Устройство и принцип действия кривошипно-шатунного механизма

Под поршнем  ускорительного насоса находится топливо, поступающее в насос из поплавковой  камеры через клапан 2. При резком открытии дроссельном заслонки планка 9 сжимает пружину 8 и поршень оказывает на топливо давление, под действием которого обратный клапан закрывается и прекращает доступ топлива назад, в поплавковую камеру, а нагнетательный клапан поднимается со своего седла. Топливо впрыскивается в трубу карбюратора, и тем самым предотвращается обеднение горючей смеси. Для лучшей приемистости впрыскивание растягивается на 2-3 с, что обеспечивается подбором пружины 8 с соответствующей характеристикой. При плавном открытии дроссельной заслонки горючая смесь не обогащается, так как медленно опускающийся поршень вытесняет топливо из колодца ускорительного насоса через обратный клапан назад, в поплавковую камеру. 
Пусковое устройство служит для приготовления горючей смеси при пуске холодного двигателя, когда условия образования горючей смеси неблагоприятны. Частота вращения коленчатого вала двигателя при пуске составляет 50—100 об/мин, вследствие чего скорость и разрежение воздуха в диффузоре карбюратора малы - распыливание и обдув топлива, а также его испарение недостаточны. Кроме того, в холодном двигателе часть паров топлива на пути в цилиндры конденсируется на стенках впускного трубопровода. Для того чтобы в цилиндры двигателя поступало достаточное для воспламенения смеси количество испарившегося топлива, необходимо резко обогащать горючую смесь в карбюраторе. 
Пусковым устройством служит воздушная заслонка, с помощью которой перекрывают при пуске холодного двигателя воздушную трубу карбюратора перед распылителями и диффузором. При этом количество воздуха, проходящего через карбюратор, уменьшается, а разрежение в диффузоре становится настолько значительным, что топливо начинает вытекать из распылителя главной дозирующей системы, обеспечивая образование горючей смеси. После первой вспышки воздух поступает через автоматический клапан на воздушной заслонке. По мере прогрева двигателя воздушную заслонку приоткрывают вручную. 
Для автоматического постепенного открытия воздушной заслонки на некоторых карбюраторах двигателей легковых автомобилей применяют автоматические устройства, реагирующие как на повышение температуры, так и на рост частоты вращения коленчатого вала. 
Конструкции системы питании. 
Топливные баки (один или несколько) устанавливают на автомобиле, чтобы обеспечить запас топлива, необходимый для определенного пробега автомобиля. Обычно топливный бак состоит из двух сваренных между собой штампованных корытообразных половин. Внутри бака имеются перегородки, увеличивающие жесткость бака и уменьшающие плескание топлива. 
Отверстие в днище топливного бака предназначено для слива отстоя, оно закрывается пробкой. Топливом бак заполняют через заливную горловину, расположенную в верхней части бака. Горловина герметично закрыта крышкой, в которой смонтированы два клапана: впускной (воздушный) и выпускной. Через впускной клапан в бак подается воздух по мере расхода топлива, что предотвращает образование в баке чрезмерного разрежения. Этот клапан открывается при разрежении в баке 1—4 кПа. При увеличении давления в баке на 10 - 20 кПа (например, вследствие повышения температуры окружающего воздуха) открывается выпускной клапан. Такое устройство крышки уменьшает потери топлива из-за испарения его наиболее летучих (пусковых) фракций. 
Уровень топлива в баке контролируют по показаниям электрического указателя, смонтированного на щитке приборов. Датчик указателя установлен в баке. Кроме того, иногда топливные баки снабжают стержневыми измерителями уровня топлива. 
 
Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от механических примесей. Для этого используют фильтр-отстойник, а на многих двигателях, кроме того, фильтр тонкой очистки топлива. 
Топливный фильтр-отстойник состоит:

·  1 - корпус;

·  2 и 5 - трубопроводы;

·  3 - болт;

·  4 - крышка;

·  6 - фильтрующий элемент;

·  7 - стойка;

·  8 - пружина;

·  9. - пробка сливного отверстия;

·  10 - пластина;

·  11 - отверстия;

·  12 – выступы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Практическая  работа №6

Устройство  элементов системы  питания двигателей от газобаллонной  установки

Сжимаемые и сжижаемые газы для автомобильных  двигателей. Двигатели газобаллонных автомобилей работают на различных природных и промышленных газах, которые хранятся в сжатом или сжиженном состоянии в баллонах. 
В качестве сжимаемых используют газы, выделяющиеся из буровых газовых и нефтяных скважин или получающиеся при обработке нефти на крекинговых заводах. Основой сжимаемых газов служит метан. Давление сжатых газов в баллонах достигает 20 МПа и снижается по мере расхода газа. 
Сжижаемые газы — пропан, бутан и др.—получают на заводах нефтеперерабатывающей промышленности. В заряженном баллоне сжиженный газ заполняет около 90% его объема. В остальной части баллона газ находится в парообразном состоянии. Наличие паровой подушки предохраняет баллон от разрушения при повышении температуры, так как давление в нем определяется давлением насыщенных паром топлива для условий окружающей среды и при любом количестве сжиженного газа не превышает 1,6 — 2,0 МПа. 
Сжатые и сжиженные газы, применяемые для двигателей газобаллонных автомобилей, обладают высокой детонационной стойкостью. Теплота сгорания газовоздушной смеси позволяет получить при использовании серийных карбюраторных двигателей несколько меньшую мощность, чем при работе их на бензовоздушной смеси. Повышение степени сжатия на этих двигателях создает возможность компенсировать потерю мощности. Существенное достоинство двигателей газобаллонных автомобилей заключается в снижении токсичности отработавших газов, что в значительной мере предопределяет перспективность таких автомобилей. 
Для работы на сжатых и сжиженных газах используют серийные автомобили с бензиновыми двигателями. Некоторые бензиновые двигатели специально приспосабливают для работы только на газе. Изменения их конструкции состоят главным образом в том, что повышается степень сжатия. Другие двигатели газобаллонных автомобилей не претерпевают значительных конструктивных изменений и допускают работу как на сжиженном газе, так и на бензине. Изменения в шасси состоят в том, что на них устанавливают газовые баллоны. Масса баллонов со сжатым газом в несколько раз больше массы заправленного бензобака, обеспечивающего такой же запас хода автомобиля. Масса баллонов со сжиженным газом незначительно отличается от массы бензобака. 
Сжиженные газы перед их использованием в двигателе преобразуются и специальном устройстве — испарителе из жидкой фазы в газообразную. Сжатые газы поступают из баллонов к двигателю в парообразном состоянии. В обоих случаях газы подводятся к двигателю под давлением, близким к атмосферному. Для снижения давления газов в системах питания газовых двигателей применяются редукторы. 
Топливоподаюшая аппаратура газобалонных автомобилей. 
Схема топливоподающей аппаратуры двигателя ЗИЛ-138, работающего на сжиженном газе, показана на рисунке. Из баллона 8 сжиженный газ под давлением поступает через расходный 9 и магистральный 7 вентили в испаритель 1. В обогреваемом горячей жидкостью из системы охлаждения испарителе сжиженный газ переходит в газообразное состояние. Фильтрация газа происходит в фильтре 2. 
 
Для снижения давления газа применен двухступенчатый газовый редуктор 6, представляющий собой мембранно-рычажный регулятор давления, выходя из которого газ по шлангу низкого давления поступает в смеситель 10. Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной смеси, состав которой изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. Пуск и прогрев холодного двигателя осуществляется с использованием паровой фазы топлива в баллоне. Для этого открывают вентиль, заборная трубка которого выведена в верхнюю часть баллона. 
Но двум указателям 4 и 5 контролируют давление газов в первой ступени редуктора и уровень топлива в баллоне. Баллон 8 снабжен также вентилем для наполнения сжиженным газом при заправке, предохранительным клапаном и другой арматурой. 
В качестве резервной системы используют питание двигателей бензовоздушной смесью. Для этого имеется бензобак 12, топливный насос 14 и карбюратор 11, состоящий из главной дозирующей системы и системы холостого хода. Работа двигателя с одновременным использованием обеих систем запрещена. 
Газовый смеситель двухкамерный с нисходящим потоком горючей смеси и параллельным открытием двух дроссельных заслонок. В корпусе 4 (рис.) на общих валиках обеих камер смонтированы воздушная 3 и дроссельная 12 заслонки, диффузор, в узкую часть которого выведена форсунка 5. К корпусу через прокладку крепится патрубок 13 подвода газа, закрытый крышкой 2. В нем установлен обратный клапан 1. В другом патрубке 7, через который смесь поступает в каналы 10 и 11, имеются винты 8 и 9 регулировки работы двигателя на режиме холостого хода. Соединение газового редуктора осуществляется двумя трубопроводами через экономайзерное устройство 3 (см. рис.), от которой газ подводится к патрубкам 13 и 7 (см, рис.). 
При работе двигателя на холостом ходу образование горючей смеси происходит в полостях за дроссельными заслонками. По мере открытия дроссельных заслонок и увеличения нагрузки газ начинает поступать в форсунку 5, через открывающийся вследствие перепада давлений обратный клапан 1. Наконец, при максимальных нагрузках и открытии дроссельных заслонок, близком к полному, через специальный клапан экономайзера газового редуктора в патрубок 13 поступает дополнительное количество газа, обогащающего газовоздушную смесь до мощностного состава. Так изменяется состав горючей смеси, приготовляемой газовым смесителем в зависимости от нагрузки двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Практическая  работа №7

Устройство  элементов системы  питания дизельного двигателя

Принцип подачи топлива. 
Система питания дизелей в значительной степени отличается от системы питания карбюраторных двигателей. Воздух и топливо подаются в цилиндры дизеля раздельно, и там образуют горючую смесь. Поэтому дизели называют двигателями с внутренним смесеобразованием. 
При такте впуска в цилиндр 18 (рис.) поступает атмосферный воздух, который очищается в фильтре 17. В конце такта сжатия в цилиндр под высоким давлением через форсунку 16 впрыскивается строго определенное количество дизельного топлива, самовоспламеняющееся вследствие высокой температуры. 
При неизменной угловой скорости коленчатого вала количество поступающего в цилиндр воздуха остается практически постоянным. Поэтому увеличение количества впрыскиваемого в цилиндр топлива позволяет повысить мощность двигателя. Дозировка и подача в определенный момент топлива осуществляются насосом 7 высокого давления, через который циркулирует топливо, подаваемое подкачивающим насосом 8. Перед пуском двигателя систему заполняют ручным насосом, объединенным с топливоподкачивающим насосом. В форсунку 16 топливо подается насосом высокого давления по топливопроводу 14. Топливо, просочившееся через зазоры в форсунке, отводится в бак по топливопроводу 15. 
 
Насос высокого давления состоит из нескольких одинаковых по устройству секций, число которых равно числу цилиндров двигателя. Каждая секция соединена топливопроводом 13 (рис.) с форсункой, нижняя часть корпуса 16 которой входит в цилиндр двигателя. Плунжер 6 каждой секции насоса и гильза 5 обработаны с особо высокой точностью и индивидуально взаимно притерты. Зазор в такой плунжерной паре составляет 1—2 мкм. На плунжере выполнены вертикальный паз 9, скошенная кромка 11 и кольцевая проточка 7. Закрепленная на плунжере шестерня 2 находится в зацеплении с рейкой 3. При перемещении рейки плунжер поворачивается в гильзе. Пружина 4 прижимает плунжер к кулачку 1, приводимому во вращение от коленчатого вала двигателя. В гильзе выполнены два отверстия: впускное 8 и выпускное 10. В верхней части гильзы размещен нагнетательный клапан 12 с пружиной. Предварительно сжатая пружина . 14 форсунки прижимает иглу 15 к соплу 18, закрывая полость 17, заполненную топливом. Когда плунжер занимает в гильзе нижнее положение, отверстия 8 и 10 открыты и через находящуюся над плунжером часть гильзы циркулирует топливо. Клапан 12 в этом случае закрыт, изолируя топливопровод 13

и полость 17 форсунки от гильзы.

При движении плунжера вверх под воздействием вращающегося кулачка 1 сначала перекрывается выпускное отверстие 10, а потом впускное отверстие8. 
Под давлением топлива открывается нагнетательный клапан. В полости 17 форсунки создается высокое давление, зависящее от силы сжатия пружины 14 (20 МПа и больше). Под действием давления топлива игла 75 поднимается, сжимая пружину 14, и через открывшееся сопло 18 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя. Впрыскивание заканчивается, когда кромка11 открывает выпускное отверстие. Давление топлива при этом резко снижается. Игла 15, опускаясь, закрывает сопло. Клапан 12 закрывается, и в топливопроводе 13 и полости 17 форсунки топливо остается под избыточным давлением. Поворотом плунжера в гильзе изменяют конец подачи и, следовательно, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр за один ход плунжера. При совпадении паза 9 с отверстием 10 подача топлива полностью прекращается и двигатель останавливается. 
 
Конструкция системы питания. 
Насос высокого давления двигателя ЯМЗ-236 имеет шесть топливоподающих секций, каждая из которых включает в себя плунжер 10 (рис.) и гильзу 8. Гильзы установлены в корпусе 15 насоса. 
8 гильзе выполнены выпускные и впускные отверстия, соединяющие ее внутреннюю полость с каналами 4 и 9 отвода и подвода топлива. Над гильзой в гнезде 7 размещен нагнетательный клапан 6. Гнездо клапана зажато в расточке корпуса насоса штуцером 5. К каждому штуцеру прикреплены топливопроводы высокого давления, подающие топливо к форсункам. Поворот плунжера осуществляется втулкой 3, на которой закреплен зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с рейкой 11. Плунжер опускается вниз под действием пружины 12, а поднимается вверх толкателем 13. Толкатель имеет регулировочный болт, с помощью которого устанавливают необходимый момент подачи топлива отдельными секциями насоса. Ролик 14 толкателя опирается на кулачок кулачкового вала 17, который установлен в нижней части корпуса насоса на двух шариковых подшипниках. Вал приводится во вращение от муфты 16, автоматически изменяющей опережение подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. На корпусе установлен подкачивающий насос 23, приводимый в работу от кулачкового вала 17. К корпусу насоса прикреплен корпус 24 всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке. Кроме того, всережимный регулятор устанавливает минимальную угловую скорость коленчатого вала на режиме холостого хода и ограничивает максимальную частоту вращения. 

Муфта опережения впрыскивания топлива служит для изменения начала подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля. Муфта устанавливается на носке распределительного вала насоса высокого давления и через нее насос приводится в действие. На взаимное положение ведущих и ведомых деталей муфты влияют находящиеся в ней грузы, которые смещаются под действием центробежных сил. Поэтому повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя вызывает увеличение угла опережения подачи топлива, а уменьшение частоты вращения — уменьшение этого угла. 
Педаль 6 (рис.) подачи топлива, размещенная в кабине автомобиля, соединена с рычагом 2 управления рейкой 1 насоса высокого давления через предварительно растянутую пружину 3 всережимного регулятора. На рычаг 2 при работе двигателя передается через подпятник 7 сила, возникающая в результате действия центробежных сил от вращения грузов 8. Грузы 8 шарнирно закреплены навалу 9, соединенном зубчатой парой с кулачковым валом насоса высокого давления. Для увеличения подачи топлива водитель нажимает на педаль 6, увеличивая натяжение пружины 3 и перемещая рейку 1 слева направо. Максимальное перемещение рейки вправо и соответственно максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются регулируемым упором 5. Минимальная подача топлива, обеспечивающая работу двигателя на режиме холостого хода, ограничивается регулируемым упором 4. Устройство для выключения подачи топлива на схеме не показано. 
Допустим, что при каком-то определенном положении педали, б коленчатый вал двигателя вращается с постоянной частотой, установившейся при данной нагрузке. Если нагрузка возрастает, то частота вращения коленчатого вала понизится, вследствие чего уменьшится сила Qгр, передаваемая на рычаг 2 от вращающихся грузов 8. Равновесие рычага нарушится, и он, поворачиваясь по часовой стрелке, сместит рейку, увеличивая подачу топлива в цилиндры. В результате этого возрастут частота вращения коленчатого вала, а также центробежные силы грузов 8. Передаваемая ими через подпятник на рычаг 2 сила начнет возрастать до тех пор, пока не уравновесит усилие Рпр пружины 3. Это произойдет, когда частота вращения коленчатого вала станет близкой к прежней. С уменьшением нагрузки двигателя автоматически уменьшится подача топлива в цилиндры, а частота вращения коленчатого вала останется заданной, соответствующей положению педали 6. 
Форсунка обеспечивает распыление топлива, впрыскиваемого в цилиндр под определенным давлением. Корпус 10 (рис.) и распылитель13 форсунки соединены гайкой 11. Внутри распылителя помещена притертая к нему запорная игла 14, закрывающая сопловые отверстия. На иглу через нажимной шток l передается сила сжатой пружины 2. Затяжку пружины регулируют болтом 3, фиксируемым контргайкой 5. Регулировочный болт ввернут в стакан 4, на который навинчен колпак 7. 
Топливо подается к форсунке через сетчатый фильтр 8 и поступает в кольцевую канавку, выполненную на торце распылителя. По трем каналам 9 топливо проходит в полость 12, где давление топлива воспринимается конической поверхностью иглы. В момент начала подъема иглы давление составляет примерно 15,0 МПа. Просочившееся из распылителя в корпус форсунки топливо отводится в бак через отверстие 6. 
Топливоподкачивающий насос двигателя ЯМЗ-236 поршневого типа. В корпусе насоса находится поршень 20 (см. рис.), который прижат к штоку 18 пружиной 21. Шток через ролик опирается на эксцентрик, выполненный на кулачковом валу. В корпусе имеются впускной и нагнетательный клапаны. 
Когда усилием сжатой пружины 21 поршень перемешается по направлению к эксцентрику, топливо из полости 19 вытесняется в фильтр и насос высокого давления. Одновременно увеличивающаяся полость 22 заполняется топливом, поступающим из бака через впускной клапан. При движении поршня в противоположном направлении, которое происходит под действием набегающего на шток эксцентрика, топливо из полости 22 через нагнетательный клапан поступает в полость 19. 
При неработающем двигателе топливо в насос высокого давления подкачивают поршнем 1, нажимая на рукоятку 2 ручного насоса. 
Фильтры грубой очистки автомобильных дизелей имеют щелевые фильтрующие элементы или элементы, изготовленные из хлопчатобумажного шнура. Фильтрующие элементы фильтров тонкой очистки выполняют из бумаги, прессованных опилок или минеральных волокон.