Устройство и работа системы питания.

По типу применяемой системы питания бензиновые двигатели подразделяются на карбюраторные и впрысковые (инжекторные).

Составные части системы питания карбюраторного двигателя: топливный бак, топливный (бензиновый) насос, воздуш­ный фильтр, карбюратор.

При работе двигателя топливный насос отбирает топливо из бака и нагнетает его в карбюратор. Туда же при тактах впуска в цилиндрах двигателя поступает воздух, проходящий предварительно через воздушный фильтр. Карбюратор (в переводе — «смеситель») смешивает воздух и топливо в определенном соотношении, приготавливая горючую смесь, которая поступает по впускной трубе в цилиндры и там сгорает. После сгорания горючей смеси отработавшие газы выходят из цилиндров через выпускной трубопровод 4 (коллектор) и систему выпуска в атмосферу.

Топливный насос карбюраторного двигателя — диафрагменный, механический (приводится в действие от одного из вращающихся валов двигателя, иногда дополнительного). Насос такой конструкции позволяет подать топливо в карбюратор с помощью рычага ручной подкачки на неработающем двигателе.

Топливные фильтры могут быть установлены в нескольких местах топливной магистрали от топливного бака до карбюратора. Первым фильтром служит мелкоячеистая металлическая сетка на топливозаборной трубке в топливном баке. Вторая ступень очистки — сетчатая диафрагма в корпусе топливного насоса. Наконец, третий фильтр установлен позади входного топливного штуцера в карбюраторе. Кроме того, производители автомобилей или сами автовладельцы иногда устанавливают дополнительный фильтр тонкой очистки топлива в участок магистрали между топливным I насосом и карбюратором. Все топливные фильтры подлежат периодической очистке от загрязнений, а фильтр тонкой очистки — регулярной замене.

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в карбюратор, от механических примесей. На большинстве двигателей воздушный фильтр со сменным сухим фильтрующим элементом устанавливают на входной патрубок карбюратора. Воздушный фильтр подлежит регулярной замене. Эксплуатация двигателя без воздушного фильтра приведет к быстрому износу и выходу из строя деталей цилиндропоршневой группы.

Карбюратор — сложный, но в то же время надежный прибор. Как правило, он не отказывает мгновенно, позволяя продолжать движение даже при некоторых неисправностях. Кроме этого, автовладельцу необходимо следить за чистотой топливных фильтров, а также самого карбюратора снаружи, осматривать систему питания на предмет подтекания топлива, своевременно подтягивать резьбовые соединения наружных элементов карбюратора. Регулировку и устранение неисправностей карбюратора лучше доверить мастерам автосервиса, обладающим достаточной квалификацией и опытом.

Система впрыска топлива включает в себя топливный насос высокого давления с электроприводом (электробензонасос), топливный фильтр тонкой очистки, топливную рампу с форсунками (по одной на каждый цилиндр), воздушный фильтр. Кроме того, двигатель оснащен датчиками массового расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, положения коленчатого вала и др. Информация от датчиков поступает в управляющий компьютер (иначе его называют контроллером или электронным блоком управления — ЭБУ), который обрабатывает ее и на этой основе определяет основные параметры работы двигателя.

Системы впрыска топлива сложнее и дороже систем питания карбюраторных двигателей, однако имеют ряд неоспоримых преимуществ. Так как топливо дозируется управляющим компьютером и форсунками с высокой точностью, впрысковые двигатели, как правило, экономичнее карбюраторных, а их отработавшие газы менее токсичны. Кроме того, параметры систем впрыска сохраняют свою стабильность на протяжении большего времени, чем регулировки карбюратора, а при возникновении неисправности одного и даже нескольких датчиков управляющий контроллер переходит на обходной режим работы, позволяя продолжить движение. Исключение составляют неисправности датчика положения коленчатого вала, а также электробензонасоса: при выходе их из строя двигатель работать не может.

Управление автомобилем, оснащенным двигателем с системой впрыска топлива, не отличается от управления автомобилем с. карбюраторным двигателем, а обслуживание также сводится к своевременной замене моторного масла, масляного, топливного и воздушного фильтров.

Внимание! Большинство впрысковых двигателей, особенно оснащенных датчиком концентрации кислорода в отработавших газах, работает только на неэтилированном бензине с октановым числом 95.

Система питания дизеля (дизельного двигателя) похожа на описанную выше систему впрыска топлива. Топливо подается к форсункам насосом высокого давления, а затем впрыскивается во впускной трубопровод (в дизелях с непосредственным впрыском — прямо в цилиндры), где, распыляясь, смешивается с воздухом. Дизельный двигатель работает не на бензине, а на специальном дизельном топливе.

Дизельный двигатель экономичнее, чем аналогичный по рабочему объему и мощности бензиновый. Однако конструкция дизеля обычно сложнее, а требования к качеству изготовления деталей и применяемого топлива — выше. Также дизельный двигатель требует более квалифицированного и частого технического обслуживания. Детали и элементы дизельных двигателей (например, топливные фильтры) не взаимозаменяемы с применяемыми на бензиновых двигателях, а в смазочных системах дизелей следует использовать специальные моторные масла.

В эксплуатации дизельные двигатели отличаются от бензиновых незначительно более высокой шумностью и необходимостью своевременного перехода на сезонный сорт топлива («летнее» или «зим­нее»). Зимой «летние» сорта топлива густеют, что может создать трудности при пуске холодного двигателя.

Общие сведения

В электрооборудование автомобиля входят источники электрической энергии и ее потребители, которые вырабатывают и потребляют постоянный ток напряжением 12 В. В общей схеме электрооборудования автомобиля можно выделить системы, обеспечивающие электроснабжение, пуск, зажигание, освещение, сигнализацию, а также контрольноизмерительные приборы.

На автомобилях применяют однопроводную систему: «плюс» подводится от источника к потребителю электроэнергии изолированным проводом, а роль «минусового» провода выполняют металлические части машины. Исключение составляют устройства и приборы, не имеющие непосредственного контакта с металлическими частями автомобиля: к ним «минус» также подводится проводом, как правило, черного цвета. Наиболее ответственные «плюсовые» провода, например соединяющие аккумуляторную батарею со стартером и генератором, имеют изоляцию красного цвета.

 

Внимание! Изоляция проводов не должна иметь повреждений, а их наконечники должны быть надежно присоединены к источникам и потребителям электроэнергии. Контакт оголенного участка «плюсового» провода с «массой» может привести к короткому замыканию, выходу из строя соответствующего прибора электрооборудования и даже к пожару.

Для разрыва защищаемой цепи при коротком замыкании служат предохранители. Для удобства монтажа и ремонта бортовой электросети автомобиля предохранители объединены в блоки. На автомобилях применяются два типа плавких предохранителей: ленточные, рассчитанные на силу тока 8 или 16 А, и ножевидные, рассчитанные на силу тока 7,5; 10; 15; 20 и 30 А. Номинал предохранителя указан цифрой на его корпусе. Различные конструкции предохранителей и предназначенные для их установки блоки не взаимозаменяемы.

Перед заменой перегоревшего предохранителя следует выяснить и устранить причину его перегорания. Запрещается устанавливать взамен перегоревшего предохранитель большего номинала, а также разного рода «жучки» (перемычки из проволоки или других электропроводящих материалов) — это может привести к пожару!

Внимание! Цепи зажигания, стартера и заряда аккумуляторной батареи предохранителями НЕ защищаются. Поэтому при ремонте или обслуживании этих цепей, чтобы не допустить короткого замыкания, следует отключить аккумуляторную батарею.

Аккумуляторная батарея

При неработающем двигателе источником питания электроприборов и оборудования автомобиля служит аккумуляторная батарея. Она состоит из шести последовательно соединенных между собой аккумуляторов, одинаковых по устройству.

Аккумуляторы установлены в пластмассовом корпусе, разделенном перегородками на шесть отделений. Каждый аккумулятор состоит из набора положительных и отрицательных пластин. Положительные пластины соединены с выводом «+» аккумуляторной батареи, а отрицательные — с выводом «—». Пластины отделены одна от другой пористыми перегородками — сепараторами. Каждое отделение корпуса имеет крышку, в которой выполнено отверстие, закрываемое пробкой, для заливки электролита — раствора аккумуляторной серной кислоты в дистиллированной воде. Плотность раствора — 1,27 г/см3. Электролит заливают в корпус батареи на заводе, после чего заряжают батарею электрическим током. Заряженную батарею устанавливают на автомобиль на конвейере или отправляют в продажу.

Действие аккумулятора основано на последовательном превращении электрической энергии в химическую (при заряде) и обратно — химической энергии в электрическую (при разряде). Напряжение каждого из аккумуляторов после зарядки составляет 2 В, а всей аккумуляторной батареи — 12 В.

Пример маркировки отечественной аккумуляторной батареи, применяемой на автомобилях, — 6СТ-55ЭМ. Первая цифра обозначает число аккумуляторов. Буквы СТ означают, что батарея стартерная. Число 55 указывает номинальную емкость батареи в ампер-часах. Номинальной емкостью аккумуляторной батареи называют количество электричества, которое отдает полностью заряженная батарея при ее непрерывном разряде в течение 20 ч током определенной величины до напряжения 10,5 В. Первая буква после цифр обозначает материал, из которого выполнен корпус батареи (Э — корпус из эбонита). Вторая буква после цифр характеризует материал сепараторов (М — мипласт).

Некоторые батареи заряжаются при производстве до заливки электролитом. Такие батареи называются сухозаряженными и в конце марки имеют букву 3. Перед установкой на автомобиль такую батарею следует заполнить электролитом до номинального уровня.

Аккумуляторные батареи делятся на малообслуживаемые и необслуживаемые. У малообслуживаемой батареи уровень электролита проверяется при отворачивании пробок заливного отверстия. У необслуживаемой батареи уровень электролита должен находиться между метками минимума и максимума, нанесенными на полупрозрачном корпусе батареи (материал корпуса в марке такой батареи обозначен буквой А). В необслуживаемой батарее уровень электролита над пластинами выше, чем в малообслуживаемой.

Основное назначение аккумуляторной батареи — приведение в действие стартера при пуске двигателя. После пуска снабжать электроэнергией приборы и системы автомобиля начинает генератор. Одновременно происходит подзарядка аккумуляторной батареи.

Уход за аккумуляторной батареей заключается в периодической очистке ее верхней поверхности, смазке выводов батареи техническим вазелином, подтяжке клемм проводов на выводах батареи, проверке уровня электролита. При понижении уровня электролита в аккумуляторы следует доливать только дистиллированную воду.

Неисправности аккумуляторной батареи, ее периодические отказы или выход из строя, как правило, связаны с недозарядом или перезарядом при работе двигателя. Негативно влияют на состояние батареи также короткие замыкания в электропроводке автомобиля. Если при очередном пуске двигателя стартер вращает коленчатый вал все медленнее и медленнее или перестает вращать вообще, батарею следует снять с автомобиля и подзарядить специальным зарядным устройством. Отказавшая вскоре после подзарядки батарея нуждается в замене.

Генератор

Действие генератора основано на преобразовании механической энергии в электрическую. Генератор служит для питания всех потребителей и заряда аккумуляторной батареи при работающем двигателе. На автомобилях применяются трехфазные генераторы переменного тока с выпрямителями. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.

Напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя: при повышенной частоте оно повышается, при пониженной — снижается. Для поддержания напряжения на постоянном уровне в конструкцию генератора включен регулятор напряжения. О снижении напряжения, вырабатываемого генератором, водителя информирует контрольная лампа на панели приборов. Загорание красной лампы во время работы двигателя свидетельствует о неисправности в системе электроснабжения. В этом случае все приборы электрооборудования начинают питаться от аккумуляторной батареи, в результате чего батарея быстро разряжается и произвести запуск двигателя после остановки становится невозможно.

Генератор приводится в действие клиновым или поликлиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Натяжение ремня следует периодически проверять и при необходимости доводить до нормы. При недостаточном натяжении ремень может проскальзывать на шкивах, в результате чего аккумуляторная батарея недозаряжается. При чрезмерном натяжении ремень и подшипники вала генератора испытывают повышенные нагрузки и быстро выходят из строя.

Стартер

Электрический стартер служит для пуска двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока, преобразующий электрическую энергию аккумуляторной батареи в механическую работу (вращение коленчатого вала).

Стартер состоит из электродвигателя, механизма включения и тягового реле. Механизм включения служит для соединения вала якоря стартера с маховиком двигателя.

При включении стартера поворотом ключа в замке зажигания ток через реле подается от аккумуляторной батареи на обмотку тягового реле. При этом его сердечник перемещается образовавшимся магнитным полем вправо, замыкая контакты на обмотке электродвигателя. Вал электродвигателя начинает вращаться, одновременно сердечник тягового реле перемещает рычаг 2 муфты, и ее приводная шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика. При этом начинают вращаться маховик и коленчатый вал двигателя.

Запуск исправного двигателя происходит в течение 2-5с. с момента работы стартера. Если двигатель не запустился, повторно включать стартер можно лишь через 30-40 с. После четырех-пяти неудачных попыток пуска следует прекратить включения стартера и выяснить причину неисправности двигателя. Включать стартер более чем на 10-15 с не следует: неисправный двигатель запустить все равно не удастся, а аккумуляторная батарея под действием больших нагрузок быстро разрядится и придет в негодность.

После запуска двигателя отпускают ключ в замке зажигания, и он возвращается в исходное положение. Электрическая цепь стартера обесточивается и подвижный сердечник вместе с рычагом и шестерней занимают тоже исходное положение.

Система зажигания

Как известно, воспламенение горючей смеси в цилиндрах двигателя происходит в конце такта сжатия электрической искрой, которая возникает на свече зажигания. Бесперебойность и очередность искрообразования в цилиндрах обеспечивается системой зажигания (иногда ее называют системой батарейного зажигания). На современных автомобилях встречаются три типа систем зажигания:

 

контактная, бесконтактная и микропроцессорная. Первые две системы применяются на карбюраторных двигателях, третья — в основном, на двигателях с системой впрыска топлива.

Контактная система зажигания состоит из двух электрических цепей: низкого и высокого напряжений. В цепь низкого напряжения последовательно включены источник тока (аккумуляторная батарея или генератор), замок зажигания, первичная обмотка катушки зажигания и прерыватель. Цепь тока высокого напряжения состоит из вторичной обмотки катушки зажигания, распределителя (конструктивно объединенного с прерывателем), проводов высокого напряжения и свечей зажигания.

При работе двигателя валик прерывателя-распределителя вращается синхронно с коленчатым и распределительным валами. При этом кулачок валика периодически размыкает и замыкает контакты прерывателя. При замкнутых контактах прерывателя электрический ток от аккумуляторной батареи поступает в первичную обмотку катушки зажигания, образуя вокруг нее магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке исчезает, магнитное поле при этом пересекает витки вторичной обмотки катушки зажигания, индуцируя в ней ток высокого напряжения. Ток высокого напряжения поступает от вторичной обмотки катушки зажигания через центральный провод высокого напряжения к распределителю, а от него — к свечам зажигания. Возникающие между электродами свечей искровые разряды воспламеняют горючую смесь в цилиндрах. Число выступов на кулачке и число контактов в крышке распределителя равны числу цилиндров двигателя.

Искра возникает в цилиндре не в момент максимального сжатия горючей смеси, когда поршень находится в верхней мертвой точке, а немного раньше — с опережением. Временной промежуток между возникновением искры и максимальным сжатием горючей смеси при достижении поршнем ВМТ называется углом опережения зажигания. При увеличении частоты вращения и нагрузки на двигатель (степени открытия дроссельной заслонки) угол опережения зажигания уменьшается, а при снижении частоты вращения и нагрузки — увеличивается. Изменение угла опережения зажигания происходит автоматически. Для этого прерыватель-распределитель снабжен центробежным регулятором, способным изменить угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, и вакуумным регулятором, служащим для коррекции угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель.

Бесконтактная система зажигания отличается от контактной отсутствием прерывателя. Устройство, выдающее импульсы тока низкого напряжения и распределяющее по свечам ток высокого напряжения, называется в этой системе датчиком-распределителем зажигания. При вращении валика датчика-распределителя импульсы тока низкого напряжения формируются бесконтактным электронным датчиком (например, датчиком Холла) и через коммутатор подаются на катушку зажигания. Дальнейшая работа бесконтактной системы зажигания и регулировка угла опережения зажигания аналогичны контактной системе. Бесконтактная система зажигания надежнее контактной благодаря отсутствию механических контактов, обеспечивает более высокую энергию искрового разряда и увеличивает точность момента искрообразования.

Микропроцессорная система зажигания является частью электронной системы управления двигателем с системой впрыска топлива. Эта система работает по принципу цифровой обработки информации. Контроллер управления системой впрыска рассчитывает момент зажигания и угол его опережения по информации, получаемой от датчиков системы. Ток высокого напряжения формируется по командам контроллера в блоке управления зажиганием, откуда поочередно поступает по проводам высокого напряжения к свечам. В микропроцессорной системе зажигания нет механических частей и вращающихся валиков, поэтому она не подвержена естественному изнашиванию. Контроллер управления системой впрыска обеспечивает высокую точность регулировки угла опережения зажигания, благодаря чему наиболее полно реализуется мощность двигателя и снижается токсичность отработавших газов.