Устройство системы питания
В систему питания автомобиля с карбюраторным двигателем (рис. 5.1) входят топливный бак 13, топливный насос 1, топливные фильтры 5 и 19, топливопровод 20, карбюратор 4, фильтр очистки воздуха 3, впускной трубопровод 6. Отработавшие газы выходят через выпускные трубопроводы 22 и глушитель 18. Топливо из бака через фильтры насосом подается к карбюратору, где смешивается в определенной пропорции с воздухом, поступающим через воздухоочиститель. Полученная горючая смесь по впускному трубопроводу подается в цилиндры двигателя, где сгорает. За счет давления образовавшихся при этом газов осуществляется работа двигателя.
Рис. 5.1. Устройство топливной системы автомобиля ЗИЛ-433360: 1 топливный насос; 2 - топливопровод подачи топлива к фильтру тонкой очистки топлива; 3 - фильтр очистки воздуха; 4 - карбюратор; 5 - фильтр тонкой очистки топлива; 6 - впускной трубопровод; 7 - тяга привода воздушной заслонки карбюратора; 8 - тяга привода ручного управления дроссельной заслонкой карбюратора; 9 - ручка управления воздушной заслонкой карбюратора; 10 - ручка ручного управления дроссельной заслонкой карбюратора; 11 - педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора; 12 - фланец датчика указателя уровня топлива в баке; 13 - топливный бак; 14 - угольник трубки подачи топлива в топливный насос; 15 - приемная трубка; 16 - сетчатый фильтр очистки топлива; 17 - крышка топливного бака; 18 - глушитель; 19 - фильтр-отстойник топлива; 20 - трубопровод подачи топлива в топливный насос (топливопровод); 21 - приемные трубы глушителя; 22 - выпускной трубопровод
Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции. Необходимо, чтобы приготавливаемая горючая смесь удовлетворяла двум основным требованиям:
- смесь должна сгорать очень быстро;
- бензин, входящий в состав горючей смеси, должен сгорать полностью, чтобы выделялось наибольшее количество теплоты и работа двигателя была наиболее экономичной.
Виды горючей смеси
В зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают следующие виды смесей: нормальная, обедненная, бедная, обогащенная, богатая. Состав горючей смеси в зависимости от соотношения топлива и воздуха характеризуют специальным показателем — коэффициентом избытка воздуха а, который представляет собой отношение действительного количества воздуха в смеси в килограммах, приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание 1 кг топлива.
Нормальной называется смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха. Такое количество воздуха теоретически необходимо для полного сгорания бензина (α=1,0). При использовании нормальной смеси двигатель работает устойчиво со средними показателями по мощности и экономичности.
Обедненной называется смесь, в которой имеется незначительный избыток воздуха по сравнению с его нормальным количеством (до 16,5 кг на 1 кг топлива, т.е. α=1,1...1,15). При работе на обедненной смеси мощность двигателя вследствие уменьшения скорости сгорания смеси несколько снижается, но экономичность заметно повышается, так как происходит наиболее полное сгорание бензина.
Бедной называется смесь, имеющая значительный избыток воздуха по сравнению с его нормальным количеством (α≥1,2), из-за удаленности частиц распыленного в воздухе бензина бедная смесь горит медленно, и давление газов в цилиндрах двигателя понижается. Из-за медленного горения смеси большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров и охлаждающей их жидкостью, что вызывает перегрев двигателя. Двигатель на бедной смеси работает неустойчиво, его мощность снижается, а удельный расход топлива (расход топлива на единицу мощности) сильно возрастает.
Обогащенной называется смесь, имеющая незначительный недостаток воздуха по сравнению с его нормальным количеством — до 13 кг на 1 кг топлива (α=0,85...0,9). Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, в результате чего давление газов в цилиндре к началу рабочего хода поршня увеличивается. Поэтому при работе на обогащенной смеси двигатель развивает наибольшую мощность, но при этом повышается расход топлива вследствие недостаточно полного его сгорания.
Богатой называется смесь, имеющая значительный недостаток воздуха по сравнению с его нормальным количеством (α≤0,85). В такой смеси из-за большого недостатка кислорода бензин сгорает неполностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива. Несгоревшие частицы бензина в виде копоти частично откладываются на стенках цилиндров, а основная часть несгоревших частиц выбрасывается в выпускной трубопровод и выходит из него в виде черного дыма. В результате «догорания» несгоревшего бензина в выпускном трубопроводе возникают хлопки и «выстрелы», что является внешним признаком сильного обогащения смеси. Смесь при чрезмерном обогащении, когда содержание воздуха достигает 5 кг на 1 кг бензина (α≤0,4), совсем не воспламеняется.
На основании рассмотренных свойств горючей смеси различных составов можно сделать вывод, что если двигатель по условиям работы не должен развивать полную мощность (при средних нагрузках), то самой выгодной является обедненная смесь, так как расход топлива при этом значительно снижается. Некоторое уменьшение мощности двигателя в этом случае при его работе с неполной нагрузкой значения не имеет. При больших нагрузках целесообразнее работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность. Несколько повышенный расход топлива вследствие кратковременности работы двигателя на данном режиме не вызывает заметного увеличения общего расхода топлива за большой период времени. Работа на бедной и богатой смесях, вызывающих снижение мощности и экономичности двигателя, недопустима.