Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Топливо для карбюраторных двигателей

Топливо для карбюраторных двигателей

Свойства бензина. Топливом для карбюраторных двигате­лей служит бензин, получаемый из нефти путем ее прямой перегонки или крекинг-процесса. Основным способом получе­ния автомобильных бензинов является термический крекинг-процесс, при котором в условиях высоких давлений (5-6 МПа) нефтепродукты нагревают до температуры 500-600 С. Вслед­ствие разложения нефтепродуктов получают крекинг-бензин; его выход составляет около 70% основного сырья. При этом средний элементарный состав получаемых сортов бензина по массе примерно одинаков (около 85% углерода и 15% водорода).

Для нормального сгорания топливовоздушной смеси в ци­линдрах двигателя бензин должен обладать определенными свойствами. К основным из них относятся детонационная стойкость, испаряемость, теплота сгорания и плотность. Наряду с этим бензин не должен вызывать кор­розии металла и должен длительное время сохранять свои ка­чества.

Детонационная стойкость является одним из основ­ных показателей топлива при оценке его пригодности для дан­ного двигателя. Этот показатель определяет возможность по­вышения степени сжатия двигателя для увеличения его мощ­ности и снижения расхода топлива. Стойкость бензина против детонации определяется его октановым числом О.Ч. Чем боль­ше это число, тем выше детонационная стойкость бензина. Октановое число определяют на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия путем сравнительных испытаний данного бензина со смесью эталонного топлива, состоящей из двух углеводородов — изооктана и гептана. Первый обладает высокой детонационной стойкостью (О.Ч. = 100), а вто­рой детонирует очень легко (О.Ч. = 0). Если при испытани­ях на указанном двигателе оказывается, что стойкость испы­туемого бензина против детонации одинакова со стойкостью смеси, содержащей 72% изооктана и 28% гептана, то окта­новое число бензина равно 72. Таким образом, октановое число равно процентному содержанию изооктана в эталон­ной смеси изооктана и гептана, равноценной по детонации стойкости испытуемого бензина. Для автомобильных двигате­лей октановое число бензина не должно быть ниже 66,

Скорость сгорания рабочей смеси при выбранной степени сжатия двигателя обычно не превышает 25-35 м/с, в ре­зультате чего давление газов в цилиндрах повышается быст­ро, но плавно. При детонации сгорание носит взрывной харак­тер, а скорость распространения фронта пламени достигает 2000-2500 м/с. Такое сгорание сопровождается резким по­вышением давления и звонким металлическим стуком в ци­линдрах, что приводит к повышенному изнашиванию или раз­рушению деталей кривошипно-шатунного механизма. Наряду с этим происходит неполное сгорание топлива, что является причиной уменьшения мощности и экономичности двигателя, а также повышения токсичности отработавших газов.

Испаряемость характеризуется быстротой перехода бензина в парообразное состояние Чем больше скорость ис­парения бензина, тем выше качество приготовления горючей смеси, лучше пуск холодного двигателя, ниже концентрация паров на деталях поршневой группы, вследствие чего масло на стенках цилиндров и в картере двигателя меньше разжи­жается.

Теплота сгорания бензина является основным тепло­вым показателем и характеризуется удельной теплотой сгора­ния, т.е. количеством теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива. Теплота сгорания автомобильных бензинов находит­ся в пределах 44 100-46 200 кДж/кг.

Марки бензина. Для автомобильных карбюраторных двига­телей выпускаются бензины пяти марок: А-72, А-76, АИ-93, АИ-95 «Экстра» и АИ-98. Бензины первых трех марок де­ляг на летние и зимние, последние обладают лучшей испаряе­мостью, что облегчает пуск двигателя при низкой температу­ре, Буквы в маркировке бензина означают следующее: А — ав­томобильный бензин, И — октановое число определено не мо­торным, как у бензинов А-72 и А-76, а исследовательским методом; число соответствует минимально допустимому окта­новому числу.

Для повышения антидетонационных свойств бензинов ис­пользуют антидетонатор — тетроэтилсвинец (ТЭС), при­меняемый в виде этиловой жидкости из расчета 1-1,5 см на 1 кг бензина. При работе на этилированном бензине на стенках камеры сгорания, днище поршня и клапанах отклады­вается слой окислов свинца, для удаления которых в этило­вую жидкость добавляют выносители.

Бензины А-76, АИ-93 и АИ-98 выпускают как этилиро­ванными, так и неэтилированными; бензин АИ-95 — не этилируют, бензин А-72 этилируют лишь в некоторых случаях. Этилированные бензины ядовиты, при обращении с ними не­обходимо соблюдать меры предосторожности, не допуская по­падания бензина на кожу и особенно в организм человека. Этилированные бензины для отличия их от неэтилированных окрашивают: бензин А-76 — в желтый, АИ-93 в оранжево-красный, АИ-98 в синий цвет.

В процессе эксплуатации автомобилей их следует заправ­лять бензином только той марки, которая установлена заво­дом-изготовителем. с учетом времени года и климатической зоны. Бензин А-72 применяют для двигателей со степенью сжатия 6,2-7,0; А-76 — для двигателей со степенью сжа­тия 7,0-8,0; АИ-93 — для двигателей со степенью сжатия 8,0-9,0; АИ-98 и АИ-95 «Экстра» — для двигателей со степенью сжатия более 9,0.

Дизельное топливо. В дизелях в зави­симости от условий работы для эксплуа­тации применяют дизельное топливо следующих марок: (ГОСТ 305); Л (лет­нее) при температуре окружающего воздуха 0° С и выше; 3 (зимнее) — минус 20° С и ниже (температура застывания топлива не выше минус 35° С) и более морозостойкое топливо — минус 30° С и ниже (температура застывания топлива не выше минус 45° С); А (арктичес­кое) — минус 50 °С и ниже.

За счет присутствия серы в топливе уменьшается период задержки его само­воспламенения в цилиндре, что благо­приятно сказывается на работе двигате­ля. Он работает мягче, т. е. с меньшими ударными нагрузками. Однако сера повышает нагарообразование и способ­ствует быстрому изнашиванию деталей поршневой группы.

Топливо определенных сортов необхо­димо применять в зависимости от сезона года. При повышенной вязкости топлива ухудшаются его текучесть и распыл, а при низкой — смазывающая способность.

Другие виды топлива. При эксплуата­ции двигателей используют менее дефи­цитные и восполняемые источники теп­ловой энергии — газовое топливо и био­топливо.

Газовое топливо, использу­емое в газобаллонных автомобилях, может быть как естественного, так и искусственного происхождения и приме­няться в сжатом или сжиженном виде. К сжатым газам относятся природный газ (метан) и промышленные газы. Сжи­женными называют такие газы, кото­рые переходят из газообразного в жид­кое состояние при нормальной темпера­туре и давлении до 1,6 МПа. К ним отно­сят углеводороды, получаемые при пере­работке нефти.

Биотопливо — один из возоб­новляемых источников энергии. Его получают из продуктов и отходов сель­скохозяйственного производства. В ка­честве биотоплива в двигателях исполь­зуют спирт и растительные масла, получаемые, например, из рапса и сои. Рапсовое и соевое масла используют для дизелей, а спирт и газовое топливо — в карбюраторных двигателях.

Горючая и рабочая смеси. Смесь паров и мельчайших час­тиц бензина с воздухом называется горючей смесью, ко­торая, поступая в цилиндры и смешиваясь с остаточными га­зами, образует рабочую смесь.

При работе двигателя количество воздуха в горючей сме­си может быть больше или меньше теоретически необходимо­го. Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически требует­ся около 15 кг (или 12 м 3 ) воздуха. Состав горючей смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха a, который представляет собой отношение количества воздуха, участвующего в сгорании топлива aд, к теоретически необ­ходимому количеству aт. Если в горючей смеси на 1 кг топлива приходится 15 кг воздуха, т.е. aд = aт, то смесь называется нормальной (стехиометрической); в этом слу­чае

Если в горючей смеси на 1 кг топлива содержится свыше 15 кг, но не более 17 кг воздуха, то ее называют обедненной a = 1,05¸1,15; при содержании воздуха свыше 17 кг – бедной (a = 1,2¸1,25). Горючую смесь, меньше 15 кг, но не меньше 12 кг воздуха на 1 кг топлива, называют обогащенной (a = 0,8¸0,95); при содержании воздуха менее 12 кг – богатой (a = 0,5¸0,7). Наиболее экономичная работа двигателя достигается на обедненной смеси при a = 1,05¸1,1, а наибольшую мощность он развивает при работе на обогащенной смеси при a = 0,85¸0,9.

Карбюратор: основа классических систем питания бензиновых двигателей

Сегодня, несмотря на распространение инжекторных моторов, все еще широко распространены бензиновые двигатели, в системах питания которых используются специальные агрегаты для приготовления горючей смеси — карбюраторы. Все о карбюраторах, их конструкции, устройстве и работе — читайте в данной статье.

Назначение карбюратора и его роль в силовом агрегате

Карбюратор — основной узел системы питания поршневых бензиновых двигателей внутреннего сгорания; агрегат для контролируемой и регулируемой карбюрации (смешивания) бензина и воздуха с целью получения газообразной горючей смеси (ГС), и ее последующей подачи в цилиндры силового агрегата (СА).

Работа поршневого двигателя построена на преобразовании энергии горючей смеси в кинетическую энергию движения поршней. Для получения наибольшего КПД горючая смесь должна сгорать быстро и с высокой температурой — достичь этого можно только в том случае, если жидкое топливо в смеси разбито на микроскопические капли и частично находится в газообразном состоянии, а количество топлива и воздуха имеет оптимальное процентное соотношение. Эти условия достигаются внедрением в систему питания силового агрегата специального узла — карбюратора.

Карбюратор выполняет несколько функций:

  • Приготовление ГС с оптимальным составом;
  • Изменение состава ГС (обогащение или обеднение) в зависимости от режима работы СА;
  • Контролируемое изменение количества ГС, поступающей в цилиндры СА — этим достигается управление частотой вращения коленвала и изменением мощности СА;
  • Обеспечение работы СА на всех режимах — на холостом ходу, на минимальных, средних и максимальных оборотах, при резком изменении нагрузки и оборотов (на переходных режимах), и т.д.;
  • Обеспечение уверенного запуска холодного СА;
  • Некоторые типы карбюраторов — работа в составе систем экологии.

Сегодня карбюраторные силовые агрегаты все активнее вытесняются инжекторными, однако они практически незаменимы для многих типов транспортных средств (например — в ТС и агрегатах, оборудованных двухтактными моторами) и пользуются спросом в определенных кругах автолюбителей. В будущем карбюраторы вряд ли утратят свою востребованность и актуальность, поэтому имеет смысл знать о конструкции и работе этих устройств.

Типы, конструкция и работа карбюраторов

Более чем за век было создано большое разнообразие устройств, обеспечивающих создание горючей смеси. Однако наиболее широкое распространение получили поплавковые карбюраторы различных модификаций. В общем случае такой агрегат состоит из большого ряда деталей и систем:


Устройство простейшего однокамерного поплавкового карбюратора


Общее устройство однокамерного поплавкового карбюратора

  • Поплавковая камера (ПК) с поплавком, запорной иглой и жиклером;
  • Смесительная камера (СК) с диффузором, дроссельной заслонкой (ДЗ) и распылителем топлива;
  • Система холостого хода;
  • Ускорительный насос;
  • Экономайзеры (принудительного холостого хода, мощностных режимов);
  • Эконостат;
  • Пусковое устройство.

Основу карбюратора составляют поплавковая камера и смесительная камера, а изменение характеристик ГС на различных режимах работы СА осуществляется дозирующими системами — холостого хода, экономайзером, эконостатом, пусковым устройством, ускорительным насосом и иными.

Прежде, чем говорить о различных типах и модификациях карбюратора, следует рассмотреть общий принцип работы этих устройств. В простейшем случае карбюратор состоит из ПК, в которой располагается полый металлический поплавок с запорной иглой, и СК с диффузором (сужением), распылителем, дроссельной и воздушной заслонками. В ПК подается бензин, который поступает через трубку, запираемую иглой. Поплавок обеспечивает поддерживание необходимого количества топлива в ПК — при увеличении уровня поплавок поднимается, и в какой-то момент соединенная с ним игла перекрывает топливную трубку. При расходе топлива поплавок опускается и открывает поступление топлива, затем процесс повторяется. В верхней части ПК предусматривается отверстие, за счет которого в ПК поддерживается атмосферное давление.

Читать еще:  Датчик оборотов двигателя газель 406

Топливо из ПК через топливный жиклер (трубку малого сечения) и распылитель (трубку большего сечения) поступает в диффузор СК. Срез распылителя выходит в наиболее узком месте диффузора, расположенном между воздушной (в верхней части СК) и дроссельной (в нижней части СК) заслонками. Нижняя часть СК соединена с впускным коллектором СА, откуда ГС поступает к цилиндрам.

Работает такой карбюратор довольно просто. В момент движения одного из поршней вниз во впускном коллекторе и СК карбюратора возникает разрежение — вследствие перепада давления топливо из ПК через жиклер вытекает в распылитель, а из него попадает в диффузор. За счет сужения в диффузоре создается высокоскоростной воздушный поток — данным потоком топливо дробится на микроскопические капли и частично испаряется, смешивается с воздухом и образует ГС (эмульсию). Данная ГС поступает во впускной коллектор и в цилиндры, где сгорает и совершает работу. Количество поступающей в коллектор ГС регулируется ДЗ, связанной с педалью газа. Заслонка при повороте изменяет сечение СК (от полного закрытия до полного открытия), что приводит к изменению количества поступающего воздуха и, как следствие, ГС. То есть, для разгона автомобиля необходимо открыть ДЗ, нажав на педаль газа — это приведет к поступлению в цилиндры большего количества ГС и увеличению оборотов СА. Для снижения оборотов СА заслонка закрывается, что достигается отпуском педали газа.

Реальные карбюраторы имеют более сложное устройство, так как в них присутствуют различные дополнительные детали и системы. В первую очередь, карбюратор отличаются количеством СК: они бывают одно-, двух- и четырехкамерными. Схема однокамерного карбюратора рассмотрена выше, эти конструкции сегодня применяются довольно редко, так как они не могут эффективно работать на всех режимах и имеют ряд других недостатков. Наиболее широкое применение получили двухкамерные карбюраторы, в которых ДЗ могут открываться одновременно (параллельно) или последовательно.

Двухкамерные карбюраторы с последовательным открытием ДЗ имеют множество преимуществ, вследствие которых они получили широчайшее распространение. В таком устройстве присутствует первичная и вторичная СК одинакового или разного объема, на малых оборотах работает только первичная СК, а при увеличении оборотов в работу вступает вторая СК — это обеспечивает поступление большего количества ГС и в то же время обеспечивает экономию топлива.

Четырехкамерные карбюраторы применяются довольно редко и только на форсированных силовых агрегатов. Также существуют устройства с тремя смесительными камерами, однако они получили незначительное распространение.

В карбюраторах всех типов смесительные камеры могут иметь вертикальную и горизонтальную ориентацию, при этом воздух через них может проходить несколькими способами:

  • Сверху вниз — карбюратор с падающими или нисходящим потоком;
  • Снизу-вверх — карбюратор с восходящим потоком;
  • По горизонтали — карбюратор с горизонтальным потоком;
  • Различные комбинации указанных направлений — карбюратор с наклонными или комбинированными потоками.

Сегодня наиболее распространены карбюраторы с нисходящим и горизонтальным потоком, так как они более удобны в монтаже и обеспечивают лучшее качество ГС.

Следует рассмотреть основные дозирующие системы карбюратора.

Главная дозирующая система (ГДС). Обеспечивает подачу топлива в СК. В простейшем случае состоит из топливного жиклера и распылителя. В современных карбюраторах данная система более сложна, она обеспечивает образование первичной эмульсии и ее подачу в СК.

Система холостого хода (СХХ). Обеспечивает стабильное смесеобразование на малых оборотах СА, когда создающегося во впускном коллекторе разрежения недостаточно для нормальной работы ГДС. Данная система состоит из ряда воздушных и топливных каналов и жиклеров, которые обеспечивают отбор первичной эмульсии из ГДС и ее подачу под ДЗ, чем обеспечивается нормальная работа СА при почти полностью закрытой ДЗ.

Экономайзер. Обеспечивает обогащение ГС (увеличение концентрации топлива в ней) на высоких оборотах СА путем подачи топлива в ГДС непосредственно из ПК.

Эконостат. Обеспечивает обогащение ГС на максимальных оборотах СА, он выступает дополнительной системой к экономайзеру.

Экономайзер принудительного холостого хода. Обеспечивает изменение подачи топлива в СХХ на малых оборотах, на больших оборотах при отпущенной педали газа и при остановке СА. Состоит из электромагнитного клапана, который перекрывает подачу топлива на высоких оборотах и при остановке СА, и открывает путь топливу в СХХ при отпуске педали газа и на малых оборотах.

Ускорительный насос. Обеспечивает обогащение ГС на режимах резкого увеличения оборотов СА (на разгоне). Представляет собой насос диафрагменного типа с приводом от оси (рычага) ДЗ, он порционно подает топливо из ПК в СК при нажатии на педаль газа.

Пусковое устройство («подсос»). Обеспечивает обогащение ГС при запуске холодного СА. Основу устройства составляет воздушная заслонка и система ручного управления ею (рукоятка на приборной панели, тяга или тросик). При закрытии заслонки в СК поступает меньше воздуха и одновременно создается большее разрежение — это обеспечивает обогащение ГС и улучшает условия для запуска СА.

В завершение отметим, что типичный карбюратор имеет три основных органа для регулировки характеристик ГС и работы СА:

  • Винт качества — регулирует качество ГС путем изменения количества поступающего воздуха;
  • Винт количества — регулирует количество ГС, поступающей на холостых оборотах СА;
  • Винт токсичности — регулирует состав ГС путем изменения количества воздуха на переходных режимах.

В карбюраторе могут присутствовать другие вспомогательные системы и органы управления, однако принципиально работа таких устройств не отличается от описанной выше.

Вопросы выбора, ремонта и регулировки карбюратора

Карбюратор является основным узлом системы питания силового агрегата, поэтому любая его неисправность, даже незначительная, нарушает работу силового агрегата. Диагностику, ремонт и регулировку карбюратора следует доверять специалистам, либо выполнять эти работы при наличии соответствующей теоретической и практической подготовки.

При самостоятельном выполнении ремонта необходимо соблюдать инструкции к конкретному карбюратору и двигателю, то же относится и к выполнению регулировок. При отсутствии знаний не следует изменять тип и марку карбюратора, который ранее был установлен на автомобиле, и вносить в него какие-либо конструктивные изменения — только так можно добиться более или мене уверенной работы системы питания и всего двигателя.

Получи ПРАВА в Ташкенте

  • Автошколы
  • On-line тренажер по ПДД
  • Инструкторы
  • Законодательство
  • Полезно знать
  • Часто задаваемые вопросы

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

  • кривошипно-шатунный механизм,
  • газораспределительный механизм,
  • система питания,
  • система выпуска отработавших газов,
  • система зажигания,
  • система охлаждения,
  • система смазки.

    А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

    Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

    В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

    Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

    Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

    Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

    Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

    Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

    ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

    Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

    Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.

    Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

    Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

    Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

    Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

    Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

    Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

    Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

    Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

    Читать еще:  Верхняя часть двигателя из чего состоит

    Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

    Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

    Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

    Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

    Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

    Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

    Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

    Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

    Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.

    В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

    otdat_GOS_SDM / поготовка к билету №1 / Карбюраторные и дизельные двигатели

    2. Принцип работы дизельных и бензиновых (карбюраторных) двигателей. Их принципиальные отличия.

    Основными типами ДВС являются поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма. По типу используемого топлива делятся на:

    Бензиновые — смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

    Дизельные —специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

    Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50 % . Дизельный двигатель из-за использования впрыска высокого давления не предъявляет требований к летучести топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла.

    Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

    Карбюраторные поршневые двигатели.

    К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

    система выпуска отработавших газов,

    А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

    Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:

    а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез

    1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень;

    4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец;

    6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик;

    9 — кривошип; 10 — распределительный вал;

    11 — кулачок распределительного вала;

    12 — рычаг (коромысло); 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

    В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла. Поршневые кольца по назначению разделяют на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предотвращают порыв газов из камеры сгорания в картер. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть кольца вырезана. Вырез в поршневом кольце называют замком. Маслосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра. Их устанавливают ниже уровня компрессионных. Они в отличии от компрессионных колец имеют сквозные прорези.

    Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

    Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

    Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

    Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

    Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателя

    а) поршень в нижней мертвой точке

    б) поршень в верхней мертвой точке

    ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала. S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой. — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ. — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней. Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают, как правило, двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.Но бывают 1-цилиндровые (все с приставкой «мото», т.е. мотоциклы, мотоблоки и т.д.), 3- цилиндровые (например, ДАМАС, МАТИС, т.е. все ДЭУ), 5- цилиндровые (система «звездочка», применяемая в самолетах)

    На рисунке 1.3 показано возможное расположение цилиндров.

    Рис. 1.3 Расположение цилиндров двигателя.

    1 — рядное расположение цилиндров;

    2 — V — образный двигатель;

    3 — звездообразный двигатель;

    4 — оппозитное расположение цилиндров двигателя;

    5 — U — образный двигатель с шатуном прицепного типа (поршни движутся в одном направлении);

    6 — двигатель с горизонтально расположенными цилиндрами и поршнями, движущимися в противоположных направлениях.

    Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

    Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.4):

    впуск горючей смеси,

    сжатие рабочей смеси,

    выпуск отработавших газов.

    Рис. 1.4 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

    а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

    Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.4а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

    Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.4б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см 2 , температура газов – 400 о С.

    Третий такт — рабочий ход (рис. 1.4в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

    Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.4г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

    Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.5), который вращается по инерции

    сцепление для передачи крутящего момента на распред коробку

    Рис. 1.5 Коленчатый вал двигателя с маховиком

    1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом;

    3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

    Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

    Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

    Дизельные двигатели

    Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна.

    Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

    Дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Поскольку такие двигатели втягивают воздух, то он сжимается в двигателе до уровня, который существенно выше, чем в двигателях с воспламенением от искры, в которых используется топливовоздушная смесь. Вдобавок ко всему, двигатели с воспламенением от искры очень чувствительны к детонации. С точки зрения коэффициента полезного действия (КПД) дизельный двигатель является наиболее эффективным двигателем внутреннего сгорания. Низкооборотные двигатели большего рабочего объема могут иметь КПД =50% и выше. В результате этого дизельные автомобили имеют низкий расход топлива и низкий уровень вредных выбросов в выхлопных газах, что можно отнести к преимуществу дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми. В дизельном двигателе может использоваться четырех- или двухтактный цикл. В автомобильных двигателях практически всегда используется четырехтактный цикл. Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

    Читать еще:  Что такое автоматические выключатели защиты двигателя

    Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

    Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см 2 , температура – более 500 о С.

    Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см 2 , а температура свыше 2000 о С.

    Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

    Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

    меньший расход топлива;

    за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.

    В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

    Новое поколение бензиновых двигателей является, своего рода, «симбиозом» карбюраторных и дизельных двигателей, т.е. впрыск бензинного топлива в воздушный поток осуществляется без карбюратора специальными форсунками — инжекторами. В настоящее время инжекторные системы подачи топлива в большинстве случаев полностью заменили карбюраторы. Это связано с тем, что только инжектор может без обслуживания и регулировок длительное время (сотни тысяч километров пробега) сохранять выхлоп автомобиля в рамках современных экологических требований и обеспечивать более качественное, по сравнению с карбюратором, приготовление требуемой горючей смеси на всех режимах двигателя.

    В настоящее время уже используются Комбинированные (гибридные) двигатели имеют в своём составе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, осуществляющий передачу крутящего момента на коленчатый вал ДВС или непосредственно на ведущие колёса автомобиля. В силу свойства «обратимости электрических машин» электродвигатель, в подобных устройствах, может выполнять функции как стартера, осуществляя вращение коленчатого вала ДВС при запуске и, в определённых условиях, обеспечивая движение автомобиля без его участия, так и генератора, работая на подзарядку аккумуляторных батарей при установившихся режимах движения. Автомобили подобных конструкций отличает высокая топливная экономичность и соответствие современным требованиям экологической безопасности.

    Карбюратор: устройство и принцип работы

    Жидкое топливо в бензиновых двигателях не может обеспечить работу поршневой группы. Для создания крутящего момента на коленчатом валу необходима серия циклических микровзрывов в цилиндрах, в то время, как жидкий бензин просто горит. Когда топливо смешивается с воздухом (содержащим большое количество кислорода), создается смесь, способная образовывать вспышку, обладающую большой кинетической энергией.

    Автомобильные карбюраторы – история развития

    На заре двигателестроения применение газа стало невыгодным. Возникла необходимость создания устройства, которое могло с высокой степенью надежности и безопасности обеспечить формирование из бензина и воздуха качественной смеси. Принцип работы карбюратора первой серии основывался на испарении паров топлива. Камера нагревалась от внешнего источника тепла, бензиновые пары смешивались с воздухом за счет конвекции.

    Характеристики такого карбюратора не позволяли развивать большую мощность, поэтому эта конструкция не прижилась в моторостроении. Для первых экземпляров автомобилей было достаточно того, что они просто ехали, в дальнейшем потребности клиентов росли, стал развиваться автоспорт. Возникла необходимость создать карбюратор, не имеющий ограничений по мощности мотора.

    Следующее поколение, изобретенное немецкими инженерами Даймлером и Майбахом, работало по принципу распыления топлива. Размеры агрегата уменьшились (не было необходимости встраивать объемную испарительную камеру с емкостью для нагрева), а производительность, напротив, выросла в разы. Фактически был создан вакуумный карбюратор, конструкция которого используется в современных моделях. Главный технический прорыв – переход топлива в газообразное состояние происходил принудительно, что давало простор для экспериментов с производительностью. Разумеется, устройство карбюратора Даймлера – Майбаха было не похоже на современные конструкции высокопроизводительных вакуумных моделей со специальным ресивером и контролем за разряжением воздуха.

    Однако принцип работы был таким же, как на любом современном образце.

    Устройство карбюратора (типовое описание для всех модификаций)

    На схеме изображено взаимное расположение основных узлов:

    1. Трубка подачи бензина от топливного насоса;
    2. Поплавок с игольчатым клапаном, перекрывающим топливопровод;
    3. Жиклер приема топлива из поплавковой камеры;
    4. Форсунка распылителя жидкого топлива;
    5. Камера смесителя, в которой образовывается топливная смесь;
    6. Воздушная заслонка, регулирующая объем входящего потока чистого воздуха из фильтра;
    7. Диффузор, формирующий направление потока воздуха;
    8. Заслонка дросселя, регулирующая подачу смеси во впускной тракт двигателя.

    Как работает карбюратор?

    Рассмотрим работу каждого узла.

    1. Бензин под небольшим давлением (не путать с высокопроизводительными форсунками инжекторных систем) поступает в поплавковую камеру. Важно поддерживать уровень топлива в карбюраторе, не превышающий расположение жиклера. Иначе в смесительной камере не будет происходить аэрозольное распыление. Для каждой модели установлен верхний предел заполнения камеры, за которым механически «следит» поплавок с игольчатым клапаном. Такая конструкция выбрана потому, что небольшим усилием можно удерживать давление входящего топливопровода. При достижении предела – клапан запирает входное отверстие, при падении уровня – заполняет камеру бензином;
    2. Недостаток конструкции (к сожалению, безальтернативной) – высокая зависимость от загрязнения. Игольчатый клапан может «зависнуть» в закрытом состоянии, и работа мотора будет остановлена;
    3. Далее бензин поступает в жиклер. Диаметр этого элемента строго регламентирован, не допускаются отклонения даже в сотые доли миллиметра. В противном случае, на входе в смесительную камеру не будет происходить аэрозольное распыление, и топливовоздушная смесь не сформируется, а на жидком бензине, как уже говорилось, ДВС не работает;
    4. Из диффузора выходит аэрозоль из мельчайших капелек бензина, готовая для смешивания с воздухом;
    5. Камера смесителя (фактически – корпус карбюратора) предназначена для формирования газообразной смеси, состоящей из паров бензина и кислорода, содержащегося в воздухе. Бензин, равно как и воздух, попадает в камеру не под напором, а наоборот, за счет разряжения. При движении цилиндра вниз, возникает разница в давлении, своеобразный вакуум. За счет специально рассчитанной формы корпуса, потоки топлива и воздуха смешиваются равномерно, образуя качественную смесь;
    6. Заслонки (дроссельная и воздушная) управляемые педалью газа, дозируют интенсивность потока воздуха и скорость всасывания топлива из жиклера. Мотор работает интенсивнее, скорость вращения коленвала меняется вместе с мощностью и крутящим моментом.

    Все системы карбюратора должны работать слаженно: если один из каналов (жиклеров) будет засорен, или неверно настроить положение заслонок, формирование смеси будет нарушено. Возрастет расход бензина, потеряется мощность, силовой агрегат будет работать неустойчиво, поэтому все узлы должны быть чистыми, их размер соответствовать заводским расчетам, произведена настройка регулировочных параметров. На карбюраторе есть ряд подстроечных винтов, правильные технические характеристики устанавливаются с их помощью. На иллюстрации показан пример карбюратора «Озон».

    Хорошо настроенный карбюратор «выжимает» из мотора максимум возможностей при наименьших затратах на топливо. Разные модели карбюраторов могут иметь свои способы регулировки, но общий принцип единый.

    У каждого карбюратора есть инструкция по выставлению параметров. Регулировка может производиться самостоятельно, или на профильном сервисе. При смене условий эксплуатации (количество кислорода в воздухе, регулярная нагрузка на автомобиль, включение кондиционера в летний период и пр.), следует произвести повторную настройку.

    Чем отличаются карбюратор классической конструкции и устройство с электронным управлением?

    Выше по тексту были описаны принципы работы механического карбюратора. Все настройки устанавливаются с помощью винтов, и не могут быть изменены динамически, в ходе работы. Схема карбюратора постоянно совершенствуется, и в новых моделях (некоторые выпускаются по сей день) достаточно много электроники. Например, электромагнитным клапаном оснащены практически все механические модели.

    На этом устройстве остановимся подробнее:

    Дело в том, что при полностью отпущенной педали газа, дроссельная заслонка перекрыта, и мотор по идее должен заглохнуть. Для работы ДВС без нагрузки (просто чтобы не заводить его каждый раз после остановки), внедрена система холостого хода. С ее помощью, даже при перекрытых заслонках, в корпус поступает минимальный объем бензина и воздуха. Формируемой топливной смеси достаточно для поддержания работоспособности силового агрегата без нагрузки на коленвал.

    Этот параметр требует точной регулировки: если обороты холостого хода завышены, вырастет расход бензина, а если занижены – мотор будет глохнуть при остановках. При изменении условий работы (температура, наличие климатической установки с кондиционером, дополнительное оборудование, дающее нагрузку на генератор), режим холостого хода меняется, поэтому был установлен клапан холостого хода (электрический), который управляет процессом линейно, в зависимости от нагрузки.

    Никакой программы управления нет, в клапан заходит лишь провод питания. В зависимости от некоторых условий работы, положение клапана меняется.

    Это далеко не все электронные системы, которые могут быть внедрены в механику процесса. Например, все регулировки заводятся на блок управления, типа ЭБУ для инжекторных моторов. Такой микрокомпьютер постоянно отслеживает параметры нагрузки на силовой агрегат, и в реальном времени может менять настройки карбюратора. Задавая себе вопрос: «какой карбюратор лучше поставить?», можно рассматривать внедрение в машину современной конструкции. В отличие от карбюраторов традиционного исполнения, электронные системы не нуждаются в периодической настройке, но имеют более высокую стоимость, и сложнее в обслуживании и ремонте. Для обеспечения электроники исходными данными, на двигатель устанавливаются различные датчики, которые следят за параметрами мотора. На основе получаемой информации, исполнительные механизмы карбюратора приводятся в действие.

    Виды карбюраторов по производителям – какой выбрать?

    У всех на слуху различие т.н. китайской продукции, и карбюраторов именитых брендов (в список которых входят и ДААЗ, и Солекс, и Озон…). На самом деле, это не более, чем предрассудки. Изделие, выпущенное на заводе, с соблюдением технологии, имеющее сертификат качества, будет хорошо работать вне зависимости от географии производства. Низким качеством отличаются лишь так называемые товары «no-name», собранные крестьянами из Поднебесной буквально напильником на коленке, поэтому при подборе нового карбюратора, прежде всего ориентируйтесь на известность производителя и наличие сопроводительной документации. Разумеется, и гарантийные обязательства должны быть обеспечены сервисными центрами в пределах доступности. То есть, если вы живете в Калининграде, а ближайший сервисный центр производителя в Димитровграде – есть смысл подыскать другой экземпляр.

    Не следует бояться этого на первый взгляд сложного устройства. Схема работы простая и надежная, залог нормального функционирования – чистота всех внутренних элементов и правильная настройка.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector