ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ТОПЛИВО

Топливом для двигателей с искровым зажиганием обычно служит бензин. Одной из наибо­ лее важных характеристик бензина является октановое число, которое указывает на спо­ собность топлива сопротивляться детонации — сгоранию с очень высокой скоростью, при­ водящей к резкому повышению температуры и давления, что может привести к разруше­ нию деталей двигателя. Октановым числом называется процентное содержание изооктана в его смеси с нормальным гептаном, когда эта смесь имеет ту же детонационную стойкость, что и данное топливо. Октановое число может различаться в зависимости от того, какой метод использовался для его измерения. Существует два метода: исследовательский и мо­ торный. Октановое число, полученное исследовательским методом, обычно характеризует способность топлива сопротивляться детонации при разгоне, а моторным методом — со­ противление детонации при постоянной высокой скорости и нагрузках. Независимо оттого, 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 каталитиче­ ские нейтрализаторы (устройства для снижения вредных компонентов в отработавших га­ зах, о которых будет рассказано ниже). Этилированный бензин (с добавками свинца) сей­ час 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 искро­ вым зажиганием. Существует много альтернативных видов топлива, различные спирты (эта­ нол 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 ис­ пользован непосредственно, и любой из бензиновых двигателей требует модификации для их использования.

УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Для работы двигателя недостаточно подать в цилиндры топливо. Необходимо приготовить горючую смесь воздуха и паров топлива, которая должна быть гомогенной, т. е. хорошо перемешанной и иметь определенный состав, чтобы обеспечить наиболее эффективное сгорание.

Система питания бензинового ДВС с искровым зажиганием служит для приготовле­ ния горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя и удаления из цилиндров отработавших газов.

Процесс приготовления горючей смеси называют карбюрацией. Долгое время в качест­ ве основного устройства для приготовления смеси бензина и воздуха и подачи ее в цилинд­ ры двигателя использовался агрегат, называемый карбюратором (рис. 2.55). В простейшем карбюраторе (рис. 2.56) топливо находится в поплавковой камере, где поддерживается по­ стоянный уровень топлива. Поплавковая камера связана каналом со смесительной камерой карбюратора. В смесительной камере имеется диффузор — местное сужение камеры. Диф­ фузор дает возможность увеличить скорость проходящего через смесительную камеру воз­ духа. В самую узкую часть диффузора выведен распылитель, соединенный каналом с по­ плавковой камерой. В нижней части смесительной камеры имеется дроссельная заслонка, которая поворачивается при нажатии водителем педали «газа».

Когда двигатель работает, через смеситель карбюратора проходит воздух. В диф­ фузоре скорость воздуха увеличивается, а перед распылителем образуется разреже­ ние, которое приводит к стеканию топлива в смесительную камеру, где оно смеши-

Рис. 2.55. Внешний вид карбюратора:1 — блок подогрева зоны дроссельной заслонки; 2 — штуцер вентиляции картера двигателя; 3 — крышка ускорительного насоса; 4 — элект­ ромагнитный запорный клапан; 5 — крышка карбюратора; 6 — шпилька крепления воздуш­ ного фильтра; 7 — рычаг управления воздушной заслонкой; 8 — крышка пускового устройства; 9 — сектор рычага привода дроссельных заслонок; 10 — колодка провода датчика-винта ЭПХХ; 11 — регулировочный винт количества смеси холостого хода; 12 — крышка экономай­ зера; 13 — корпус карбюратора; 14 — штуцер подачи топлива; 15 — штуцер отвода топли­ ва; 16 — регулировочный винт качества смеси холостого хода (по стрелке); 17 — штуцер для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания

вается с воздухом. Таким образом, кар­ бюратор, работающий по принципу пуль­ веризатора, создает топливно-воздуш- ную горючую смесь. Нажимая педаль «газа», водитель поворачивает дроссельную заслонку карбюратора, изменяет количест­ во смеси, поступающей в цилиндры дви­ гателя, а следовательно, его мощность и обороты.

Из-за того что бензин и воздух имеют различную плотность, при повороте дрос­ сельной заслонки изменяется не только ко­ личество подаваемой в камеры сгорания горючей смеси, но и соотношение между ко­ личеством топлива и воздуха в ней.

Для полного сгорания одной весовой час­ ти бензина требуется 14,7-15,0 весовых ча­ стей воздуха (на самом деле, в процессе сго­ рания участвует кислород, содержащийся в воздухе). Состав горючей смеси принято оценивать с помощью коэффициента избыт­ ка воздуха — а (в зарубежной практике — X).

Рис. 2.56. Принцип работы простейшего карбюратора:1 — топливопровод; 2 — иголь­ чатый клапан; 3 — отверстие в крышке поплав­ ковой камеры; 4 — распылитель; 5 — воз­ душная заслонка; 6 — диффузор; 7 — дрос­ сельная заслонка; 8 — смесительная камера;

9 — топливный жиклер; 10 — поплавок; 11 — поплавковая камера

Действительное количество поступившего воздуха Теоретически необходимое для полного сгорания

Смесь с коэффициентом избытка воздуха, равным единице, называется стехиометри- ческой, т. е. нормальной. Если а>1 , т. е. воздуха в смеси больше, чем необходимо для пол­ ного сгорания топлива, смесь называют бедной. Если а< 1 — смесь богатая. Чрезмерное переобеднение или переобогащение смеси приводит к плохому ее воспламенению от ис­ кры. На различных режимах работы двигателя требуется различный состав горючей сме­ си. 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 топ­ лива на холодных поверхностях камеры сгорания ухудшает пусковые свойства двигателя. Некоторое обогащение горючей смеси требуется при работе на холостом ходу, при необхо­ димости получения максимальной мощности, резких ускорениях автомобиля.

По принципу своей работы простейший карбюратор по мере открытия дроссель­ ной заслонки постоянно обогащает топ- ливно-воздушную смесь, поэтому его не­ возможно использовать для реальных двигателей автомобилей. Для автомо­ бильных двигателей используются карбю­ раторы, имеющие несколько специальных систем и устройств: систему пуска (воз­ душная заслонка), систему холостого хода, экономайзер или эконостат, ускоритель­

ный насос и др. Рис. 2.57. Состав воздуха

По мере повышения требований к экономии топлива и снижению токсичности отрабо­ тавших газов карбюраторы существенно усложнялись, в последних вариантах карбюрато­ ров появились даже электронные устройства.