Двигатели внутреннего сгорания

     Повышенное содержание механических примесей сокращает срок службы фильтров.

     При техническом обслуживании топливной системы: 1) проводят плановую замену/очистку фильтров, 2) сливают отстой из отстойников фильтров и топливного бака, 3) проверяют герметичность и надёжность соединений, 4) выполняют необходимые регулировочные работы.

     Неисправности системы питания, как правило, связаны с неисправностью её узлов и деталей.

     К типичным неисправностям топливного насоса можно отнести: 1) повреждение диафрагм; 2) негерметичность клапанов; 3) засорение сетчатого фильтра; 4) поломка пружин и др.

     Повреждение диафрагм приводит к прекращению или существенному сокращению подачи топлива в карбюратор. При работе насоса с разорванными рабочими диафрагмами топливо будет вытекать наружу корпуса через дренажное отверстие, а в случае разрыва защитной диафрагмы станет поступать в картер двигателя. Присутствие бензина в картере двигателя значительно ухудшает смазывающие свойства моторного масла и приводит к повышению давления картерных газов. В случае воспламенения картерных газов, обогащённых парами топлива, возможен взрыв в картере и повреждение двигателя.

     Повреждение диафрагм топливного насоса диагностируется по подтеканию топлива из дренажного отверстия корпуса насоса, неустойчивой работе двигателя, запаху бензина из маслозаливной горловины клапанной крышки или отверстия масляного щупа.

     Негерметичность клапанов насоса возникает вследствие их износа, перекоса или попадания под клапан инородных частиц и приводит к снижению производительности насоса. Негерметичность диагностируется с помощью специального тестера или визуально, например, по наличию пузырьков воздуха вытекающих из-под неисправного клапана при перемещении рычага ручной подкачки топлива (для визуального контроля крышка верхнего корпуса должна быть снята).

     Если неисправность не устраняется после очистки клапанов, заменяют насос в сборе или заменяют клапаны с сёдлами.

     Уменьшение или прекращение подачи топлива в карбюратор также может быть связано с загрязнением фильтров, поломкой возвратных пружин насоса и другими причинами. В случае ухудшения подачи топлива работу насоса можно проверить, отсоединив от карбюратора топливоподающий шланг и подкачав топливо рычагом ручной подкачки. При наличии из шланга ровной и мощной струи топлива следует предположить, что топливный насос, а также топливоподводящая магистраль и фильтры, расположенные до топливного насоса исправны. В противном случае проводится подробная диагностика системы для выявления причины неисправности.

     Ещё одной причиной плохой работы насоса является его перегрев. Чрезмерное повышение температуры приводит к закипанию топлива в корпусе насоса и образованию паровых пробок. Причиной перегрева насоса может стать перегрев двигателя.

     В отличие от топливного насоса перегрев карбюратора при работающем двигателе практически невозможен из-за его интенсивного охлаждения поступающим извне воздухом и испаряющемся в диффузорах топливом.

     Неисправности карбюратора подробнее будут рассмотрены в следующем разделе. 

     Устройство карбюратора 

     Существуют карбюраторы нескольких типов конструкций. На разные модели двигателей в разные историко-технические отрезки времени, производители ставили барботажные (испарительные), мембранные, поплавковые всасывающие и иные типы карбюраторов, включая и карбюраторы гибридных конструкций, объединяющие в себе перечисленные выше виды. На двигателях современных автомобилей большей частью прижились поплавковые всасывающие карбюраторы, представляющие собой довольно сложные приборы, часто имеющие большое число прецензионных деталей (деталей, изготовленных и собранных с особой точностью) и состоящие из нескольких, в той или иной степени автономных систем и механизмов, каждая из которых обеспечивает работу двигателя в определённом режиме.

     Чтобы лучше понять принцип работы карбюратора и разобраться в протекающих в нём процессах, рассмотрим как устроен простейший карбюратор. 

     Устройство и работа простейшего карбюратора 

     Простейший карбюратор состоит из: А) поплавкового механизма с поплавковой камерой , поплавком шарнирно подвешенным на оси и игольчатым (запорным) клапаном ; Б) топливной дозирующей системы с топливным жиклёром , расположенным у дна поплавковой камеры и распылителем топлива ; В) смесительной камеры с диффузорами , дроссельной заслонкой и воздушной заслонкой . Смесительная камера карбюратора через впускной трубопровод соединяется с цилиндром двигателя.

     Поплавковый механизм обеспечивает поддержание относительно постоянного уровня топлива в поплавковой камере и распылителе во время работы двигателя. Поплавковая камера представляет собой отдельный объём внутреннего пространства карбюратора, который заполняется топливом, поступающим из топливного бака через систему топливопроводов и топливный насос. Вход топлива в поплавковую камеру карбюратора осуществляется через отверстие, сечение которого регулируется с помощью поплавка игольчатым клапаном.

     При работе двигателя топливо расходуется через топливный жиклёр и распылитель. При понижении уровня топлива в поплавковой камере поплавок опускается и увлекает и увлекает за собой игольчатый клапан. Клапан приоткрывает входное отверстие, и топливо заполняет поплавковую камеру. По мере наполнения камеры топливом поплавок всплывает и воздействует на клапан. Клапан перекрывает поступление топлива в поплавковую камеру.

     При работе двигателя на установившемся режиме расход топлива через распылитель и поступление топлива через игольчатый клапан равны и уровень топлива в камере стабилен. При увеличении/уменьшении оборотов КВ расход топлива через дозирующую систему возрастает/уменьшается, поплавок опускается/всплывает увлекая за собой игольчатый клапан, что приводит к приоткрытию/прикрытию впускного отверстия и к компенсации увеличения/уменьшения расхода топлива. Уровень топлива в поплавковой камере стабилизируется относительно установившегося режима работы двигателя.

     Как отмечалось в самом начале, поплавковый механизм поддерживает относительно постоянный уровень топлива в поплавковой камере. На самом деле уровень топлива при работе двигателя на холостом ходу (при малом удельном расходе топлива) будет выше, чем при работе двигателя с максимальной нагрузкой (при высоком удельном расходе топлива), в связи с чем, начальный уровень топлива (уровень топлива в поплавковой камере неработающего двигателя) имеет существенное значение для правильной и бесперебойной работы двигателя.

     Уровень топлива в поплавковой камере величина, подлежащая контролю и регулированию. Повышенный уровень приводит к неустойчивой работе двигателя в режиме холостого хода в результате переобогащения смеси. Пониженный уровень топлива, напротив, может стать причиной перебоев в работе двигателя в режимах максимальных нагрузок из-за недостатка топлива (переобеднения смеси).

     Топливная дозирующая система обеспечивает подачу (дозирование) топлива в смесительную камеру карбюратора. Топливный жиклёр представляет собой бронзовую или латунную втулку, устанавливаемую на резьбе или запрессовываемую в стенку поплавковой камеры карбюратора перед распылителем. Проходное отверстие жиклёра калибровано, т.е. имеет строго определённый размер (площадь). Через заданное сечение отверстия, под определённым давлением/разряжением, за единицу времени может пройти строго определённое количество топлива (т.е. ни больше и не меньше расчётного количества). Топливо поступает в распылитель, представляющий собой канал, просверленный в теле карбюратора или тонкую трубку. Распылитель соединяет поплавковую и смесительную камеры карбюратора.

     В отличие от простейших карбюраторов, НЕ простейшие имеют большее число жиклёров. Следует различать жиклёры топливные (дозируют топливо), воздушные (дозируют воздух) и эмульсионные (дозируют эмульсию – топливо, «взбитое» с некоторым количеством воздуха). На головку жиклёра наносят маркировочную метку в виде цифры. Разделив данную цифру на 10, получим площадь отверстия жиклёра в мм.кв. Например, жиклёр имеет маркировку 106. Разделив на 10 получаем 1,06 мм.кв.

     Конструкция карбюратора должна обеспечивать правильную и бесперебойную работу двигателя заданного объёма. Бездумная замена штатного жиклёра на жиклёр с иным (большим или меньшим) проходным сечением отверстия, приводит к ухудшению работы двигателя и повышению содержания вредных веществ в отработавших газах.

     Смесительная камера представляет собой вертикальный (в карбюраторах с падающим или восходящим потоком воздуха) либо горизонтальный (в карбюраторах с горизонтальным потоком воздуха) патрубок (канал большого диаметра), одним концом соединённый с корпусом воздухоочистителя, а другим концом, с цилиндром двигателя. В нижней части смесительной камеры на поворотной оси устанавливают дроссельную заслонку, которая управляется водителем при помощи педали газа (педалью управления дроссельной заслонкой). В верхней части камеры, так же на оси, устанавливают воздушную заслонку, которая управляется водителем вручную через тросовый или иной тип привода. В НЕ простейших случаях заслонки могут управляться автоматически сервомеханизмами или иметь смешанный тип привода.

     С помощью воздушной заслонки изменяют проходное сечение смесительной камеры, тем самым, регулируя подачу в камеру воздуха. Дроссельной заслонкой регулируют количество топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя.

     Примерно в центральной части смесительная камера имеет сужение, именуемое диффузором. Отверстие (или носок) распылителя выходит в смесительную камеру как раз в зоне диффузора. Диффузор предназначен для увеличения скорости воздушного потока у выходного отверстия распылителя.

     Смесительная камера предназначена для смешивания топлива, поступающего в камеру из поплавковой камеры через распылитель, и воздуха, поступающего из воздухоочистителя. Приготовленная в смесительной камере топливовоздушная смесь через дроссельную заслонку, впускной трубопровод и открытый впускной клапан попадает в цилиндр двигателя.

     Упрощённо, процесс смесеобразования можно описать следующим образом: При такте впуска, когда поршень в цилиндре движется к нижней мёртвой точке, а впускной клапан открыт, через смесительную камеру карбюратора проходит воздух. Движение воздуха осуществляется за счёт разрежения, создаваемого движущимся в цилиндре поршнем. В зоне диффузора из-за сужения проходного сечения смесительной камеры скорость воздушного потока многократно возрастает, что способствует «высасыванию» из распылителя топлива в полость камеры, где оно подхватывается проходящим воздухом и смешивается с ним.

     Открывая или прикрывая дроссельную заслонку, водитель изменяет проходное сечение камеры. При открытии заслонки больше воздуха проходит через диффузор, больше топлива забирается из поплавковой камеры карбюратора и большее количество топливовоздушной смеси поступает в цилиндры двигателя, что обеспечивает большие мощностные и скоростные характеристики двигателя. Прикрывая дроссельную заслонку, достигают противоположного эффекта.

     Прикрытием воздушной заслонки карбюратора, как правило, добиваются необходимого обогащения рабочей смеси (например, для пуска холодного двигателя или в целях повышения оборотов КВ на холостом ходу). Закрытие воздушной заслонки способствует увеличению разряжения (всасывающего эффекта) в зоне диффузора и поступления в камеру дополнительного количества топлива. 

     Требования, предъявляемые к карбюратору по обеспечению рабочих режимов двигателя 

     Напомним, различают следующие рабочие режимы двигателя: 1) режим пуска и прогрева; 2) режим холостого хода; 3) частичные нагрузки; 4) полные нагрузки; 5) переходные режимы. Для обеспечения работы двигателя на заданном режиме система питания должна готовить рабочую смесь строго определённого состава и подавать её в цилиндры двигателя в определённом количестве.

     Так как одной из основных проблем холодного пуска двигателя является плохое испарение топлива, то при запуске в цилиндры должно поступать достаточно большое количество смеси переобогащённого состава. Из большего количества топлива образуется необходимое количество лёгких фракций, способных участвовать в смесеобразовании и способных к воспламенению. Для устойчивой работы двигателя в режиме прогрева необходимое обогащение смеси поддерживается системой питания до достижения двигателем рабочей температуры.

     При холостом ходе в цилиндры должно подаваться небольшое количество смеси обогащённого состава. Обогащение необходимо для устойчивой работы двигателя с малым числом оборотом.

     Частичные нагрузки начинаются с момента начала открытия дроссельной заслонки и длятся почти до полного её открытия (примерно, 80 – 85% полной нагрузки двигателя). Для работы двигателя в таком широком диапазоне оборотов КВ в цилиндры должно подаваться разное количество смеси примерно одинакового состава (от нормального до слабо обеднённого с коэффициентом λ = 1,0 – 1,15), что и происходит при постепенном увеличении нагрузки обусловленной открытием дросселя.