Система питания двигателей легковых автомобилей и используемые виды топлива.
Карбюратор. К системе питания карбюраторного двигателя относят элементы, обеспечивающие подачу в него топлива и воздуха и отведение отработавших газов. Первая группа элементов включает в себя топливный бак, фильтр-отстойник, топливоподкачивающий насос, трубопроводы, карбюратор, впускной патрубок; вторая группа — воздушный фильтр, карбюратор, впускной патрубок; третья группа — выпускной патрубок, трубопроводы, глушитель шума. Однако не все элементы системы питания находятся на двигателе или около него. Некоторые из них, и в том числе топливный бак, фильтр-отстойник, могут быть расположены достаточно далеко от моторного отсека, например в задней части кузова. Все зависит от компоновки автомобиля.
Основным и наиболее сложным элементом системы питания карбюраторного двигателя является карбюратор — прибор, с помощью которого осуществляется подготовка и дозирование смеси топлива и воздуха (горючей смеси).
В зависимости от соотношения топлива и воздуха горючая смесь может быть: нормальной (на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания бензина), обедненной (на 1 кг бензина приходится 15... 17 кг воздуха), бедной (на 1 кг бензина приходится более 17 кг воздуха), обогащенной (на 1 кг бензина приходится 13...15 кг воздуха), богатой (на 1 кг бензина приходится менее 13 кг воздуха).Наибольшей скоростью сгорания обладают смеси с а =0,8...0,9, они и позволяют двигателю развить максимальную мощность. С наибольшей экономичностью при полной нагрузке работают двигатели при а» 1,1, т. е. при наличии воздуха несколько большем, чем необходимо теоретически. Объясняется это неоднородностью горючей смеси и наличием в цилиндрах остаточных (оставшихся от сгорания предыдущей порции топлива) газов, отрицательно влияющих на ее горючесть. И даже при обеднении смеси полное сгорание топлива в карбюраторных двигателях -практически не обеспечивается. Поэтому в отработавших газах всегда обнаруживаются продукты неполного сгорания в виде, например, угарного газа. Для работы двигателя на разных режимах необходимо иметь горючую смесь различного состава, что обеспечивается конструкцией и регулировкой карбюратора.
Устройство системы питания дизельного двигателя несколько иное. В ней вместо карбюратора используется топливный насос высокого давления объемного типа с числом секций, равным числу цилиндров. При вращении коленчатого вала двигателя секции через форсунки подают определенные порции топлива (величина порции зависит от положения педали газа) в цилиндры, когда поршни подходят к ВМТ (соответствуют опережению зажигания). Топливо при этом быстро и хорошо смешивается с воздухом, сжатым в цилиндре, и за счет повышения температуры смесь воспламеняется и горит. Похожа на эту систему питания система питания бензинового двигателя с непосредственным впрыскиванием топлива, но не в камеру сгорания, а во впускной трубопровод перед впускным клапаном. Такое устройство позволяет упростить конструкцию насоса, повысить срок его службы и уменьшить стоимость. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыскиванием топлива более экономичны, меньше загрязняют окружающую среду и менее инертны (быстро разгоняются), чем карбюраторные. Топливо. Основными видами топлива для двигателей легковых автомобилей являются продукты перегонки нефти — бензины и дизельное топливо.
Система питания двигателя от газобаллонной установки. Газобаллонная установка для сжиженных газов состоит из баллона с арматурой, вентилей, испарителя, редуктора и смесителя.
В качестве топлива для газобаллонных автомобилей применяют сжиженные горючие газы, имеющие достаточно высокие теплотворность и октановое число. Газовоздушная горючая смесь сгорает более полно, в результате чего отработавшие газы содержат меньше вредных примесей и в меньшей степени засоряют окружающую среду. Наибольшее распространение в качестве топлива для газобаллонных автомобилей получили сжиженные газы — главным образом бутанопропановые смеси. Такие смеси получают на нефтеперерабатывающих заводах в качестве побочного продукта.
В среде окружающего воздуха бутанопропановая смесь находится в парообразном состоянии.
Газ, из баллона по трубкам через вентили, испаритель и фильтр поступает к редуктору, снижающему его давление до рабочего, и далее в смеситель. Газовоздушная смесь из смесителя поступает в цилиндры двигателя.
Бензин - это смесь легкокипящих жидких углеводородов различного строения с температурой кипения 35...2000С, получаемая при перегонке нефти, осушке природного газа, переработке твердых видов топлива и при вторичной переработке продуктов перегонки нефти (например, мазута). Наиболее важными для бензинов являются требования к детонационной стойкости и фракционному составу, от которых зависят их эксплуатационные характеристики. Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с требуемой детонационной стойкостью. Варьируя углеводородный состав, получают бензины с различной детонационной стойкостью, характеризуемый октановым числом (ОЧ). Октановое число - это цифра, показывающая антидетонационную стойкость бензина. Чем выше ОЧ, тем выше стойкость бензина против детонации. Определение ОЧ производится на специальных моторных установках.
Существуют два метода определения ОЧ: - исследовательский (ОЧИ — октановое число по исследовательскому методу); - моторный (ОЧМ - октановое число по моторному методу). Численное значение ОЧИ больше ОЧМ. Буква "А" означает, что бензин автомобильный. Численное значение - это октановое число бензина. Наличие после буквы "А" буквы "И" означает, что октановое число определено по исследовательскому методу. Если после буквы "А" нет буквы "И", то октановое число определено по моторному методу. Российскими стандартами предусмотрены следующие марки бензинов: А-76, А-80, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98. Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей позволяет улучшить их технико-экономические и эксплуатационные показатели. При этом возрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличением степени сжатия необходимо применять бензин с более высоким октановым числом. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие октанового числа, применяемого бензина и степени сжатия двигателя.
Дизельное топливо (ДТ) для автомобильных дизелей изготавливают из дистиллятных фракций прямой перегонкой нефти, а также из дистиллятных фракций, подвергнутых гидроочистке и депарафинизации с добавлением до 1% изопропилнитрата для повышения цетанового числа. ДТ состоит в основном из двух компонентов: легко воспламеняемой жидкости (цетана) и плоховоспламеняющегося метилнафталина. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива являются его воспламеняемость и прокачиваемость. Воспламеняемость топлива характеризует его способность к самовоспламенению. Цетановое число (ЦЧ) - это процентное содержание цетана в дизельном топливе по отношению к метилнафталину.
Цетановое число (ЦЧ) характеризует способность топлива к самовоспламенению. Чем выше ЦЧ, тем лучше топливо самовоспламеняется. Повышение ЦЧ улучшает самовоспламеняемость топлива при конкретных условиях, что способствует облегчению запуска дизеля. Оптимальный диапазон для ЦЧ = 45...50 единиц. Если ЦЧ ниже 45, то это приводит к "жесткой" работе дизеля (см. Раздел 1, п. 5.6), а если выше 55, то топливо слишком рано воспламеняется, не успев хорошо перемешаться с воздухом. Последнее ухудшает эффективность и полноту сгорания топлива, увеличивая тем самым его расход. В различных российских стандартах на дизтопливо ограничение по минимальному значению цетанового числа неодинаково и принадлежит диапазону 35...45. По стандартам Швеции, например, цетановое число должно быть не менее 47...50, в Калифорнии - не менее 48. Прокачиваемость дизтоплива характеризует способность топлива к перетеканию в системе питания дизеля от топливного бака до распылителя форсунки. Прокачиваемость зависит от свойств применяемого дизтоплива (температуры помутнения, предельной температуры фильтруемости, температуры застывания, содержания механических примесей и воды) и конструктивных особенностей системы питания и фильтрации топлива. Выбор марки дизельного топлива зависит от сезона эксплуатации автомобиля: марка «Л» (летнее) соответствует режиму работы при температурах свыше 0°С, марка «3» (зимнее) — свыше —20°С, марка «А» (арктическое) — свыше —50°С.
Альтернативные топлива - это природный газ, нефтяной углеводородный газ (пропан-бутановый), спирты, синтетическое топливо, водород, генераторный газ и др. Каждый вид топлива по сравнению с обычными нефтяными топливами имеет как преимущества, так и недостатки. Превалирование последних в настоящее время препятствует широкому распространению альтернативных топлив.
26. Система смазки ДВС и используемые моторные масла.
Система смазки (другое наименование смазочная система) предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает:
· охлаждение деталей двигателя;
· удаление продуктов нагара и износа;
· защиту деталей двигателя от коррозии.
Система смазки двигателя имеет следующее устройство:
· поддон картера двигателя с маслозаборником;
· масляный насос;
· масляный фильтр;
· масляный радиатор;
· датчик давления масла;
· редукционный клапан;
· масляная магистраль и каналы.
Схема системы смазки
Поддон картера двигателя предназначен для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, а также с помощью датчика уровня и температуры масла.
Масляный насос предназначен для закачивания масла в систему. Масляный насос может приводиться в действие от коленчатого вала двигателя, распределительного вала или дополнительного приводного вала. Наибольшее применение на двигателях нашли масляные насосы шестеренного типа.
Масляный фильтр служит для очистки масла от продуктов износа и нагара. Очистка масла происходит с помощью фильтрующего элемента, который заменяется вместе с заменой масла.
Для охлаждения моторного масла используется масляный радиатор. Охлаждение масла в радиаторе осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения.
Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.
Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.
На современных двигателях устанавливается датчик контроля уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.
Для поддержания постоянного рабочего давления в системе устанавливается один или несколько редукционных (перепускных) клапанов. Клапаны устанавливаются непосредственно в элементах системы: масляном насосе, масляном фильтре.