Двигатели внутреннего сгорания. Система питания

1. Двигатели внутреннего сгорания лекция 5 Система питания преподаватель Захаров А.Ю.

МГТУ им. Н.Э.Баумана
Кафедра СМ-10 «Колесные машины»
Двигатели внутреннего
сгорания
лекция 5
Система питания
преподаватель
Захаров А.Ю.

2. Система питания двигателя с искровым зажиганием

ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ТОПЛИВО
Топливом для двигателей с искровым зажиганием обычно служит бензин.
Одной из наиболее важных характеристик бензина является октановое число, которое
указывает на способность топлива сопротивляться детонации — сгоранию с очень высокой
скоростью, приводящей к резкому повышению температуры и давления, что может привести к
разрушению деталей двигателя.
Октановое число, полученное исследовательским методом, обычно характеризует способность
топлива сопротивляться детонации при разгоне, а моторным методом — сопротивление
детонации при постоянной высокой скорости и нагрузках.
Независимо от того, каким способом определено октановое число, оно может быть увеличено
применением различных добавок к топливу. В течение многих лет с этой целью использовались
добавки, содержащие свинец. Сейчас они запрещены, не только из-за того, что свинец
отравляет атмосферу, но и в связи с тем, что наличие свинца в топливе выводит из строя
каталитические нейтрализаторы (устройства для снижения вредных компонентов в
отработавших газах, о которых будет рассказано ниже). Этилированный бензин (с добавками
свинца) сейчас запрещен к применению в большинстве стран. Соответствующее октановое
число вплоть до 98 (по исследовательскому методу) обеспечивается применением специальных
топливных присадок.
Бензин не единственное топливо, которое может использоваться в двигателях с искровым
зажиганием. Существует много альтернативных видов топлива, различные спирты (этанол и
метанол), водород, углеводородные газы, такие как сжиженный нефтяной газ, смесь пропана и
бутана и природный газ (метан). Ни один из этих видов топлива не может быть использован
непосредственно, и любой из бензиновых двигателей требует модификации для их
использования.

3. УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Горючая смесь – смесь топлива с
воздухом такого состава, который
обеспечивает возможность ее сгорания.
Рабочая смесь – горючая смесь,
поступившая в цилиндры двигателя и
смешавшаяся с остаточными газами.
Коэффициент избытка воздуха (a)
– это отношение действительного
количества воздуха (Lд) к теоретически
необходимому (Lo).
a=Lд/Lo

4. Типы смесей

Нормальная смесь a=1
на 1 кг топлива – 15 кг воздуха для полного
сгорания
Бедные смеси
a>1
обедненная (экономичная) – a=1,05-1,15;
нижний предел воспламеняемости a=1,35.
Богатые смеси a<1
обогащенная (мощностная) – a=0,8-0,95;
верхний предел воспламеняемости – a=0,4.

5. Предел воспламеняемости

Верхний предел воспламеняемости -такой состав
смеси, при котором дальнейшее увеличение
содержания топлива в смеси (обогащение) делает
смесь невоспламеняемой (α=0.4 и менее).
Нижний предел воспламеняемости -такой состав
смеси, при котором дальнейшее уменьшение
содержания топлива в смеси (обеднение) делает
смесь невоспламеняемой (α=1.3…1.4) и более.
Смесь топлива с воздухом способна гореть в
пределах изменения коэффициента избытка
воздуха от 0,4 до 1,4.

6. Влияние состава смеси на работу двигателя

обедненные смеси - смеси экономичного состава
При работе на обедненной смеси (α=1.05…1.15)
мощность двигателя несколько снижается из-за
уменьшения скорости сгорания смеси. Но, благодаря
наличию избыточного кислорода, в этом случае удается
наиболее полно сжигать топливо, в результате чего
снижается удельный расход топлива и повышаются
экономические показатели двигателя.
обогащенные смеси - смеси мощностного состава
Обогащенные смеси (α=0.85…0.92) сгорают обычно с
максимальными скоростями, в результате чего давление
газов в цилиндрах к началу рабочего хода поршня
увеличивается. Поэтому при работе на обогащенной
смеси двигатель развивает наибольшую мощность при
несколько повышенном расходе топлива вследствие
недостаточно полного его сгорания.

7. Влияние состава смеси на работу двигателя

Бедная смесь (α=1.15…1.3)
из-за большого удаления частиц распылённого в воздухе
топлива горит медленно, давление газов в цилиндре
уменьшается, а следовательно, мощность двигателей
понижается. Вследствие медленного горения смеси большая
часть тепла поглощается стенками цилиндров и ОЖ, двигатель
перегревается, работает неустойчиво, возрастает расход
топлива.
Богатая смесь (α=0.4…0.85)
образуется из-за большого недостатка кислорода, сгорает не
полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при
значительном расходе топлива. Несгоревшие частицы топлива в
виде нагара отлагаются в камере сгорания, а также
выбрасываются через выпускные трубопроводы и глушитель в
виде черного дыма.
Догорание
несгоревшего
топлива
в
выпускном
трубопроводе сопровождается хлопками и выстрелами в
глушителе.

8.

На различных режимах работы двигателя требуется
различный состав горючей смеси.
На режимах средних нагрузок для снижения расхода
топлива (на которых большую часть времени работает
автомобильный двигатель) желательно обеспечить
работу на обедненных смесях (на 1 весовую часть
бензина приходится 15,0-16,5 частей воздуха).
При пуске холодного двигателя необходимо обогащать
смесь, поскольку конденсация топлива на холодных
поверхностях камеры сгорания ухудшает пусковые
свойства двигателя
Некоторое обогащение горючей смеси требуется при
работе на холостом ходу, при необходимости получения
максимальной мощности, резких ускорениях
автомобиля.

9. Простейший карбюратор 1-топливопровод, 2- игольчатый клапан, 3- отверстие в крышке поплавковой камеры, 4- распылитель, 5-

воздушная заслонка, 6- диффузор, 7- дроссельная
заслонка, 8- смесительная камера. 9- топливный жиклер, 10- поплавок, 11поплавковая камера.

10. СИСТЕМА ПИТАНИЯ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Система подачи и очистки топлива
Система подачи и очистки воздуха
Система приготовления и подачи
горючей меси
Система выпуска отработавших газов

11. Состав системы питания (карбюратор)

12. Состав системы питания (инжектор)

13. Состав систем питания бензиновых двигателей

Карбюраторный
1, 2 – топливные баки (ТБ);
Инжекторный
1, 2 – топливные баки (ТБ);
3 – топливный кран (ТКр);
4 – фильтр грубой очистки (ФГр);
5 – топливный насос (ТН);
6 – фильтр тонкой очистки (ФТ);
7 – воздушная заслонка;
8 – воздушный канал;
9 – воздушный фильтр;
10 – карбюратор;
11 – впускной коллектор;
12 – цилиндры двигателя;
13 – выпускные коллекторы;
14 – приемные трубы глушителя;
15 – газоотборник (ГО);
16 – глушитель;
17 – выпускная труба;
3 – топливный кран (ТКр);
4 – фильтр заборник(ФЗ);
5 – топливный насос (ТН);
6 – фильтр тонкой очистки (ФТ);
7 – воздушная заслонка;
8 – воздушный канал;
9 – воздушный фильтр;
10 – топливная рампа;
11- форсунка;
12- регулятор давления топлива;
13 – впускной коллектор;
14 – цилиндры двигателя;
15 – выпускные коллекторы;
16 – приемные трубы глушителя;
17 – каталитический нейтрализатор (КН);
18 – глушитель;
19 – выпускная труба;
20- датчики

14. Системы впрыска топлива

15. Распределенный впрыск

16. Непосредственный впрыск топлива

17. Топливный насос

18. Рампа с форсунками и регулятором давления

19. Регулятор давления топлива 1- корпус, 2- крышка, 3- патрубок для вакуумного шланга, 4 – мембрана, 5- клапан, А-топливная

полость, Б- вакуумная полость

20. Топливная форсунка

21. Каталитический нейтрализатор

22.

23. Выхлопная система

Важной функцией выхлопной системы ТС является уменьшение
шума от работы двигателя. Также нельзя обойти вниманием такие
важные функции, как улучшение эксплуатационных качеств ДВС и
очистку отработанных газов перед выбросом в атмосферу.

24. Система удаления паров бензина (адсорбер)

25. Глушитель

-снижение уровня шума отработавших газов;
-преобразование энергии отработавших газов,
-снижение их скорости, температуры, пульсации
.

26. Система питания Дизельного двигателя

1- топливный бак
2 – фильтр грубой очистки
3 -5–топливная магистраль
4 – фильтр тонкой очистки
6 – форсунки
7 - ТНВД

27. Фильтры

28. Топливоподкачивающий насос

29. Топливный насос высокого давления (ТНВД)

30. Плунжерная секция ТНВД

31. Система подачи топлива Common Rail

32. Способы увеличения подачи воздуха.

а – механический компрессор
б – турбонаддув
в – комбинированный наддув

33. Механический нагнетатель

34. Турбонаддув

35. Комбинированный наддув