Составные части системы питания карбюраторного двигателя

(рис. 12) —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 2 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 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. Для работы двигателя в различных условиях дви­жения автомобиля необходимо иметь различный состав горючей смеси: нормальный (на 1 часть топлива 15 частей воздуха), обога­щенный (менее 15 частей воздуха) или обедненный (более 15 час­тей воздуха). Для получения горючей смеси определенного состава и, соответственно, изменения режима работы двигателя предназ­начен карбюратор (рис. 13). Основные его элементы — смеситель­ная и поплавковая камеры. Поплавковая камера служит для поддер­жания постоянного уровня топлива. Она имеет поплавок 1 и иголь­чатый клапан 2. Топливо в поплавковую камеру поступает через отверстие в седле клапана. По мере заполнения камеры поплавок всплывает, прижимая игольчатый клапан к седлу и перекрывая по­ступление топлива.

 

 

 

Смесительная камера имеет внутри суженную часть, называе­мую диффузором 5, и дроссельную заслонку 6. Топливо подается в смесительную камеру из поплавковой через калиброванное отвер­стие (жиклер 8) и распылитель 3.

Примерная схема работы карбюратора следую­щая. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение (давление опускается ниже атмосферного), которое через откры­тый впускной клапан 7 и впускной трубопровод передается в сме­сительную камеру. Под действием разрежения в смесительную ка­меру с высокой скоростью засасывается атмосферный воздух. Про­ходя через диффузор 5, поток воздуха создает на выходе распыли­теля сильное разрежение, под действием которого из распылителя 3 начинает поступать топливо. Струя воздуха разбивает топливо на мельчайшие капли и, перемешиваясь с ними, образует горючую смесь. Количество смеси, поступающей в цилиндр, регулируют по­ложением (поворотом на оси) дроссельной заслонки 6, связанной с педалью подачи горючей смеси (акселератора). При нажатии на педаль количество поступающей в цилиндры горючей смеси увели­чивается, и частота вращения коленчатого вала увеличивается, а при отпускании педали — уменьшается.

Автомобильный карбюратор на практике намного сложнее. Он оснащен множеством дополнительных устройств для более точно­го дозирования компонентов горючей смеси в разных условиях ра­боты двигателя, а также для плавного, бесступенчатого перехода от одного режима работы к другому. Карбюратор — сложный, но в то же время надежный прибор. Как правило, он не отказывает мгновенно, позволяя продолжать движение даже при некоторых неисправностях. Основной параметр, подлежащий регулиров­ке, — это уровень топлива в поплавковой камере. 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 (рис. 14) включает в себя топ­ливный насос высокого давления с электроприводом (электробензонасос 7), топливный фильтр тонкой очистки 8, топливную рампу 1 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.

 

 

 

Работает система впрыска так. Топливо из топливного бака 5 подается электробензонасосом 7 высокого давления в топливную рампу и к электроуправляемым форсункам 2, которые впрыскива­ют мелкораспыленное топливо во впускной трубопровод, где оно смешивается с воздухом. Время открытия форсунок рассчитывает­ся контроллером. Воздух поступает во впускной трубопровод так же, как и в карбюраторном двигателе: под действием разрежения, создающегося по очереди в каждом цилиндре при ходе поршня вниз (такте впуска). Поступающая в цилиндры двигателя топливовоздушная смесь воспламеняется искровыми свечами зажигания. Излишки топлива отводятся через регулятор давления 3 в топливный бак.

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 двигате лей, 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.

Глава 3

Электрооборудование

 

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 (рис. 15) автомобиля молено выделить системы, обес­печивающие электроснабжение, пуск, зажигание, освещение, сиг­нализацию, а также контрольно-измерительные 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 за­ мыканию, 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 6 (рис. 16, а), разделенном перегородками на шесть отделений. Каждый аккумуля­тор состоит из набора положительных 4 и отрицательных 3 пластин. Положительные пластины соединены с выводом «+» 9 аккумуляторной батареи, а отрицательные — с выводом «—» 11. Пластины отде­лены одна от другой пористыми перегородками — сепараторами 2. Каждое отделение корпуса имеет крышку 7, в которой выполнено отверстие, закрываемое пробкой 8, 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 (рис. 17) 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 5 ток через реле 4 подается от аккумуляторной батареи на обмотку тягового реле 3. При этом его сердечник 7 перемещается образовав­шимся магнитным полем вправо, замыкая контакты 6 на обмотке 8 электродвигателя. Вал электродвигателя начинает вращаться, одно­временно сердечник тягового реле перемещает рычаг 2 муфты, и ее приводная шестерня 1 входит в зацепление с зубчатым венцом ма­ховика 11. При этом начинают вращаться маховик и коленчатый вал двигателя.

Запуск исправного двигателя происходит в течение 2... 5 с 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 7 вместе с рычагом 2 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 (рис. 18, а) последовательно включены источник тока (аккуму­ляторная батарея или генератор), замок зажигания 1, первичная обмотка 5 катушки зажигания и прерыватель. Цепь тока высокого напряжения (рис. 18, б) состоит из вторичной обмотки 6 катушки зажигания, распределителя (конструктивно объединенного с пре­рывателем), проводов высокого напряжения 7 и свечей зажигания.

При работе двигателя валик прерывателя-распределителя враща­ется синхронно с коленчатым и распределительным валами. При этом кулачок 4 (см. рис. 18, а) 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 (см. рис. 18, б), 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 утла 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 (см. рис. 14). 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.