапан в нагнетательную камеру насоса и далее по трубке поступает в поплавковую камеру карбюратора. Под действием давления топлива впускные клапаны закрываются.

При работе двигателя диафрагма все время опускается и поднимается, вследствие чего насос обеспечивает постоянную подачу топлива из бака в карбюратор. Небольшое количество воздуха, находящегося в нагнетательной камере под крышкой над нагнетательным клапаном, образует воздушную упругую подушку, которая при перекачке топлива смягчает толчки и резкость его пульсации, чем достигается более равномерное поступление топлива в карбюратор.

Насос устроен так, что он подает топливо в карбюратор в количестве, соответствующем расходу топлива. Если поплавковая камера карбюратора заполнится до нормального уровня и игольчатый клапан закроет входное отверстие, то насос не будет подавать топливо в карбюратор. Пружина рассчитана на определенное усилие, поэтому давления топлива недостаточно для принудительного открытия игольчатого клапана карбюратора. При этом диафрагма со штоком и внутренним рычагом коромысла находится в нижнем положении, и внутренний конец коромысла перемещается по нижнему концу штока, не надавливая на его шайбу, т. е. качается на оси вхолостую.

Пружина, действующая на наружное плечо коромысла, постоянно прижимает его к эксцентрику, устраняя биение и стук коромысла при холостой работе насоса.

В случае необходимости заполнения поплавковой камеры карбюратора топливом при неработающем двигателе пользуются приспособлением для ручной подкачки топлива. При повороте рычага механизма ручной подкачки валик краями вырезанной части надавливает на внутреннее плечо коромысла, перемещая диафрагму.

Отверстие в нижней части корпуса, закрытое пробкой, служит для контроля за целостью диафрагмы и для выпуска топлива или масла, скопившегося в кольцевом кармане корпуса.

В целях дальнейшего повышения производительности и улучшения качества работы на V-образных двигателях применяют также топливный насос, в котором установлено по три впускных и выпускных клапана.

Для очистки топлива (бензина) от механических примесей и воды перед поступлением его в карбюратор применяют сетчатые фильтры, специальные фильтры и отстойники.

Сетчатые фильтры устанавливают в заливной горловине бака и в приемном штуцере поплавковой камеры карбюратора. Специальные фильтры-отстойники ставят на топливном насосе или отдельно.

На грузовых автомобилях обычно применяют двойную очистку топлива в фильтре-отстойнике, первичной очистки и в фильтре тонкой очистки. Первичный фильтр включают между баком и топливным насосом, а вторичный – между насосом и карбюратором.

Фильтр первичной очистки состоит из корпуса, отъемного стакана и фильтрующего элемента. К чугунному корпусу фильтра-отстойника болтом, ввернутым в центральный стержень, притянут на прокладке металлический стакан. Внутри стакана на стержне установлен фильтрующий элемент пластинчатого типа или сетчатый.

Фильтрующий элемент пластинчатого типа состоит из двух латунных шайб, между которыми на шпильках набраны тонкие латунные диски с загнутыми усиками или диски с выдавленными выступами. При сборке этих дисков усики и выступы между ними образуют щели с просветом, равным толщине усика или высоте выступа (0,05 мм). Диски в собранном фильтре плотно сжимаются нижней пружиной, установленной на стержне, и весь элемент прижимается на прокладке к камере корпуса с топливоподводящим каналом и штуцером.

Топливо поступает через подводящий канал корпуса в отстойник, где отстаиваются грязь и вода. Далее топливо проходит через фильтрующий элемент, поступает в камеру корпуса и по каналу через штуцер выходит из фильтра-отстойника. Для выпуска отстоя в нижней части стакана имеется отверстие с пробкой.

Топливный фильтр тонкой очистки состоит из литого корпуса с каналами, к которому с помощью скобы и натяжного винта присоединен снизу на прокладке стеклянный стакан. Внутри стакана расположен фильтрующий элемент, прижимаемый пружиной на прокладке к корпусу. Фильтрующий элемент представляет собой мелкую сетку, закрепленную на капроновом патроне, или керамический пористый стакан. В фильтрах некоторых типов ставят магнит для улавливания из топлива металлических частиц.

Для очистки воздуха, поступающего в карбюратор, от пыли применяют специальные воздухоочистители. Преимущественное распространение получили комбинированные инерционно-мас-ляные (контактные) воздухоочистители. В таких воздухоочистителях воздух очищается вследствие инерционного отбрасывания пыли в масляную ванну и прохождения через фильтрующий элемент, смоченный маслом.

Воздухоочиститель состоит из корпуса с центральным патрубком, отражателя с отверстиями, крышки корпуса в котором расположен фильтрующий элемент из капроновой нити. Детали воздухоочистителя стягиваются гайкой-барашком на шпильке.

При помощи заслонки, управляемой водителем, можно питать воздухоочиститель наружным воздухом или воздухом из подкапотного пространства. К боковому патрубку воздухоочистителя присоединяется шланг, питающий очищенным воздухом компрессор тормозной системы.

Нижняя часть корпуса воздухоочистителя заполняется до определенного уровня маслом, используемым для двигателя. При работе двигателя воздух, просасываемый через воздухоочиститель, входит под его крышку, направляется вниз и, резко меняя направление, ударяется в масло и отражателем направляется в фильтрующий элемент. При этом из воздуха выпадают тяжелые частицы пыли, прилипающие к маслу. Далее воздух, захватывая частицы масла, просасывается через фильтрующий элемент, смоченный маслом, окончательно очищается от пыли и частиц масла и по центральному патрубку проходит в карбюратор. Избыточное масло вместе с задержанной пылью стекает с фильтрующего элемента в масляную ванну, что обеспечивает самоочистку элемента. Этому способствует малая прилипаемость масла к капроновому волокну. Отражатель препятствует чрезмерному захвату масла проходящим воздухом и устраняет значительные колебания масла в ванне при наклонах автомобиля.

Для нормальной работы автомобильного двигателя на всех режимах карбюратор имеет: поплавковую и смесительную камеры, главную дозирующую систему с устройством компенсации состава смеси, пусковое устройство, систему холостого хода, экономайзер, ускорительный насос и у грузовых автомобилей – ограничитель числа оборотов коленчатого вала двигателя.

К пусковому устройству в карбюраторе относится воздушная заслонка с автоматическим клапаном.

Воздушная заслонка установлена на вращающемся валике в воздушном патрубке карбюратора. На наружном конце валика закреплен приводной рычаг, связанный гибкой тягой с кнопкой управления заслонкой, расположенной на щитке в кабине. При закрытой воздушной заслонке даже при медленном провертывании коленчатого вала в смесительной камере образуется большое разрежение, вызывающее усиленное высасывание топлива через распылитель главного жиклера и из каналов и системы холостого хода. Топливо, поступающее в смесительную камеру, движется в виде пленки по стенкам трубопроводов, захватывается воздухом, испаряется в нем и в виде богатой смеси поступает в цилиндры, обеспечивая пуск двигателя.

Для устранения чрезмерного подсоса топлива при длительном прикрытии воздушной заслонки на ней обычно ставят автоматический клапан. При значительном увеличении разрежения в камере клапан открывается под давлением воздуха, и последний поступает в смесительную камеру, вследствие чего разрежение в ней снижается.

Иногда воздушную заслонку делают неравносторонней и валик ее соединяют с приводным рычагом через промежуточный рычаг с пружиной. В случае сильного возрастания разрежения в смесительной камере воздух давит на большую часть заслонки, и заслонка автоматически открывается при постоянном положении приводного рычага.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя с малым числом оборотов без нагрузки (на холостом ходу). В эту систему входят: топливный жиклер холостого хода, воздушный жиклер, канал, выходные каналы и регулировочные винты ..

Топливный жиклер холостого хода сообщается с поплавковой камерой. Выходное отверстие канала в стенке патрубка смесительной камеры расположено за дроссельной заслонкой, когда она прикрыта.

При прикрытии дроссельной заслонки, что необходимо для работы двигателя с малым числом оборотов холостого хода, разрежение в диффузоре карбюратора падает настолько, что поступление топлива из распылителя главного жиклера прекращается. За дроссельной заслонкой, наоборот, создается сильное разряжение, вследствие чего топливо засасывается через жиклер холостого хода в канал, куда через воздушный жиклер поступает воздух, улучшающий последующее распыление топлива. Полученная эмульсия (крупные частицы топлива с воздухом) проходит через выходное отверстие канала в смесительную камеру карбюратора. В смесительной камере эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через щели неплотно прикрытой дроссельной заслонки, дополнительно испаряется, и полученная смесь поступает в цилиндры двигателя.

При открытии дроссельной заслонки разрежение у выходного отверстия канала холостого хода падает, и система выключается из работы.

Для повышения плавности перехода двигателя с режима холостого хода на режим работы с нагрузкой канал холостого хода имеет два выходных отверстия. Отверстие канала, расположенного перед дроссельной заслонкой (в прикрытом ее положении), и отверстие канала – за ней.

Когда заслонка прикрыта, эмульсия поступает во впускной патрубок через отверстие канала за заслонкой, а через отверстие канала в канал холостого хода подается воздух, вследствие чего в канале снижается разрежение и уменьшается количество поступающего топлива, а также улучшается приготовление эмульсии. При небольшом открытии заслонки отверстие канала перекрывается ее краем, разряжение в канале возрастает, и через отверстие канала поступает больше топлива. При дальнейшем открытии заслонки оба отверстия оказываются за заслонкой, и эмульсия поступает в цилиндры в большем количестве. Таким образом, по мере открытия заслонки количество топлива, подаваемого системой холостого хода, постепенно возрастает, что и способствует плавному переходу на режимы работы с нагрузкой.

Число оборотов коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки (холостой ход) регулируют прикрытием дроссельной заслонки с помощью ограничительного упорного винта на рычаге ее оси. Количество поступающего топлива, т. е. качество смеси, регулируют винтом холостого хода. При ввертывании винта смесь становится беднее, при отвертывании его – богаче.

Главная дозирующая система с устройством компенсации состава смеси служит для экономичной работы двигателя на средних нагрузках за счет приготовления слегка обедненной смеси.

Компенсация смеси пневматическим торможением топлива получила применение в большинстве моделей современных отечественных карбюраторов вследствие простоты соответствующих устройств и надежности действия.

В карбюраторах с компенсацией смеси данным методом в главную топливную систему входит только главный жиклер с распылителем. Вдоль распылителя расположена камера, соединенная с атмосферой через воздушный жиклер. Камера сообщается с распылителем через несколько отверстий. По мере увеличения открытия дроссельной заслонки и увеличения разрежения в диффузоре количество топлива, поступающего через главный жиклер, стремится увеличиться не пропорционально количеству воздуха, проходящего через диффузор, что вызывает обогащение смеси. Однако этому препятствует торможение топлива, выходящего из жиклера, воздухом, поступающим в распылитель через воздушный жиклер и боковые отверстия.

С увеличением открытия дроссельной заслонки и возрастанием разрежения в диффузоре повышается расход топлива из распылителя, и уровень его снижается. Вследствие этого открывается все большее число боковых отверстий в распылителе, и воздух, поступая в него через воздушный жиклер все в большем количестве, притормаживает истечение топлива из жиклера. Таким образом, воздух, поступающий в распылитель, регулирует разрежение перед жиклером так, что через жиклер при разных открытиях дроссельной заслонки всегда проходит только такое количество топлива, которое необходимо для получения смеси требуемого состава.

Такой способ компенсации смеси обеспечивает также предварительное эмульсирование топлива воздухом в распылителе, что улучшает процесс смесеобразования в карбюраторе.

Экономайзером называется устройство, с помощью которого автоматически обогащается смесь при полной нагрузке двигателя.

Экономайзер состоит из жиклера и клапана с автоматическим управлением. Жиклер экономайзера, соединенный обычно с распылителем главного жиклера, дозирует дополнительное количество топлива. Клапан перекрывает отверстие, через которое проходит топливо из поплавковой камеры к жиклеру экономайзера.

Клапан экономайзера имеет механический привод. При этом клапан экономайзера открывается при помощи штока, тяги и рычажка, закрепленного на оси дроссельной заслонки. При открытии заслонки на 80–85% шток давит на клапан, который открывается и пропускает через жиклер экономайзера в распылитель дополнительное топливо, обогащающее смесь.

Ускорительный насос обеспечивает хорошую приемистость двигателя вследствие принудительного впрыска дополнительных порций топлива в смесительную камеру при резком открытии дроссельной заслонки.

В карбюраторах ускорительный насос имеет механический привод. Насос устанавливают отдельно или совмещают с экономайзером.

Шток плунжера при помощи тяги и рычажка соединен с валиком дроссельной заслонки. Когда заслонка быстро открывается, валик ее поворачивается, опуская шток с плунжером вниз. Под действием давления топлива впускной клапан при этом закрывается, а нагнетательный открывается, и дополнительная порция топлива через канал и распылитель впрыскивается в смесительную камеру, вследствие чего смесь обогащается и улучшается приемистость двигателя. При закрытии заслонки плунжер поднимается вверх, и колодец его через впускной клапан опять заполняется топливом. Нагнетательный клапан при этом закрывается и устраняет подсос воздуха из смесительной камеры в колодец ускорительного насоса.

Для того чтобы плунжер, давящий на топливо, не оказывал сопротивления быстрому открытию заслонки, усилие от тяги на плунжер передается через пружину, которая при этом сжимается. Разжимаясь, пружина плавно опускает плунжер вниз по мере расхода топлива из колодца. Это также обеспечивает более затяжной впрыск топлива.

Для сохранения постоянной регулировки карбюратора поплавковая камера не имеет непосредственного сообщения с атмосферой, а соединяется с воздушным патрубком. В этом случае поплавковая камера герметично закрыта крышкой и при помощи трубки сообщается с воздушным патрубком смесительной камеры. При таком соединении в поплавковую камеру поступает очищенный в воздухоочистителе воздух, вследствие чего уменьшается загрязнение камеры. Кроме того, при таком соединении регулировка карбюратора и его работа меньше зависят от типа присоединенного к карбюратору воздухоочистителя и от его состояния, т.к. давление в смесительной камере и в поплавковой камере при изменении состояния воздухоочистителя изменяется на одну и ту же величину. Такие карбюраторы называются сбалансированными.

На рядных двигателях с большим числом цилиндров и на V-образных двигателях в целях создания наиболее благоприятных условий для поступления горючей смеси в каждый цилиндр устанавливают карбюраторы с несколькими смесительными камерами – двухкамерные. При этом одна смесительная камера питает одну группу цилиндров, а другая секция – другую группу. Параллельно работающие смесительные камеры имеют одинаковое устройство и обычно питаются из одной общей поплавковой камеры.

Работа двигателя при чрезмерно большом числе оборотов коленчатого вала сопровождается увеличением деталей и может привести к их поломке. Поэтому в целях повышения сохранности двигателей на грузовых автомобилях ставят ограничитель максимального числа оборотов двигателя.

Наибольшее распространение получил комбинированный пневмоцентробежные ограничитель числа оборотов, состоящий из центробежного датчика, установленного на двигателе и приводимого в действие от его распределительного вала, и исполнительного диафрагменного механизма, установленного на карбюраторе и связанного с валиком дроссельной заслонкой.

Устройство и действие такого ограничителя рассмотрены далее при описании соответствующих моделей карбюраторов.