НОУ   Русская Техническая Школа  
 

Главная

+7(499)-262-3400; 628-5150

Профессия: "Слесарь по ремонту автомобилей"

СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

АННОТАЦИЯ
к учебному пособию Слесарь по ремонту автомобилей.

«Введение в топливные системы автомобильных двигателей внутреннего сгорания».

Данная книга продолжает серию изданий, посвящённых устройству обслуживанию и ремонту автомобильной техники. Пособие знакомит читателя с общим устройством и работой топливных систем бензиновых и дизельных двигателей. Материал изложен в последовательности его преподавания в НОУ «Русская Техническая Школа» на курсах профессиональной подготовки профессии «Слесарь по ремонту автомобилей». При написании пособия предполагалось знание читателем устройства двигателя внутреннего сгорания.
Пособие ориентировано на учащихся курсов, но может быть интересно более широкому кругу читателей, чья деятельность, так или иначе, связанна с автотранспортом (профессиональные водители, автолюбители, работники автопредприятий и др.), а так же учебным центрам и колледжам. Пособие призвано помочь учащемуся (читателю) освоить новую для себя профессию «Слесарь по ремонту автомобилей», повысить профессиональный уровень, или же самостоятельно изучить устройство топливных систем автомобиля.

К ЧИТАТЕЛЮ

Изучив данное пособие, Вы должны знать:

  • автомобильные топлива и их свойства;
  • условия и факторы влияющие на процесс смесеобразования ;
  • разновидности топливных смесей и особенности работы двигателя на топливных смесях различного состава;
  • конструкцию и работу карбюраторных систем питания;
  • конструкцию и работу систем впрыска бензина (инжекторных систем питания);
  • конструкцию и работу газобаллонных систем питания;
  • конструкцию и работу систем питания дизельных двигателей ;
  • периодичность и виды технического обслуживания топливных систем двигателей внутреннего сгорания;
  • основные термины и понятия;
  • основные признаки неисправностей, способы их диагностирования и устранения.

Изучив данное пособие, Вы должны уметь:

  • различать конструкции систем питания двигателей внутреннего сгорания;
  • диагностировать типовые неисправности топливных систем двигателя по внешним признакам;
  • применять на практике полученные знания.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Введение.

Глава 1. Карбюраторные системы питания

Глава 2. Системы впрыска бензина

  • 2.1. Системы распределённого и центрального впрыска бензина, непосредственный впрыск топлива

    Введение.

    Основным топливом для автомобильных двигателей внутреннего сгорания служит бензин, газ и дизельное топливо. Автомобильный двигатель может работать и на других видах топлив, на первый взгляд достаточно экзотичных, например, на растительном масле, спирте, водороде, сырой нефти, мазуте и даже воде. Двигатель также сможет работать на дровах или угле. Правда такой двигатель уже не будет двигателем внутреннего сгорания. Конструкция двигателя и его систем во многом зависит от того, на какой вид топлива он рассчитан.
    Бензин и газ относится к лёгким топливам, воспламенение которых осуществляется принудительно от постороннего источника тепла (чаще от электрического разряда).
    Двигатели, которые работают на лёгком топливе, в своём большинстве, относятся к двигателям с внешним смесеобразованием. Топливно-воздушная смесь в таких двигателях образуется вне цилиндров, например в карбюраторе, во впускном трубопроводе или в специальной смесительной камере, а в цилиндры поступает уже в приготовленном виде при такте впуска.
    Дизельное топливо принадлежит к тяжёлым видам топлив, которые воспламеняются от высокой температуры (более 700°С). Такая температура достигается в камере сгорания цилиндра дизельного двигателя в конце такта сжатия при повышении давления до 30 атмосфер и более. Поэтому часто говорят, что воспламенение топливной смеси дизельных двигателей происходит «от сжатия».
    Двигатели, которые работают на «тяжёлых» топливах, относятся к двигателям с внутренним смесеобразованием. Топливно-воздушная смесь готовится непосредственно в цилиндрах таких двигателей. Воздух и топливо в цилиндры подаются раздельно.
    Рабочий цикл и тех и других двигателей состоит из четырёх тактов и совершается за два оборота коленчатого вала, но процессы, протекающие в их цилиндрах, несколько отличаются (табл. 1).

    Таблица 1. Процессы, протекающие в цилиндрах двигателя.


    Угол поворота коленчатого вала.

    Такты

    Процессы, протекающие в цилиндрах

    Бензинового двигателя с искровым воспламенением топливной смеси

    Дизельного двигателя, с воспламенением смеси от сжатия

    0 – 180

    Впуск

    Впуск топливно-воздушной смеси

    Впуск воздуха

    180 – 360

    Сжатие

    Сжатие топливно-воздушной смеси до объёма камеры сгорания. В конце такта сжатия смесь воспламеняется от электрической искры, образуемой между электродами свечи зажигания

    Сжатие воздуха до объёма камеры сгорания. В конце такта сжатия в цилиндр через форсунку подаётся мелкораспылённое дизельное топливо. Идёт процесс смесеобразования. Полученная смесь самовоспламеняется от сжатия.

    360 – 540

    Рабочий ход

    Давление газов, образованное за счёт их расширения при нагревании, двигает поршень двигателя вниз и вращает коленчатый вал

    То же

    540 – 720

    Выпуск

    Движущийся вверх поршень через открытые выпускные клапаны и систему выпуска двигателя выдавливает отработавшие газы в атмосферу

    То же

     

    Автомобильные топлива

    Бензин

    Бензин является продуктом перегонки нефти. Существует два основных способа получения топлив из нефти.
    Первый и самый простой – прямая перегонка, при которой нефть нагревают в специальных установках - трубчатых печах. Пары нефти, образовавшиеся при её нагревании, направляются в разделитель установки (ректификационную колонну), где охлаждаются и конденсируются. В верхней части колонны конденсируются и собираются лёгкие фракции нефти (фракции бензина), выкипающие при температуре до 205° Цельсия, ниже – керосин, ещё ниже – фракции дизельного топлива, газойлевых и соляровых масел. Остаток, получаемый от прямой перегонки нефти, называется мазутом. Из секций колонны фракции отводятся в топливосборники.
    Второй способ получения бензина – химический. В настоящее время широко применяется термический, каталитический и гидрокрекинг. Сырьём для получения бензина химическим способом может являться не только нефть, но и её тяжёлые фракции, такие как мазут или соляровые фракции. После очистки бензина от вредных примесей он готов к использованию в качестве топлива для двигателей.

    Свойства бензинов.

    Основным свойством бензинов является 1) испаряемость и 2) детонационная стойкость.
    Испаряемость бензина определяет его способность переходить из жидкого состояния в парообразное. Испаряемость топлива влияет на процесс образования и горения топливовоздушной смеси. Так как в данных процессах участвуют только газообразные фракции топлива, не испарившийся бензин отрицательно сказывается на работе двигателя, а именно: 1) стекая по цилиндрам, смывает с их стенок масло, что способствует повышенному износу деталей двигателя; 2) препятствует нормальному процессу сгорания топливовоздушной смеси. Из-за медленного горения смеси давление в цилиндре падает, двигатель не развивает номинальной мощности, в отработавших газах увеличивается содержание вредных веществ (в первую очередь – оксида углерода). Не полностью сгоревшее топливо в виде нагара откладывается на деталях (поршнях, клапанах) и содействует появлению ряда неисправностей двигателя.
    Испаряемость бензина определяют в лабораторных условиях по его количеству, выкипающему при нагреве до определённых температур. 10%  бензина должно выкипать при нагреве до 80°С, что необходимо для надёжного запуска холодного двигателя; 50% бензина должно выкипать при нагреве до 145°С, что необходимо для быстрого прогрева двигателя и его устойчивой работы на этом режиме. Полностью бензин должен испаряться при нагреве до 205°С.
    Бензины, имеющие большее количество тяжёлых (смоляных) фракций не выкипающих при температуре до 205°С, при непродолжительном хранении приобретают тёмно-коричневую окраску. В процессе эксплуатации двигателя на таком топливе, содержащиеся в нём смолы осаживаются на поршневых кольцах, поршнях, клапанах, стенках бензопроводов и топливных баков, в каналах и жиклёрах карбюратора, топливных форсунках.
    Бензины, имеющие избыток лёгких фракций, имеют тенденцию к закипанию при низких температурах. Во избежание образования паровых пробок в топливной системе, температура кипения бензина не должна быть ниже 30°С.
    По фракционному составу бензины выпускаются двух видов (сортов) – зимний и летний. «Зимние» бензины обладают лучшей испаряемостью.
    Детонационная стойкость бензина оценивается по его октановому числу. Чтобы определить степень склонности топлива к детонации, его сравнивают с эталонными топливами, октановое число которых известно заранее. Такие топлива состоят из смеси изооктана и нормального гептана. По своим детонационным свойствам эти вещества прямо противоположны. Изооктан не  детонирует и его октановое число условно равняется 100 единицам. Гептан является сильным детонатором и его октановое число принято равным «нулю». Если, при испытании бензина на специальной установке, имеющей одноцилиндровый двигатель, степень сжатия которого может меняться в необходимых пределах, оказалось, что бензин обладает такими же детонационными свойствами, как смесь, состоящая из 91% изооктана и 9% гептана, то октановое число бензина принимается равным 91. Октановое число топлив, имеющих детонационную стойкость лучшую, чем у изооктана, оценивают по условной шкале октановых чисел. При этом за эталон принимается  чистый изооктан, содержащий 1,59 мг/л тетраэтилсвинца. Октановое число данной смеси условно равно 120. Чем больше октановое число бензина, тем выше его детонационная стойкость.
    В настоящее время при эксплуатации автомобильных двигателей применяют бензины марок А-76, АИ-93, АИ-95, АИ-98 и некоторые другие. Буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, буква «И», что октановое число определялось исследовательским методом (ещё один из способов определения октанового числа, кроме описанного - «моторного»), цифра указывает на величину октанового числа. Конструкция двигателя рассчитана на применение бензина с определённым октановым числом. Чем выше степень сжатия двигателя, тем с большим октановым числом топливо он потребляет. Применение бензина с октановым числом ниже предусмотренного для данной конструкции двигателя приводит к работе двигателя с детонацией и, в дальнейшем, к выходу его из строя.
    Детонация – ненормально быстрое сгорание топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя, при котором скорость распространения фронта пламени возрастает с 20 – 40 м/сек. до 2000 м/сек. и более. Детонационное горение приводит к чрезмерному и скачкообразному росту давления в цилиндре. Детали двигателя при этом испытывают ударные нагрузки и преждевременно изнашиваются. Даже после непродолжительной работы возможны поломки перемычек поршня между кольцами, поломки самих колец и других деталей. Характерным признаком детонации являются звуки, прослушиваемые в верхней части блока цилиндров в «зоне» ВМТ, получившие название «детонационных стуков». Причина их появления – вибрация стенок цилиндров под воздействием ударной волны и стуки деталей в зазорах. Одновременно с этим может наблюдаться существенное падение мощности двигателя, перегрев двигателя и искристый выпуск из глушителя. Причин появления детонации несколько:
    1). Применение топлива с низким октановым числом;
    2). Чрезмерно раннее зажигание;
    3). Обеднённая топливовоздушная смесь;
    4). Перегрузка двигателя по оборотам или крутящему моменту;
    5). Повышенное отложение нагара на поршнях;
    6). Совокупность любых из перечисленных причин.
    Также, двигатель может иметь склонность к детонации в силу своих конструктивных особенностей.
    Для повышения детонационной стойкости бензинов в них добавляют высокооктановые железосодержащие или кислородосодержащие соединения (спирты и эфиры). До недавнего времени в качестве антидетонационной присадки широко применялась этиловая жидкость, состоящая из смеси тетраэтилсвинца с бромистыми и хлористыми соединениями. В настоящее время применение этилированных бензинов запрещено из-за их токсичности. 

    Газообразное топливо

    В качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания наибольшее применение получили природные газы и газы, сопутствующие добыче и переработке нефти. Основным компонентом природных газов является метан. Нефтяные попутные газы состоят главным образом из пропана и бутана. Газообразное топливо используется как в двигателях с принудительным зажиганием, так и в дизельных двигателях при газожидкостном цикле или при непосредственном впрыскивании сжиженного газа в цилиндр и воспламенением от сжатия.
    Газ обладает рядом преимуществ перед жидкими видами топлив.
    1) Так как в процессе образования топливовоздушной смеси оба компонента находятся в одинаковом агрегатном состоянии, смесь получается более однородной. Хорошо приготовленная смесь сгорает быстро и полностью, мощность двигателя и крутящий момент увеличивается, содержание вредных веществ в отработавших газах уменьшается в 3 – 5 раз, сводится к минимуму процесс отложения нагара на деталях ЦПГ и клапанах.
    2) Газообразные топлива обладают высокой детонационной стойкостью.
    Октановое число метана и пропанобутановых смесей лежит в пределах от 80 до 110 единиц. Для оценки стойкости газообразных топлив к детонации используется «метановая шкала», в которой за 100 единиц принята детонационная стойкость метана, а за «ноль» - детонационная стойкость водорода.
    3) Моторное масло в двигателе, работающем на газе, не подвергается разжижению жидким топливом, что способствует увеличению его срока службы в 2 – 3 раза. Ресурс двигателя при этом увеличивается в 1,5 – 2 раза.
    На автотранспортных средствах запас газообразного топлива хранят в сжатом или сжиженном состоянии.

    Дизельные топлива

    Дизельные топлива являются продуктом переработки нефти. При нагревании нефти фракции дизельного топлива выкипают до температуры 390°С.

    Свойства дизельного топлива

    Главными свойствами дизельных топлив являются 1) вязкость, 2) фракционный состав, 3) склонность к воспламенению и 4) температура кристаллизации.
    Вязкость и фракционный состав оказывают влияние на процесс смесеобразования.
    Склонность к воспламенению характеризует качество топлива и влияет на процесс горения смеси.
    Температура кристаллизации определяет возможность применения топлива в различных климатических условиях.
    Вязкость. Увеличение вязкости топлива приводит 1) к повышению расхода топлива; 2) увеличению продолжительности впрыска топлива; 3) ухудшению качества распыливания топлива.
    Дизельное топливо обладает смазывающим свойством. Это свойство используется для смазывания деталей топливных систем, например, форсунок, плунжерных пар насоса высокого давления и т.п. Уменьшение вязкости топлива приводит к ухудшению его смазывающих характеристик.
    Вязкость дизельного топлива меняется с изменением температуры окружающей среды. С повышением температуры вязкость уменьшается, а с понижением, наоборот, увеличивается. Вязкость также может изменяться и под влиянием других факторов.
    Фракционный состав дизельных топлив оценивают также как и бензинов, т. е. по температуре испаряемости 10, 50 и 90%.
    Чрезмерное содержание лёгких фракций топлива приводит к  их интенсивному испарению и увеличению скорости нарастания давления газов в цилиндре. Работа двигателя при этом сопровождается повышенным механическим шумом, вибрациями и интенсивным износом деталей.
    При повышенном содержании тяжёлых углеводородов скорость испарения топлива уменьшается, ухудшается качество смеси, характеристики двигателя снижаются, увеличивается нагароотложение на деталях, дымность и токсичность отработавших газов.
    Склонность к воспламенению определяет длительность временного периода от начала впрыскивания топлива в камеру сгорания до момента начала его горения. Данный промежуток времени получил название – «период задержки воспламенения».
    Склонность топлива к воспламенению характеризуется цетановым числом и определяется на специальной установке. Исследуемое топливо сравнивается с топливом, цетановое число которого известно. Такие топлива состоят из смеси цетана, воспламеняемость которого принята за 100 единиц, и альфа-метилнафталина, воспламеняемость которого принята за «ноль». Если, например, исследуемое топливо имеет такую же воспламеняемость как смесь, содержащая 45% цетана и 55% альфа-метилнафталина, то его цетановое число равняется «45». Чем выше цетановое число топлива, тем выше его склонность к воспламенению. Цетановые числа, используемых в настоящее время топлив составляют 40 – 50 единиц. Топлива с большим цетановым числом сгорают «мягче», без резкого повышения давления в цилиндре. Топлива с излишне высокой склонностью к воспламенению воспламеняются до распределения в воздушном заряде, что приводит к неполному сгоранию смеси. При использовании топлив с низким цетановым числом увеличивается период задержки воспламенения, в который возрастает количество подготовленной к воспламенению смеси. При воспламенении этой смеси давление в цилиндре резко возрастает, что приводит к жёсткой работе двигателя.
    Температура кристаллизации. При низких температурах, растворённые в топливе парафиновые углеводороды кристаллизуются и препятствуют подачи топлива через фильтры к форсункам.
    Топливо для дизелей, эксплуатирующихся при температуре от 0°С и выше, обозначают буквой «Л» (летнее), от минус 20°С и выше – буквой «З» (зимнее), от минус 50°С и выше – буквой «А» (арктическое). В маркировке топлива указывают также допустимую массовую долю серы в %. Например, «З – 0,2 – 35» - топливо зимнее, с массовой долей серы – 0,2% и температурой застывания минус 35°С.

    Цетановое число топлива связано с его температурными характеристиками. Чем оно меньше, тем ниже температура кристаллизации. Следовательно, зимние топлива с низкой температурой замерзания имеют малое октановое число, что предопределяет более жёсткую работу двигателя.

    Режимы работы двигателя, смесеобразование и топливовоздушные смеси.

    Система питания служит для приготовления топливовоздушной (горючей) смеси и распределения её по цилиндрам двигателя. Система должна обеспечивать работу двигателя в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала и нагрузок (режимов).
    Можно выделить следующие режимы работы: 1) режим пуска и прогрева; 2) режим холостого хода; 3) частичные нагрузки; 4) полные нагрузки; 5) переходные режимы.
    Для получения оптимальных рабочих характеристик двигателя на каждом из этих режимов, горючая смесь в цилиндре должна отвечать двум основным требованиям: 1) сгорать быстро и 2) сгорать полностью. При этом, содержание вредных веществ в отработавших газах должно соответствовать общепринятым нормам токсичности.
    Топливовоздушная смесь имеет качественные и количественные показатели.
    Качество смеси. Смесь должна быть хорошо перемешана и гомогенна (однородна). Однородность может быть достигнута лишь в газовых или парогазовых смесях, т.е. тогда, когда топливо полностью подвергается испарению. Улучшению испаряемости содействуют такие мероприятия как подогрев воздуха на входе во впускной коллектор (карбюратор) и распыл топлива (например, через форсунку под давлением). Процессу смесеобразования также способствует создание турбулентности и завихрений газового потока, что обеспечивается специальной конструкцией (формой) камеры сгорания и впускного тракта.
    При наличии факторов ухудшающих условия испарения (например, низкая температура) качество смеси также ухудшается.
    Гомогенные смеси образуются, главным образом, в двигателях с внешним смесеобразованием, работающих на лёгком топливе и с зажиганием от искры. Процесс образования смеси в таких двигателях достаточно продолжителен по времени.
    Необходимое качество смеси в дизельных двигателях достигается подачей топлива в камеру сгорания через форсунку под большим давлением в конце такта сжатия. Высокое давление впрыска (150 – 2000 бар) необходимо для преодоления компрессии, уменьшения времени подачи топлива и его дробления на мелкие капли. Специальные формы камер сгорания обеспечивают создание вихревых потоков, способствующих лучшему распределению (перемешиванию) топлива в воздушном заряде. Тем не менее, топливовоздушные смеси дизельных двигателей – гетерогенны (неоднородны) и отношение воздуха к топливу может изменяться от чистого воздуха, располагаемого за периферией струи распыла топлива, до чистого топлива в средней части этой струи. В силу конструкции и особенностей работы дизелей, смесеобразование в них продолжается и во время процесса сгорания.
    Состав смеси. Горючая смесь состоит из воздуха и паров топлива, соединённых между собой в определённой пропорции. Топливовоздушная смесь, где на одну весовую часть топлива приходится 14,7 весовых частей воздуха, называется нормальной смесью или смесью, имеющей стехиометрический состав. Топливо в смеси стехиометрического состава сгорает полностью и без остатка (т.е. для сгорания одного килограмма бензина требуется примерно 14,7 килограммов воздуха). Если смесь содержит меньшую часть топлива, она называется – обеднённой смесью, если большую, то обогащённой.
    Для описания состава смеси используют специальный показатель – коэффициент избытка воздуха, который обозначается буквой лямбда (λ). Коэффициент представляет собой отношение действительного количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание топлива. При стехиометрическом составе смеси λ = 1. Если λ > 1, смесь обеднённая, если λ < 1, то обогащённая. Бензиновый двигатель не может работать на смесях богаче λ = 0,5 и беднее λ = 1,3 – 1,5, при этом надёжное воспламенение смеси от электрической искры возможно лишь в диапазоне коэффициента избытка воздуха λ = 0,8 – 1,3. Конструкция дизельных двигателей определяет их способность работать на более обеднённых смесях (λ = 1,8), что необходимо для полного сгорания топлива и уменьшения выбросов сажи.
    Соотношение количества топлива и воздуха оказывает существенное влияние на рабочие характеристики двигателя.
    Смеси, состав которых близок к стехиометрическому,  обеспечивают работу двигателя со средними показателями мощности и экономичности.
    Обеднённые смеси горят медленнее, что приводит к некоторому уменьшению давления в цилиндре. Мощность и крутящий момент двигателя также снижается. Одновременно уменьшается расход топлива и выбросы в атмосферу оксида углерода. Смеси нормального и обеднённого состава приготавливаются топливными системами для работы двигателя в режиме частичных нагрузок и устоявшихся частотах вращения коленчатого вала, т.е. тогда, когда от двигателя не требуется полная мощность.
    Максимальная мощность и максимальный крутящий момент двигателя достигаются при работе на обогащённой смеси с коэффициентом λ = 0,9. Однако это сопровождается некоторым увеличением расхода топлива и концентрации в отработавших газах углеводородов, сажи и оксида углерода. Смесь обогащённого состава приготавливается системами питания для работы двигателя в режиме полных нагрузок, а также пуска, прогрева и холостого хода.
    Слишком бедные и слишком богатые смеси либо вообще не воспламеняются, либо горят плохо, запуск двигателя в этом случае становится затруднённым, а работа неравномерной, мощность падает, увеличивается расход топлива. Указанные признаки являются общими признаками работы двигателя, имеющего нарушения нормального смесеобразования. Также, при работе на бедной смеси может иметь место: 1) вспышки во впускном коллекторе или диффузорах карбюратора; 2) детонация; 3) перегрев впускного коллектора; 4) увеличение концентрации окислов азота. При работе на богатой смеси может иметь место: 1) дымный выпуск чёрного цвета из глушителя; 2) «выстрелы» в глушителе; 3) повышенное отложение нагара на деталях ЦПГ, свечах зажигания и клапанах; 4) увеличение содержания оксидов углерода в отработавших газах.

    Газообмен и фазы газораспределения.

    Фазами газораспределения называют моменты открытия и  закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мёртвых точек. Фазы определяют степень наполнения цилиндров горючей смесью и их очистки от отработавших газов. Наполнение цилиндров характеризуется коэффициентом наполнения, а степень очистки - коэффициентом остаточных газов. Численные значения углов опережения открытия, запаздывания закрытия и перекрытия клапанов задаются конструктивно и у современных двигателей лежат в широких пределах. Так как условия газообмена для различных условий работы неодинаковы, желательно иметь возможность управлять углами открытия/закрытия клапанов. В идеале, эти углы должны быть тем больше, чем выше обороты коленчатого вала. Увеличение времени открытия клапанов компенсирует сокращение времени впуска при высоких скоростях движения поршня и обеспечивает должную «зарядку» и очистку цилиндров.
    Наполняемость цилиндров горючей смесью на различных режимах работы двигателя управляется специальными устройствами, изменяющими высоту подъёма клапанов, момент и продолжительность их открытия. Равномерность распределения смеси по цилиндрам обеспечивается устройствами, изменяющими длину впускных трубопроводов.
    При сбитых метках фаз газораспределения наполняемость и очистка цилиндров ухудшается, что даже при нормальном функционировании системы питания приводит к ухудшению показателей двигателя.

    Токсичность отработавших газов.

    Продуктами полного сгорания бензовоздушной смеси являются азот (N), двуокись углерода (он же углекислый газ – CO2) и вода (H2O).
    При неполном сгорании в атмосферу с отработавшими газами выбрасываются углеводороды, оксид углерода (CO), оксиды азота (NOХ), побочные продукты сгорания топливных присадок (оксиды и галогениды свинца) и загрязнителей топлива (оксиды серы).
    Азот, углекислый газ и водяные пары – нетоксичны. Опасными для окружающей среды и здоровья человека являются оксид углерода (угарный газ), оксиды азота, и углеводороды.
    Оксид углерода бесцветный газ без вкуса и запаха. Его концентрация увеличивается с обогащением смеси. Содержание CO в воздухе в объёмной концентрации 0,3% может привести к смерти человека в течение получаса.
    Оксид азота (NO) бесцветный газ без вкуса и запаха. Попадая в воздух, медленно окисляется до ядовитого NОх, имеющего резкий и неприятный запах.
    Углеводороды, окисляясь в воздухе и взаимодействуя с оксидами азота, могут образовывать токсичные вещества. Некоторые из углеводородов являются канцерогенами и при длительном воздействии на организм человека вызывают раковые заболевания.

    Факторы, влияющие на токсичность отработавших газов.

    1. Состав смеси.
    Обогащение смеси ведёт к увеличению образования CO, CO2 , CH и уменьшению NОx. Обеднение смеси приводит к уменьшению CO, CO2 , CH и увеличению NОx.
    2. Условия смесеобразования.
    Однородность смеси, её равномерное распределение по цилиндрам и послойное распределение в самих цилиндрах, являются основными факторами, характеризующими способность смеси к воспламенению и нормальному (т.е. быстрому и полному) сгоранию. Впрыск топлива, подогрев воздуха на входе во впускной коллектор, специальные формы камер сгорания и впускных каналов, а так же иные, в том числе конструкторские мероприятия, о которых уже говорилось выше, способствуют улучшению смесеобразования и, как следствие, уменьшают выбросы в атмосферу вредных веществ.
    3. Фазы газораспределения.
    Большой угол перекрытия клапанов является желательным условием для получения высокого объёмного К.П.Д, а также приводит к увеличению внутренней рециркуляции отработавших газов (см. «Рециркуляция отработавших газов»). Положительная роль внутренней рециркуляции заключается в уменьшении концентрации оксидов азота. Отрицательная – уменьшение мощности двигателя и его неравномерная работа на холостом ходе с увеличением выбросов CH.
    4. Степень сжатия.
    Двигатели с большей степенью сжатия обладают большей литровой мощностью и меньшим удельным расходом топлива. Однако, из-за увеличения температуры горения смеси растёт и концентрация в отработавших газах оксидов азота.
    5. Угол опережения зажигания.
    Работа двигателя с оптимальными рабочими характеристиками и расходом топлива осуществляется на более ранних углах воспламенения горючей смеси. Тем не менее, для снижения выбросов CH и NОx , даже в ущерб экономичности, приходится выбирать более поздние углы опережения зажигания. В любом случае, чрезмерно раннее или позднее зажигание негативно сказывается на всех показателях двигателя, включая и экологические показатели.

    Мероприятия по снижению токсичности.

    1. Управление дозированием топлива.
    Контроль над составом смеси осуществляют системы управления подачей топлива.
    При коэффициенте избытка воздуха λ=0,9 двигатель работает с максимальной мощностью и крутящим моментом.
    Оптимальная экономичность и минимальные выбросы CO и CH достигаются при работе на смесях с коэффициентом  λ=1,1. Однако содержание в отработавших газах оксидов азота при этом оказываются максимальными.
    Для работы двигателя в режиме холостого хода состав смеси должен характеризоваться коэффициентом  λ=0,9 – 1,05.
    Режим принудительного холостого хода (торможение двигателем) позволяет полностью отключить подачу топлива в цилиндры. Выбросы токсичных веществ будут отсутствовать.
    2. Рециркуляция отработавших газов.
    Направление части отработавших газов обратно в камеру сгорания (рециркуляция) применяется для уменьшения температуры сгорания смеси с целью снижения образования оксидов азота и расхода топлива. Однако при этом снижается и мощность двигателя.
    Рециркуляция отработавших газов (система EGR) реализуется двумя способами: 1) внутренней рециркуляцией, обеспечиваемой управлением фазами газораспределения и, в первую очередь, перекрытием клапанов; 2) внешней рециркуляцией, при которой отработавшие газы забираются на выходе из выпускного коллектора и через систему клапанов направляются обратно в камеру сгорания.
    3. Вентиляция картера двигателя.
    Так как токсичность картерных газов многократно выше отработавших, их выпуск в атмосферу запрещён. При работе двигателя картерные газы, системой вентиляции картера, перепускаются во впускной тракт двигателя, где смешиваются с рабочими газами и на такте впуска поступают в цилиндр для последующего дожигания.
    4. Термическое дожигание отработавших газов.
    Дожигание компонентов отработавших газов, которые не сгорели в цилиндре двигателя, происходит в выпускной системе, куда специальным нагнетателем подают дополнительный воздух, необходимый для протекания реакции дожигания.
    С развитием систем каталитической очистки отработавших газов, термическое дожигание используется уже не столь широко как ранее.
    5. Каталитическое дожигание.
    Дожигание компонентов отработавших газов происходит в специальном приборе – каталитическом нейтрализаторе. Нейтрализатор монтируется в системе выпуска отработавших газов и размещается под днищем автомобиля. В корпусе нейтрализатора имеется керамический блок, на который наносится покрытие из каталитического материала (металлы – Pt, Rh, Rd).
    Нейтрализаторы окислительного типа осуществляют окисление CO и CH за счёт остаточного кислорода в обеднённых смесях или подачи в систему дополнительного воздуха.
    Нейтрализаторы восстановительного типа восстанавливают NОx до безвредного азота.
    Двухкомпонентные нейтрализаторы объединяют в себе нейтрализаторы окислительного и восстановительного типов.
    Трёхкомпонентные нейтрализаторы (селективные каталитические нейтрализаторы) с λ – зондом на сегодняшний день являются наиболее распространённой и эффективной системой очистки отработавших газов. Кислородный датчик (λ – зонд) данной системы используется для расчёта соотношения воздуха и топлива в горючей смеси.
    6. Системы с обратной связью (λ – регулирование).
    Данная система обеспечивает нейтрализацию до 96% вредных веществ  в отработавших газах. В системе используются два кислородных датчика. Один датчик устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, другой после него. Датчики, измеряя количество свободного кислорода в отработавших газах, через систему управления подачей топлива влияют на состав топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Для обеспечения соответствующей очистки отработавших газов нейтрализатором, двигатель должен работать в узком диапазоне значений λ = 1±0,005, называемом «окном» каталитического нейтрализатора.

    Глава 1. КАРБЮРАТОРНЫЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ

    1.1 Общее устройство и особенности работы

    В систему питания карбюраторного двигателя (рис. 1.1) входят 1) топливный бак с системой улавливания паров бензина; 2) топливный насос; 3) топливный фильтр; 4) топливоподающая и топливовозвратная магистраль (топливные трубки и шланги); 5) воздухоочиститель; 6) впускной трубопровод; 7) карбюратор и некоторые другие детали.
    Топливо из топливного бака по топливоподающей магистрали насосом подаётся в карбюратор, где смешивается с потоком воздуха, поступающим через воздухоочиститель. Процесс смешивания называется карбюрацией. Образовавшаяся топливовоздушная смесь через впускной трубопровод и открытые впускные клапаны на такте впуска попадает в цилиндры. В течение такта впуска и сжатия происходит дальнейшая гомогенизация горючей смеси и её нагрев. В конце такта сжатия смесь воспламеняется от электрической искры. Рост температуры в цилиндре приводит к расширению горючих газов и повышению давления. Под действием давления газов поршень в цилиндре движется вниз и через шатун вращает коленчатый вал. При такте выпуска отработавшие газы через открытые выпускные клапаны и систему выпуска удаляются в атмосферу.
    Топливный бак изготавливается из листовой освинцованной стали или специальной пластмассы и может иметь внутренние перегородки, ограничивающие перемещение топлива внутри бака при движении автомобиля. Бак снабжается заливной горловиной, отверстием для спуска отстоя и системой улавливания паров бензина. В заливную горловину встраивают воздухоотводящую трубку. Горловина закрывается крышкой, в которой может присутствовать впускной клапан, необходимый для впуска в бак воздуха, по мере расходования топлива. Клапан открывается при падении давления в баке ниже атмосферного на 0,01 – 0,03 кгс/см2. В баке монтируется топливоприёмник с сетчатым фильтром и датчиком уровня топлива. Топливоприёмник имеет две трубки – штуцера, которые соединяются с топливоподводящей и возвратной магистралью. В разрезе возвратной магистрали устанавливают обратный клапан, пропускающий топливо только в одном направлении. В топливных баках автомобилей с инжекторными системами питания, могут устанавливаться электрические топливные насосы и регуляторы давления. Топливо забирается из бака под действием разрежения, создаваемого топливным насосом и подаётся к карбюратору. Неизрасходованное двигателем топливо по возвратной магистрали сливается обратно в бак.
    Система улавливания паров бензина имеет бачок сепаратора, который двумя трубками соединяется со штуцерами, расположенными по обе стороны топливного бака в его верхней части, а третьей трубкой – с угольным адсорбером, размещаемым, как правило, в моторном отсеке автомобиля. Пары топлива из бака конденсируются в сепараторе и возвращаются обратно в бак, а их избыточная часть поступает в адсорбер.
    Система улавливания паров бензина относится к устройствам снижения токсичности и будет рассмотрена нами подробнее в Главе 2 – «Системы впрыска бензина».
    Топливный насос служит для принудительной подачи топлива из топливного бака в поплавковую камеру карбюратора. Для этих целей обычно применяют диафрагменные топливные насосы с приводом от эксцентрика распределительного вала или вала вспомогательных механизмов (промежуточного вала). Типичная конструкция такого насоса показана на (рис. 1.2).
    Насос состоит из 1) нижнего корпуса с рычагами привода, 2) верхнего корпуса с клапанами и штуцерами, 3) диафрагменного узла и 4) крышки верхнего корпуса. Корпуса изготавливаются из алюминиевого сплава. Диафрагменный узел состоит из рабочих и защитной диафрагм и дистанционной проставки, которые вместе с диафрагменными тарелками устанавливаются на штоке. Шток диафрагм соединяется с балансиром, а диафрагмы через дистанционную проставку винтами зажимаются между корпусами насоса. Диафрагмы изготавливаются из прорезиненной ткани или перкали (специальная ткань с бензостойкой пропиткой). Верхние – рабочие диафрагмы, обеспечивают работу насоса. Нижняя – защитная диафрагма, предотвращает попадание бензина в картер двигателя в случае разрыва рабочих диафрагм. При разрыве рабочих диафрагм бензин будет отводиться через дренажное отверстие в дистанционной проставке наружу корпуса.
    Внимание! Подтекание топлива на автомобиле должно устраняться незамедлительно, так как может привести к пожару.
    Производительность топливоподкачивающего насоса диафрагменного типа составляет около 40 - 60 литров в час, что достаточно для обеспечения работы двигателя при любых рабочих режимах и нагрузках.
    Работу насоса можно условно разложить на два такта: 1) такт всасывания, и 2) такт нагнетания.
    Такт всасывания. На работающем двигателе эксцентрик вращающегося вала воздействует на детали привода насоса (шток рычага, рычаг механической подкачки, балансир). Диафрагмы насоса увлекаются штоком диафрагм вниз. В рабочей камере создаётся разряжение, что приводит к открытию впускного клапана  и заполнению рабочей полости насоса топливом (выпускной клапан под действием разрежение закрывается).
    Такт нагнетания. При сбегании эксцентрика вала с толкателя, детали привода посредством пружин стремятся вернуться в исходное положение. Рабочие диафрагмы движутся вверх, объём рабочей камеры уменьшается и в ней создаётся давление. Под действием давления топлива впускной клапан насоса прижимается к седлу (закрывается), а выпускной клапан, наоборот – открывается. Топливо через выпускной клапан выдавливается из рабочей полости насоса в топливную магистраль и поступает к карбюратору.
    Принцип действия насоса диафрагменного типа поясняет рисунок 1.2.а.
    Топливный фильтр обеспечивает очистку топлива от воды и механических примесей перед его поступлением в топливный насос и карбюратор. Находят применение щелевые и сетчатые фильтры грубой очистки, фильтры тонкой очистки и фильтры отстойники. На легковых автомобилях большей частью используются одноразовые фильтры тонкой очистки с бумажным фильтрующим элементом и сетчатые фильтры – отстойники. Различные конструкции фильтров показаны на рис. 1.3.
    Периодичность замены одноразовых фильтрующих элементов регламентируется производителем и, как правило, составляет 10 – 15 тысяч километров пробега автомобиля или раньше, по мере необходимости. Промывка фильтрующего элемента многоразового фильтра и очистка отстойника выполняется с периодичностью ТО – 1. Чрезмерное загрязнение фильтрующего элемента может приводить к недостатку топлива при работе двигателя уже в режиме частичных нагрузок.
    Топливные магистрали обеспечивают транспортировку топлива от топливного бака к карбюратору и обратно. Замкнутая циркуляция топлива в топливной системе уменьшает вероятность возникновения в ней паровых пробок при повышении температуры двигателя и окружающей среды. Топливные трубки изготавливаются из сталей, меди или специальной пластмассы. Топливные шланги изготавливаются из бензостойкой резины. К корпусу автомобиля трубки и шланги крепятся специальными скобами. Соединение трубопроводов с элементами топливной системы осуществляется посредством резьбовых штуцеров (рис 1.3). Топливные шланги фиксируются на трубках и штуцерах хомутами.
    При производстве работ по монтажу топливной системы особое внимание следует уделять герметичности соединений и обеспечивать надёжное крепление трубопроводов к кузову.
    Воздухоочиститель обеспечивает очистку воздуха поступающего в цилиндры двигателя. Состоит из корпуса с крышкой. Корпус имеет один – два воздухоподводящих и отводящих патрубка. В воздухоподводящем патрубке устанавливается заслонка с механическим или автоматическим приводом для регулирования потока входящего воздуха. В холодный период эксплуатации заслонка пропускает в воздухоочиститель подогретый воздух, идущий от двигателя. В тёплое время года в воздухозаборник забирается более холодный воздух от верхней части моторного отсека или из зоны решетки радиатора. Внутри корпуса размещается фильтрующий элемент. У большинства современных легковых и грузовых автомобилей фильтрующий элемент сменный, изготовлен из специальной перфорированной бумаги, заключённой в металлический каркас с внешней обкладкой из синтетического материала. На части автомобилей  через воздухоочиститель осуществляется рециркуляция картерных газов в цилиндры двигателя. Воздухоочиститель может оборудоваться системой глушения звука всасываемого воздуха.
    В некоторых конструкциях, с целью снижения сопротивления всасыванию воздуха и повышения мощности двигателя, не предусматривается наличие корпуса воздушного фильтра. Фильтр устанавливается на поддон, который, в свою очередь, крепится непосредственно к фланцу карбюратора. Фильтрующий элемент многоразового использования с периодичностью, заявленной производителем, очищается от пыли и грязи (как правило, моется в тёплой воде с применением моющих средств).
    На части грузовых и легковых автомобилей устанавливаются инерционно – масляные (контактные) воздухоочистители. В таких воздухоочистителях воздух очищается вследствие инерционного отбрасывания пыли в масляную ванну и прохождения воздуха через фильтрующий элемент, смоченный маслом. В качестве фильтрующего элемента (фильтрующей набивки воздухоочистителя) в описываемой системе используют синтетическое волокно.
    Тщательная очистка входящего воздуха необходима для предотвращения абразионного изнашивания цилиндров двигателя содержащейся в воздухе пылью. Ресурс двигателя, незащищённого воздушным фильтром снижается, в зависимости от условий эксплуатации, на 50 – 70%. Периодичность очистки/замены фильтрующего элемента составляет 10 – 30 тысяч км. Загрязнённый фильтр начинает хуже пропускать воздух, что может стать причиной переобогащения топливовоздушной смеси. Также, из-за повышенного разрежение во внутренней части воздухоочистителя возможен разрыв фильтрующей кулисы бумажного фильтра, что приведёт к попаданию абразивного материала в цилиндры двигателя и к его преждевременному изнашиванию.
    Впускные и выпускные трубопроводы  служат для подвода свежего заряда (воздуха или горючей смеси) к цилиндрам двигателя и отвода из них отработавших газов. В двигателях с внешним смесеобразованием во впускном трубопроводе осуществляется и сам процесс образования смеси. Общим требованием, предъявляемым к трубопроводам, является их малое сопротивление движению газов, что влияет, в первую очередь, на наполняемость цилиндров и степень их очистки.
    Впускной трубопровод, как правило, делают литым из сплавов алюминия и снабжают рубашкой, в которой циркулирует охлаждающая жидкость или отработавшие газы. Циркуляция горячей жидкости/газов обеспечивает подогрев впускного трубопровода и способствует лучшему испарению топлива. Подогрев может быть регулируемый или нерегулируемый. При регулируемом подогреве, количество жидкости/газов изменяется автоматически при помощи термостата или,  управляемой вручную заслонкой, имеющей два основных положения -  зима/лето. На части двигателей впускной трубопровод может представлять собой цилиндрический ресивер с приваренными к нему патрубками. Преимуществом данной конструкции является то, что впускные патрубки всех цилиндров двигателя имеют одинаковую длину, чем обеспечивается более равномерное распределение заряда по цилиндрам.
    Выпускной трубопровод отливается из серого или жаростойкого чугуна и через термостойкую прокладку крепится к головке блока. Выпускной трубопровод правильнее рассматривать в составе системы выпуска отработавших газов. Данная система включает в себя выпускной коллектор, приёмную трубу, резонатор, глушитель, каталитический нейтрализатор отработавших газов, а также газовую турбину или другие устройства, необходимые для использования энергии выпускных газов, такие как: волновые обменники давления, эжекционные устройства для удаления пыли из воздухоочистителей, глушители шума и т.п.
    Карбюратор. Карбюратором называют прибор, в котором происходит приготовление топливовоздушной смеси нужного состава. По принципу действия карбюраторы делятся на поплавковые с всасыванием топлива при вакууме, мембранные (беспоплавковые) с впрыскиванием топлива под воздействием давления и барботажные (испарительные). На автомобильной технике нашли применение в основном всасывающие поплавковые карбюраторы, среди которых различают одно- и многокамерные карбюраторы с падающим, горизонтальным или восходящим потоком.
    Устройство и работа карбюратора будет подробно рассмотрена в разделе 1.3.

    1.2. Обслуживание и типичные неисправности системы питания карбюраторных двигателей

    Обслуживание топливной системы осуществляется с периодичностью, указанной в ТУ по эксплуатации конкретного автомобиля. Как для топливной системы карбюраторных двигателей в целом, так и для её отдельных узлов и деталей продолжительность эксплуатации между ближайшими сроками ТО, как правило, составляет 5 – 15 тысяч километров пробега автомобиля.
    В период эксплуатации особое внимание следует уделять качеству используемого топлива.
    Присутствие в топливе воды может стать причиной неустойчивой работы двигателя, приводит к коррозии деталей топливной системы двигателя, выпускной системы и пр. Замерзание воды в отстойниках фильтров, в топливном насосе или поплавковой камере карбюратора приводит к закупорке топливоподающей магистрали и остановке двигателя. Основными внешними признаками, указывающими на присутствие воды в топливе, являются избыточное наличие водяного пара в выхлопных газах и брызги из глушителя. Для удаления воды из системы используют специальные присадки в топливо.
    Использование бензина с высоким содержанием тяжёлых фракций приводит к осаждению в каналах и жиклёрах карбюратора отложений, уменьшающих проходные сечения отверстий.
    Повышенное содержание механических примесей сокращает срок службы фильтров.
    При техническом обслуживании топливной системы 1) проводят плановую замену/очистку фильтров, 2) сливают отстой из отстойников фильтров и топливного бака, 3) проверяют герметичность и надёжность соединений, 4) выполняют необходимые регулировочные работы.
    Неисправности системы питания, как правило, связаны с неисправностью её узлов и деталей.
    К типичным неисправностям топливного насоса можно отнести: 1) повреждение диафрагм; 2) негерметичность клапанов; 3) засорение сетчатого фильтра; 4) поломка пружин и др.
    Повреждение диафрагм приводит к прекращению или существенному сокращению подачи топлива в карбюратор. При работе насоса с разорванными рабочими диафрагмами топливо будет вытекать наружу корпуса через дренажное отверстие, а в случае разрыва защитной диафрагмы станет поступать в картер двигателя. Присутствие бензина в картере двигателя значительно ухудшает смазывающие свойства моторного масла и приводит к повышению давления картерных газов. В случае воспламенения картерных газов, обогащённых парами топлива, возможен взрыв в картере и повреждение двигателя.
    Повреждение диафрагм топливного насоса диагностируется по подтеканию топлива из дренажного отверстия корпуса насоса, неустойчивой работе двигателя, запаху бензина из маслоналивной горловины клапанной крышки или отверстия масляного щупа.
    Негерметичность клапанов насоса возникает вследствие их износа, перекоса или попадания под клапан инородных частиц и приводит к снижению производительности насоса. Негерметичность диагностируется с помощью специального тестера или визуально, например, по наличию пузырьков воздуха вытекающих из-под неисправного клапана при перемещении рычага ручной подкачки топлива (для визуального контроля крышка верхнего корпуса должна быть снята).
    Если неисправность не устраняется после очистки клапанов, заменяют насос в сборе или заменяют клапаны с сёдлами.
    Уменьшение или прекращение подачи топлива в карбюратор также может быть связано с загрязнением фильтров, поломкой возвратных пружин насоса и другими причинами. В случае ухудшения подачи топлива работу насоса можно проверить, отсоединив от карбюратора топливоподающий шланг и подкачав топливо рычагом ручной подкачки. При наличии из шланга ровной и мощной струи топлива следует предположить, что топливный насос, а также топливоподводящая магистраль и фильтры, расположенные до топливного насоса исправны. В противном случае проводится подробная диагностика системы для выявления причины неисправности.
    Перегрев насоса также может являться причиной его неработоспособности. Чрезмерное повышение температуры приводит к закипанию топлива в корпусе насоса и образованию паровых пробок, препятствующих поступлению топлива в карбюратор. Причиной перегрева насоса чаще всего становится перегрев самого двигателя.
    В отличие от топливного насоса перегрев карбюратора, на работающем двигателе, практически невозможен вследствие интенсивного его охлаждения поступающим извне воздухом и испаряющимся в диффузорах топливом.
    Неисправности карбюратора подробнее будут рассмотрены в следующем разделе.

    1.3. Устройство карбюратора.

    Существуют карбюраторы нескольких типов конструкций. На разные модели двигателей в разные историко-технические отрезки времени, производители ставили барботажные (испарительные), мембранные, поплавковые всасывающие и иные типы карбюраторов, включая и карбюраторы гибридных конструкций, объединяющие в себе перечисленные выше виды. На двигателях современных автомобилей, большей частью, прижились поплавковые всасывающие карбюраторы, представляющие собой довольно сложные приборы, часто имеющие большое число прецизионных деталей (деталей, изготовленных и собранных с особой точностью) и состоящие из нескольких, в той или иной степени автономных систем и механизмов, каждая из которых обеспечивает работу двигателя в определённом режиме (см. ВВЕДЕНИЕ. Режимы работы двигателя, смесеобразование и топливовоздушные смеси).
    Чтобы лучше понять принцип работы карбюратора и разобраться в протекающих в нём процессах рассмотрим, как устроен простейший карбюратор (рис.  1.4).

    1.3.1. Устройство и работа простейшего карбюратора.

    Простейший карбюратор состоит из: А) поплавкового механизма с поплавковой камерой 3, поплавком 2 шарнирно подвешенным на оси и игольчатым (запорным) клапаном 1; Б) топливной дозирующей системы с топливным жиклёром 4, расположенным у дна поплавковой камеры и распылителем топлива 5; В) смесительной камеры 9 с диффузорами 8, дроссельной заслонкой 6 и воздушной заслонкой 10. Смесительная камера карбюратора через впускной трубопровод 7 соединяется с цилиндром двигателя.
    Поплавковый механизм обеспечивает поддержание относительно постоянного уровня топлива в поплавковой камере и распылителе во время работы двигателя. Поплавковая камера представляет собой отдельный объём внутреннего пространства карбюратора, который заполняется топливом, поступающим из топливного бака через систему топливопроводов и топливный насос. Вход топлива в поплавковую камеру карбюратора осуществляется через отверстие, сечение которого регулируется с помощью поплавка игольчатым клапаном.
    При работе двигателя топливо расходуется через топливный жиклёр и распылитель. При понижении уровня топлива в поплавковой камере поплавок опускается и увлекает за собой игольчатый клапан. Клапан приоткрывает входное отверстие, и топливо заполняет поплавковую камеру. По мере наполнения камеры топливом поплавок всплывает и  воздействует на клапан. Клапан перекрывает поступление топлива в поплавковую камеру.
    При работе двигателя на установившемся режиме расход топлива через распылитель и поступление топлива через игольчатый клапан равны и уровень топлива в камере стабилен. При увеличении/уменьшении оборотов КВ расход топлива через дозирующую систему возрастает/уменьшается, поплавок опускается/всплывает увлекая за собой игольчатый клапан, что приводит к приоткрытию/прикрытию впускного отверстия и к компенсации увеличения/уменьшения расхода топлива. Уровень топлива в поплавковой камере стабилизируется относительно установившегося режима работы двигателя.
    Как отмечалось в самом начале, поплавковый механизм поддерживает относительно постоянный уровень топлива в поплавковой камере. На самом деле уровень топлива при работе двигателя на холостом ходу (при малом удельном расходе топлива) будет выше, чем при работе двигателя с максимальной нагрузкой (при высоком удельном расходе топлива), в связи с чем, начальный уровень топлива (уровень топлива в поплавковой камере неработающего двигателя) имеет существенное значение для правильной и бесперебойной работы двигателя.
    Уровень топлива в поплавковой камере величина, подлежащая контролю и регулированию. Повышенный уровень приводит к неустойчивой работе двигателя в режиме холостого хода в результате переобогащения смеси. Пониженный уровень топлива, напротив, может стать причиной перебоев в работе двигателя в режимах максимальных нагрузок из-за недостатка топлива (переобеднения смеси).
    Топливная дозирующая система обеспечивает подачу (дозирование) топлива в смесительную камеру карбюратора. Топливный жиклёр представляет собой бронзовую или латунную втулку, устанавливаемую на резьбе или запрессовываемую в стенку поплавковой камеры карбюратора перед распылителем. Проходное отверстие жиклёра калибровано, т.е. имеет строго определённый размер (площадь). Через заданное сечение отверстия, под определённым давлением/разряжением, за единицу времени может пройти строго определённое количество топлива (т.е. ни больше и не меньше расчётного количества). Топливо поступает в распылитель, представляющий собой канал просверленный в теле карбюратора или тонкую трубку. Распылитель соединяет поплавковую и смесительную камеры карбюратора.
    В отличие от простейших карбюраторов,  НЕ простейшие имеют большее число жиклёров. Следует различать жиклёры топливные (дозируют топливо), воздушные (дозируют воздух) и эмульсионные (дозируют эмульсию – топливо, «взбитое» с некоторым количеством воздуха). На головку жиклёра наносят маркировочную метку в виде цифры. Разделив данную цифру на 10, получим площадь отверстия жиклёра в мм.кв. Например, жиклёр имеет маркировку 106. Разделив на 10 получаем 1,06 мм.кв.
    Конструкция карбюратора должна обеспечивать правильную и бесперебойную работу двигателя заданного объёма. Бездумная замена штатного жиклёра на жиклёр с иным (большим или меньшим) проходным сечением отверстия, приводит к ухудшению работы двигателя и повышению содержания вредных веществ в отработавших газах.
    Смесительная камера представляет собой вертикальный (в карбюраторах с падающим или восходящим потоком воздуха) либо горизонтальный (в карбюраторах с горизонтальным потоком воздуха) патрубок (канал большого диаметра), одним концом соединённый с корпусом воздухоочистителя, а другим концом, с цилиндром двигателя. В нижней части смесительной камеры на поворотной оси устанавливают дроссельную заслонку, которая управляется водителем при помощи педали газа (педалью управления дроссельной заслонкой). В верхней части камеры, так же на оси, устанавливают воздушную заслонку, которая управляется водителем вручную через тросовый или иной тип привода. В НЕ простейших случаях заслонки могут управляться автоматически сервомеханизмами или иметь смешанный тип привода.
    С помощью воздушной заслонки изменяют проходное сечение смесительной камеры, тем самым, регулируя подачу в камеру воздуха. Дроссельной заслонкой регулируют количество топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя.
    Примерно в центральной части смесительная камера имеет сужение, именуемое диффузором. Отверстие (или носок) распылителя выходит в смесительную камеру как раз в зоне диффузора. Диффузор предназначен для увеличения скорости воздушного потока у выходного отверстия распылителя.
    Смесительная камера предназначена для смешивания топлива, поступающего в камеру из поплавковой камеры через распылитель, и воздуха, поступающего из воздухоочистителя. Приготовленная в смесительной камере топливовоздушная смесь через дроссельную заслонку, впускной трубопровод и открытый впускной клапан попадает в цилиндр двигателя.
    Упрощённо, процесс смесеобразования можно описать следующим образом:  При такте впуска, когда поршень в цилиндре движется к нижней мёртвой точке, а впускной клапан открыт, через смесительную камеру карбюратора проходит воздух. Движение воздуха осуществляется за счёт разрежения, создаваемого движущимся в цилиндре поршнем. В зоне диффузора из-за сужения проходного сечения смесительной камеры скорость воздушного потока многократно возрастает, что способствует «высасыванию» из распылителя топлива в полость камеры, где оно подхватывается проходящим воздухом и смешивается с ним.
    Открывая или прикрывая дроссельную заслонку, водитель изменяет проходное сечение камеры. При открытии заслонки больше воздуха проходит через диффузор, больше топлива забирается из поплавковой камеры карбюратора и большее количество топливовоздушной смеси поступает в цилиндры двигателя, что обеспечивает большие мощностные и скоростные характеристики двигателя. Прикрывая дроссельную заслонку, достигают противоположного эффекта.
    Прикрытием воздушной заслонки карбюратора, как правило, добиваются необходимого обогащения рабочей смеси (например, для пуска холодного двигателя или в целях повышения оборотов КВ на холостом ходу). Закрытие воздушной заслонки способствует увеличению разрежение (всасывающего эффекта) в зоне диффузора и поступления в камеру дополнительного количества топлива.

    1.3.2. Требования, предъявляемые к карбюратору по обеспечению рабочих режимов двигателя.

    Напомним, что различают следующие рабочие режимы двигателя: 1) режим пуска и прогрева; 2) режим холостого хода; 3) частичные нагрузки; 4) полные нагрузки; 5) переходные режимы.
    Для обеспечения работы двигателя на заданном режиме система питания должна готовить рабочую смесь строго определённого состава и подавать её в цилиндры двигателя в определённом количестве.
    Так как одной из основных проблем холодного пуска двигателя является плохое испарение топлива, то при запуске, оно (топливо) должно поступать в цилиндры в достаточно большом количестве. Из большего количества топлива образуется необходимое количество лёгких фракций, способных участвовать в смесеобразовании и способных к воспламенению. Для устойчивой работы двигателя в режиме прогрева необходимое обогащение смеси поддерживается системой питания до достижения двигателем рабочей температуры.
    При холостом ходе в цилиндры должно подаваться небольшое количество смеси обогащённого состава. Обогащение необходимо для устойчивой работы двигателя с малым числом оборотом.
    Частичные нагрузки начинаются с момента начала открытия дроссельной заслонки и длятся почти до полного её открытия (примерно, 80 – 85% полной нагрузки двигателя). Для работы двигателя в таком широком диапазоне оборотов КВ в цилиндры должно подаваться разное количество смеси примерно одинакового состава (от нормального до слабо обеднённого с коэффициентом λ = 1,0 – 1,15), что и происходит при постепенном увеличении нагрузки обусловленной открытием дросселя.
    При полной нагрузке, для обеспечения максимальной мощности двигателя, система должна готовить большое количество смеси обогащённого состава (λ = 0,90 – 0,85).
    К переходным режимам можно отнести момент начала открытия дроссельной заслонки (переход от режима холостого хода к частичным нагрузкам) и резкое открытие дроссельной заслонки (переход с частичных нагрузок к полным нагрузкам, например при обгоне). В обоих случаях, для обеспечения работы двигателя без провалов, плавного и равномерного увеличения нагрузки, необходимо дополнительное и быстрое обогащение смеси.
    Простейший карбюратор не способен в полной мере обеспечить работу двигателя ни в одном из перечисленных режимов. Для достижения устойчивой и бесперебойной работы двигателя на всех возможных режимах карбюратор дополняется рядом устройств, систем и механизмов.

    1.3.3. Основные системы карбюратора и их работа.

    Поплавковые всасывающие карбюраторы различных производителей имеют, по большей части, идентичное устройство и обладают стандартным «набором» систем и механизмов, конструкция которых, тем не менее, может несколько разниться. Значительная часть карбюраторов современных автомобилей интегрирована в систему управления подачей топлива и зажиганием и имеет большое число исполнительных элементов, как механических, так и электрических, обеспечивающих обратную связь с двигателем и  установленные экологические характеристики.
    Мы рассмотрим устройство и работу следующих основных частей, систем и механизмов карбюратора.

    • Корпусные детали;
    • Поплавковый механизм;
    • Система холостого хода;
    • Переходная система;
    • Главная дозирующая система;
    • Эконостат;
    • Экономайзеры (в том числе экономайзер мощностных режимов и экономайзер принудительного холостого хода – ЭПХХ, он же – система отключения топливоподачи в режиме торможения двигателем);
    • Ускорительный насос;
    • Пусковое устройство;
    •  Система вентиляции картера;
    •  Пневмопривод дроссельной заслонки вторичной камеры;
    • Прочие системы карбюратора;
      • Ограничитель разрежения;
      • Система рециркуляции отработавших газов;

    Схема двухкамерного карбюратора показана на рисунке 1.5а.

    Корпусные детали двухкамерного карбюратора с падающим потоком, последовательным открытием камер и с пневмоприводом дроссельной заслонки вторичной камеры показаны на рис. 1.5. Карбюратор состоит из трёх основных корпусных частей (крышки карбюратора, корпуса карбюратора и корпуса дроссельных заслонок), являющихся основанием для крепления деталей и корпусов различных систем и механизмов. Корпусные детали отливаются из цинкоалюминиевых сплавов и соединяются между собой через прокладки посредством винтов. Привод дроссельных заслонок устроен таким образом, что при нажатии на педаль газа сначала открывается заслонка первичной камеры, которая обеспечивает работу двигателя на малых и средних нагрузках, а затем заслонка вторичной камеры. Заслонка вторичной камеры начинает открываться тогда, когда заслонка первичной камеры будет открыта примерно на 1/3 своего хода, а разряжение под диффузором будет достаточным для срабатывания пневмопривода. Функционирование обеих камер обеспечивает работу двигателя на нагрузках выше средних.
    Возможны иные конструкции карбюраторов, например, с двумя корпусными деталями (крышки карбюратора и корпуса карбюратора с приводом дроссельных заслонок), с большим или меньшим числом смесительных камер, заслонок и т.п.
    Неисправности. В процессе эксплуатации привалочные плоскости корпусных деталей подлежат короблению. В этом случае герметичность соединения может нарушаться, что может приводить к подсасыванию воздуха в каналы карбюратора, обеднению горючей смеси и, как следствие, к неустойчивой работе двигателя. Ремонту подлежат поверхности, неплоскостность которых превышает 0,15 мм. Неплоскостность выявляется с помощью лекальной линейки, правильной плиты и набора щупов. Ремонт проводится способом рихтования, притирки и шлифования поверхности.

    Детали Поплавкового механизма показаны на рис. 1.5, а его функционирование аналогично одноимённому механизму простейшего карбюратора, описание которому давалось немногим выше.
    Механизм обеспечивает поддержание относительно постоянного уровня топлива в поплавковой камере и распылителе во время работы двигателя. Высокий или низкий уровень топлива в камере - одна из наиболее часто встречающихся неисправностей данного механизма.
    Напомним, что из-за высокого уровня топлива в камере возможно переобогащение смеси на холостом ходу, с такими последствиями, как: неравномерная работа двигателя; повышенное содержание СО в отработавших газах; повышенный расход топлива; затруднённый запуск и др. Низкий уровень, наоборот, приводит к переобеднению смеси, что, зачастую, даёт о себе знать провалами в работе двигателя при увеличении нагрузки.
    Причиной излишне высокого уровня топлива может быть негерметичность впускного клапана и/или малый зазор между поплавком и крышкой вследствие механической деформации кронштейна поплавка.
    Негерметичность наступает вследствие износа клапана и/или его седла, перекоса клапана в направляющей или попадания под клапан инородных частиц. Не прибегая  к стендовой диагностике неисправность можно обнаружить при помощи резиновой груши (медицинской спринцовки), которую в сжатом состоянии одевают на впускной штуцер карбюратора. Крышка карбюратора должна быть снята с его корпуса и сориентирована поплавком вверх (т.е. игольчатый клапан прилегает к седлу под тяжестью поплавка). Если клапан «пропускает», груша будет наполняться воздухом.
    Герметичность можно проверить и ртом, создавая разрежение на впускном штуцере и «прилепляя» его на язык. Присасывается к языку хорошо – значит, клапан герметичен, не присасывается – значит, совсем не герметичен, плохо присасывается – не совсем герметичен. Спорный, но весьма эффективный способ диагностики данной неисправности.
    В некоторых конструкциях негерметичный клапан можно притереть к седлу мелкой абразивной пастой, но лучше заменить исправным.
    Деформированный кронштейн поплавка аккуратно правят вручную, контролируя величину установочных зазоров между поплавком и привалочной плоскостью крышки карбюратора. Измерять зазор удобнее при помощи специального шаблона или, что ещё проще, сверла соответствующего диаметра.
    Контроль зазора и величины хода поплавка на оси, а также уровня топлива в камере - параметры которые должны контролироваться при каждом снятии крышки карбюратора.

    Система холостого хода (СХХ) обеспечивает работу двигателя с закрытыми дроссельными заслонками и малым числом оборотов КВ. Широко используются два типа систем, отличающиеся конструкцией, способом и местом приготовления топливовоздушной смеси:
    1). СХХ с образованием топливовоздушной смеси под дроссельной заслонкой.
    2). АСХХ (автономная система холостого хода) с образованием топливовоздушной смеси в смесителе (смесительной втулке);
    Как в первом, так и во втором случае топливо в систему забирается из поплавковой камеры за счёт разрежения, создаваемого у распылителя. Топливо проходит через топливный жиклёр ГДЗС первичной камеры и по системе каналов поступает к топливному жиклёру холостого хода, где эмульсируется воздухом, поступающим в этот же жиклёр через воздушный канал и воздушный жиклёр СХХ. Образовавшаяся эмульсия подаётся к распылителю через топливный канал и вытекает в смесительную камеру карбюратора под дроссельную заслонку, где происходит её смешивание с воздухом. Проходное сечение топливного канала регулируется коническим винтом «качества». Поступление воздуха в смесительную камеру обеспечивается неполным прикрытием дросселя и регулируется винтом-упором (винтом «количества»).
    В автономной системе смешивание топливной эмульсии с воздухом происходит в смесителе (смесительной втулке). Воздух во втулку поступает в обход дроссельной заслонки через специальное окно прямоугольной формы. Окно расположено над кромкой дроссельной заслонки. Образовавшаяся смесь через носок распылителя вытекает в задроссельное пространство смесительной камеры карбюратора. Величина зазора между кромкой дроссельной заслонки и стенкой смесительной камеры карбюратора в подобных системах регламентируется производителем карбюратора и, при необходимости, может корректироваться упорным винтом рычага заслонки. Для предотвращения самооткручивания, упорный винт должен быть надёжно застопорен (в заводских условиях стопорение винта осуществляется с помощью специальной втулки или же винт «сажают» на краску или герметик).
    Устройство систем показано на рисунке 1.6
    При нажатии на педаль газа и открывании дроссельной заслонки разряжение в зоне распылителя СХХ падает и система выключается из работы. Работу двигателя при открытых заслонках будет обеспечивать главная дозирующая система.
    Неисправности: Поиск причин плохой работы двигателя на холостом ходу рекомендуется начинать с ревизии чистоты топливных жиклёров, на работу которых может повлиять даже малозаметная для невооружённого глаза ворсинка, застрявшая в отверстии. Затем проверяется чистота других жиклёров и каналов системы.
    В некоторых карбюраторах подача топлива в СХХ в режиме торможения двигателем отключается специальными устройствами, например, «Экономайзером принудительного холостого хода», имеющими в своём составе электрические, вакуумные или электровакуумные устройства (клапаны). Неисправность этих устройств может приводить к нежелательной блокировке топливоподачи в систему, что, в свою очередь, приводит к неустойчивой работе или остановки двигателя на холостом ходу.
    Ещё одной частой причиной неправильной работы двигателя может быть нарушение регулировок и заводских настроек карбюратора.
    Настройки карбюратора остаются неизменными длительный срок эксплуатации и могут быть нарушены либо неквалифицированным вмешательством, либо в результате механических поломок деталей. Восстановление настроек настоятельно рекомендуется производить на карбюраторном стенде за исключением случаев, когда сделать это не представляется возможным. В каждом случае Ваша квалификация должна соответствовать сложности проводимых работ.
    Описание настроек не входит в рамки данного учебного пособия.
    Регулировки карбюратора выполняются с периодичностью, указанной регламентом ТО. К ним относят: 1) регулировки оборотов КВ на холостом ходу и 2) содержания вредных веществ (CO; CH; NOX) в отработавших газах. Регулировки осуществляются винтом «количества» и «качества».
    Винтом «количества» (откручивая или закручивая винт), изменяют степень приоткрытия дроссельной заслонки (или, в случае АСХХ, проходное сечение выходного отверстия распылителя), тем самым, увеличивая или уменьшая количество топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя и, соответственно, увеличивая или уменьшая обороты КВ.
    Винтом «качества» (откручивая или закручивая винт) изменяют проходное сечение топливного канала, тем самым, увеличивая или уменьшая количество топлива, поступающего к распылителю и, изменяя состав (качество) смеси (т.е. делая её (смесь) богаче или беднее). Более богатая смесь при сгорании выделяет больше СО. Обеднённые смеси при сгорании выделяют больше вредных окислов азота.
    Регулировки карбюратора проводятся после всех других регулировочных работ на двигателе, предписанных регламентом для данного типа двигателя. Регулировки не будут иметь смысла, если не будет выполнено любое из перечисленных ниже условий.
    Условия для выполнения регулировки:

    • Двигатель исправен;
    • Система зажигания исправна, угол опережения зажигания в пределах нормы;
    • Свечи зажигания исправны, зазор между электродами свечей зажигания в пределах нормы;
    • Фазы газораспределения в пределах нормы;
    • Зазоры в клапанном механизме в пределах нормы;
    • Карбюратор исправен.

    Для выполнения регулировочных работ, контроля содержания CO; CH; NOX в отработавших газах и контроля скорости вращения КВ, потребуется газоанализатор и тестер, умеющий измерять обороты КВ (например, электронный тахометр).
    Порядок выполнения регулировки с газоанализатором.

    • Прогреть двигатель до рабочей температуры;
    • Остановить двигатель, подключить газоанализатор, пустить двигатель, выждать время, необходимое для стабилизации показаний прибора, снять показания с прибора;
    • Если содержание СО превышает допустимую величину (как правило - 1,5%), снять заглушку с винта «качества» и медленно вращая винт по часовой стрелке (закручивая винт) добиться регламентируемого содержания СО в отработавших газах;
    •  Винтом «количества» установить обороты КВ для холостого хода, регламентируемые для данного типа двигателя;
    • После завершения регулировки, установить на винт качества заглушку – ограничитель.

    Выполняя работы без газоанализатора невозможно гарантировать, что экологические характеристики двигателя будут находиться в пределах нормы. Тем не менее, в исключительных случаях, не имея прибора, но, следуя перечисленным ниже правилам, можно добиться вполне приемлемых результатов.
    Предположим, что необходимо уложиться в экологические нормы и установить обороты коленчатого вала для холостого хода в пределах 900 – 950 оборотов в минуту.
    Порядок выполнения регулировки без газоанализатора.

    • Прогреть двигатель до рабочей температуры;
    • Винтом «качества» (откручивая или закручивая) добиваемся максимально возможных оборотов КВ;
      Примечание: Если изначально карбюратор настроен на чрезмерно богатую смесь (λ < 0,85), обороты будут расти при закручивании винта «качества». Максимальными обороты станут при коэффициенте обогащения λ = 0,90 – 0,85 (обогащённая смесь). При дальнейшем заворачивании винта смесь переобедняется и обороты начнут падать.
      Если изначально карбюратор настроен на чрезмерно обеднённую смесь, обороты будут расти при откручивании винта «качества». Максимальными обороты станут при коэффициенте обогащения λ = 0,90 – 0,85 (обогащённая смесь). При дальнейшем откручивании винта смесь переобогащается и обороты начнут падать.
    • Винтом «количества» устанавливаем обороты КВ на 100 – 150 оборотов больше нужных нам оборотов холостого хода;
      Примечание: В нашем случае устанавливаем 1050 оборотов (900 + 150 = 1050).
    • Для более точной регулировки п.п. 2 и 3 рекомендуется повторить;
    • Винтом «качества» (только закручивая, а, следовательно – обедняя смесь) уменьшаем обороты до необходимых нам оборотов холостого хода (в нашем случае 900 – 950 оборотов).

    Совет:
    Вращая винт, считайте обороты. Если что-то не заладилось, винты можно будет вернуть в исходное положение.

    Переходная система обеспечивает  работу двигателя без «провалов» на переходных режимах, т.е. в начале открытия или резком дооткрытии дроссельной заслонки. При резком открывании дросселя происходит обеднение топливовоздушной смеси, обусловленное относительной инерцией топлива, участвующего в смесеобразовании, к воздуху, имеющему большую подвижность.  Вследствие обеднения образуется «провал» (резкое падение оборотов КВ), сменяющийся «подхватом» (резкое увеличение оборотов КВ), либо приводящий к остановке двигателя. То есть, для уменьшения вероятности возникновения провала или уменьшения его «глубины» при работе на переходном режиме состав смеси должен компенсироваться дополнительной подачей топлива, что и обеспечивается переходной системой карбюратора.
    В двухкамерных карбюраторах с последовательным открытием камер переходная система имеется в каждой камере
    Пример устройства переходной системы двухкамерного карбюратора проиллюстрирован рисунком 1.5 а.
    Система имеет: круглые или щелевые переходные отверстия (43), выполненные в стенке смесительной камеры над кромкой дроссельной заслонки; топливный (5) и, иногда, воздушный (7) жиклёры. В первичной камере переходная система частью интегрирована в систему холостого хода и имеет с ней общий топливный (33) и воздушный (26) жиклёры. Топливо в систему забирается из поплавковой камеры через топливный жиклёр ГДС (34 и 45) или собственный жиклёр в виде трубки, опущенной в поплавковую камеру.
    При работе двигателя с закрытыми дроссельными заслонками (на холостом ходу) через переходные отверстия первичной камеры в систему холостого хода подаётся («подсасывается») эмульсирующий воздух. Переходные отверстия вторичной камеры не работают. Вначале открытия дроссельной заслонки переходное отверстие оказывается под ёё кромкой в зоне высокого разрежение. Разряжение приводит к «подсасыванию» топлива из поплавковой камеры к выходу переходного отверстия (отверстий) и его вытеканию в смесительную камеру карбюратора, где происходит смешивание с воздухом, поступающим через дроссельную заслонку. Большее количество смеси, образовавшееся при одновременной работе двух систем (переходной системы и ССХ), препятствует возникновению провалов в работе двигателя и способствует плавному увеличению оборотов КВ. При дальнейшем открытии дросселя и увеличении разрежения в наддроссельной части смесительной камеры, в работу вступает главная дозирующая система и работа двигателя переходит в фазу частичных нагрузок.
    В двух – (и более) камерных карбюраторах переходная система вторичной  камеры функционирует аналогичным образом, обеспечивая бесперебойную работу двигателя при начале открытия дросселя второй камеры.
    Переходные системы не имеют подвижных деталей и практически не изнашиваются в процессе эксплуатации. Неисправности переходной системы, приводящие к перебоям в работе двигателя, как правило, связаны с загрязнением каналов и жиклёров системы или карбюратора в целом. При этом стоит отметить что, несмотря на очень малый размер самих переходных отверстий (щелей), диаметр которых, зачастую, сопоставим с диаметром отверстия от укола тонкой швейной иглой, их закупорка случается крайне редко.

    Главная дозирующая система (ГДС) обеспечивает работу двигателя на режимах неполного дросселирования (частичных нагрузках). Большинство карбюраторов обладает схожей конструкцией ГДС (рис. 1.7), имеющей в своём составе: большой (1) и малый (2) диффузоры, размещаемые в главном воздушном канале (3) карбюратора; главный топливный жиклёр (8), устанавливаемый у дна поплавковой камеры или ниже её в специальном канале; эмульсионную трубку (6) с радиальными отверстиями, опущенную в эмульсионный колодец (9); воздушный жиклёр (5), который, как правило, устанавливается на входе в эмульсионный колодец; распылитель (4), имеющий выход в главный воздушный канал (3).
    В зависимости от степени открытия дроссельной заслонки и скорости вращения коленчатого вала двигателя ГДС готовит различное количество топливовоздушной смеси примерно постоянного состава. Относительно постоянный состав смеси обеспечивается способом пневматического торможения топлива через воздушный жиклёр.
    Система работает следующим образом. При открытии дроссельной заслонки, за счёт разрежение, создаваемого движущимся в цилиндре поршнем, воздух поступает в главный воздушный канал карбюратора. В зоне диффузоров скорость воздушного потока возрастает, что создаёт разряжение у распылителя ГДС. Топливо из поплавковой камеры (7) карбюратора через топливный жиклёр (8) поступает в эмульсионный  колодец (9) и эмульсионную трубку (6), где смешивается (эмульсируется) воздухом, поступающим через воздушный жиклёр (5) ГДС. Образованная эмульсия через распылитель (4) вытекает в главный воздушный канал (3), где смешивается с основным потоком воздуха.
    При большем открытии дроссельной заслонки больше воздуха проходит через диффузоры карбюратора. С увеличением количества воздуха (разрежение в зоне диффузора) увеличивается количество топлива, поступающего в эмульсионный колодец, равно как увеличивается и количество эмульсирующего воздуха, проходящего через воздушный жиклёр. Поступление в эмульсионный колодец воздуха через воздушный жиклёр снижает разряжение у топливного жиклёра и препятствует непропорциональному (относительно воздуха) росту в смеси топливной составляющей (т.е, чрезмерному обогащению смеси) при увеличении нагрузки. Данная совокупность процессов обеспечивает для разных режимов двигателя приготовление разного количества смеси нужного состава.
    Главные дозирующие системы подавляющего большинства карбюраторов являются исключительно «гидропневматическими» системами и не имеют подвижных элементов. Система стабильна в работе и практически не изнашивается в процессе эксплуатации. Для поддержания ГДС в рабочем состоянии достаточно следить за её чистотой и чистотой карбюратора в целом. Следует понимать, что при загрязнении топливных жиклёров система будет «готовить» бедные смеси, а при загрязнении воздушных жиклёров – богатые.
    В многокамерных карбюраторах главную дозирующую систему имеет каждая камера. Устройство ГДС двухкамерного карбюратора показано на рисунках 1.5 a, 1,5 б и 1.7.
    При обслуживании ГДС, разборке и последующей сборке карбюратора следите, чтобы жиклёры были установлены на свои места, а распылители ГДС (съёмные малые диффузоры) правильно сориентированы.

    Эконостат. Ранее рассмотренная нами главная дозирующая система карбюратора обеспечивает работу двигателя  на частичных нагрузках и при различном положении дроссельной заслонки (в том числе открытой полностью) приготавливает различное количество топливовоздушной смеси нормального или слабо обеднённого состава.  Но для работы двигателя при полностью (или почти полностью) открытых дроссельных заслонках в режиме полной мощности требуется смесь обогащённого состава. За обогащение топливной смеси в названом режиме отвечает эконостат.
    Эконостат – топливодозирующая система (рис. 1.5 а), имеющая в своём составе распылитель (11), расположенный в малом диффузоре главного воздушного канала, как правило, в верхней его части над распылителями всех других систем; топливный (8), воздушный (6) и эмульсионный (10) жиклёры. Топливо в систему забирается непосредственно из поплавковой камеры через специальное отверстие, просверленное в стенке, или через трубку (26), опущенную в топливо, как показано на рисунке 1.5 б.
    Верхнее положение распылителя эконостата обуславливает вступление системы в работу исключительно при больших углах открытия заслонки, когда разрежение в главном воздушном канале карбюратора около носка распылителя становится достаточным для «подсасывания» топлива из поплавковой камеры.
    В конструкции эконостата, показанной на рисунке 1.5 а,  воздушный жиклёр (6) расположен в плоскости крышки карбюратора над поплавковой камерой, в силу чего не вполне соответствует своему названию «воздушный», так как при таком положении жиклёра эмульсирование топлива происходит не воздухом, что мы видим в других системах, а парами топлива.
    В конструкции эконостата, показанной на рисунке 1.5 б, воздушный и эмульсионный жиклёры и вовсе отсутствуют.
    Система эконостата не имеет подвижных частей и весьма стабильна в работе.

    Экономайзер мощностных режимов представляет собой пневмомеханическое или механическое дозирующее устройство, подключённое параллельно главной дозирующей системе и подающее топливо к распылителю ГДС.
    Устройство пневмомеханического экономайзера рассматривается на примере двухкамерного карбюратора фирмы «Солекс» (рис. 1.8).
    Между корпусом (1) и крышкой (2) экономайзера закреплена диафрагма (4) с толкателем, нагруженная пружиной (3). Толкатель диафрагмы воздействует на подпружиненный шариковый клапан (8), расположенный в корпусе топливного жиклёра (7). Топливо к жиклёру поступает из поплавковой камеры карбюратора. Диафрагма делит корпус экономайзера на две части «А» и «Б». Диафрагменная полость «А» корпуса эконостата топливным каналом (9), через топливный жиклёр (6) связана с эмульсионным колодцем (11) ГДС первичной камеры. Диафрагменная полость «Б» воздушным каналом (10) соединена с поддроссельным пространством главного воздушного канала карбюратора. В воздушном канале экономайзера установлен демпфирующий жиклёр (5).
    Если дроссельная заслонка карбюратора закрыта (например, двигатель работает в режиме холостого хода), или приоткрыта незначительно (режим малых нагрузок), высокое разряжение в поддроссельном пространстве передаётся по воздушному каналу (10) в полость «Б» корпуса экономайзера и, совместно с пружиной шарикового клапана (8), оказывая противодействие пружине (3) диафрагмы (4), удерживает клапан в закрытом положении.
    С увеличением нагрузки и приоткрытием дроссельной заслонки, разряжение под заслонкой падает и пружина (3) смещает диафрагму, толкатель которой воздействует на шариковый клапан и открывает его. Топливо через корпус клапана и жиклёр поступает в полость «А» корпуса экономайзера и далее, через топливный жиклёр (6) и топливный канал (10) попадает в эмульсионный колодец (11) ГДС.
    Система обеспечивает высокие динамические характеристики двигателя в режиме средних нагрузок к моменту начала открытия дроссельной заслонки вторичной камеры.
    Слабым местом рассмотренной системы является диафрагменный узел. Разрыв диафрагмы  может стать причиной повышенного расхода топлива. Засорение топливных жиклёров или заедание в закрытом положении шарикового клапана приводит к ухудшению динамических характеристик двигателя, к снижению его мощности. Неисправности диагностируются по внешним признакам и обнаруживаются при снятой крышке корпуса экономайзера.

    Экономайзер с механическим приводом (рис.  1.9) имеет кинематическую связь с дроссельной заслонкой карбюратора (1) и, часто, общий  с ускорительным насосом привод.
    При полном открывании дроссельной заслонки шток устройства (5) воздействует на подпружиненный клапан (6) перемещение которого приводит к приоткрытию дренажного отверстия, расположенного у дна поплавковой камеры. Топливо из поплавковой камеры под действием разрежение в диффузорах карбюратора, через топливный канал (8), топливный жиклёр (4) и распылитель (3) поступает в главный воздушный канал (2), обогащая топливовоздушную смесь, приготавливаемую главной дозирующей системой.
    К наиболее часто встречающимся неисправностям устройства можно отнести потерю герметичности клапана вследствие засорения или естественного износа и механические поломки привода. Негерметичность клапана приводит к повышенному расходу топлива.
    Часть карбюраторов имеют инерционные экономайзеры, представляющие собой несложную конструкцию, состоящую из трубки-жиклёра (5), расположенного в поплавковой камере над самым уровнем топлива, и распылителя (1), размещаемого в малом диффузоре первичной камеры. Жиклёр и распылитель соединены между собой топливным каналом (2), просверленным в теле карбюратора.
    Система призвана обеспечивать необходимое обогащение топливовоздушной смеси и устойчивую работу двигателя при резком ускорении и движении на подъём. В названных условиях движения, из-за инерционного перетекания топлива в поплавковой камере, трубка-жиклёр на какое-то время оказывается ниже уровня топлива. За счёт разрежения в зоне носка распылителя топливо поступает в смесительную камеру карбюратора. При равномерном движении автомобиля из поплавковой камеры карбюратора в  главный воздушный канал поступает обогащённый парами топлива «воздух».

    Экономайзер принудительного холостого хода (система отключения топливоподачи в режиме торможения двигателем).
    Имеют место несколько типов конструкций систем ЭПХХ. Наибольшее распространение на карбюраторных моторах без кислородных датчиков и системы управления подачей топлива и зажиганием, получили ЭПХХ с электромагнитным и пневмоэлектромагнитным клапаном.
    ЭПХХ отключает подачу топлива через систему холостого хода при т.н. принудительном холостом ходе, т.е., когда автомобиль движется по инерции с включённой трансмиссией, но с закрытыми дроссельными заслонками (режим торможения двигателем). При данном режиме движения крутящий момент на коленчатом валу обеспечивается вращением колёс, движущегося по инерции автомобиля. Двигатель автомобиля будет работать до полной остановки автомобиля, независимо от того подаётся в него топливо через систему питания или нет.  
    Работу двигателя с закрытыми дроссельными заслонками обеспечивает система холостого хода. Но на данном режиме работы топливо через систему ХХ расходуется нерационально. Более того, из-за неблагоприятных условий смесеобразования и сгорания смеси, возрастает выброс в атмосферу вредных составляющих отработавших газов. Система ЭПХХ решает обе названные проблемы.
    Система ЭПХХ с электромагнитным клапаном, представленная на рисунке 1.10, имеет в своём составе запорный электромагнитный клапан (3), являющийся держателем для топливного жиклёра холостого хода (см. рисунок 1.6 - Б), винт – упор (2) рычага дроссельной заслонки (он же – винт количества системы ХХ, он же – концевой выключатель в электрической схеме ЭПХХ) и транзисторный блок управления электроклапаном (5). Блок управления соединён в электрическую цепь с источником питания (АКБ и генераторам), катушкой зажигания (4), клапаном (3), концевым выключателем (2), выключателем зажигания (1) и некоторыми другими элементами цепи. Система отключает подачу топлива через топливный жиклёр ХХ путём обесточивания обмотки сердечника электромагнитного клапана и перекрытия его запорной иглой входного отверстия жиклёра. Подача топлива будет перекрыта при одновременном выполнении «двух требований»: 1) обороты КВ выше заданного числа оборотов (как правило, 2000 – 2200, иногда менее, об/мин.) и, 2) дроссельная заслонка карбюратора закрыта. Подача топлива возобновится при прекращении выполнения любого из перечисленных условий (например, водитель нажал на акселератор, или, в результате замедления автомобиля обороты КВ упали на 150 – 200 оборотов ниже заданной величины). Обесточивание обмотки клапана также происходит при выключении двигателя, что препятствует работе двигателя в случае возникновения калильного зажигания.
    Упрощённо работу системы можно представить следующим образом.
    Блок управления (5) обрабатывает информацию о положении дроссельной заслонки, поступающей с концевого выключателя, и оборотах коленчатого вала, поступающей с катушки зажигания (4). Сигналом для блока управления о закрытии дроссельной заслонки является замыкание на «массу» металлического наконечника концевого выключателя, которое происходит при полном закрытии дросселя вследствие касания этого наконечника рычага привода дросселя. Мерой скорости вращения КВ являются электромагнитные импульсы катушки зажигания, частота которых пропорциональна частоте вращения вала. При совпадении названных выше условий, подача тока на обмотку клапана прекращается. При несоблюдении любого из перечисленных условий ток на обмотку сердечника клапана подаётся, сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь запорной иглы. Входное отверстие топливного жиклёра холостого хода остаётся открытым, и топливо поступает к распылителю ХХ.
    Неисправности в рассмотренной системе могут стать причиной неустойчивой работы двигателя на холостом ходе или его остановке при переходе на режим холостого хода с других режимов.
    Поиск причин неисправности лучше всего начать с проверки чистоты топливного жиклёра холостого хода и ревизии чистоты топливных и воздушных каналов системы ХХ. Только убедившись в исправности указанных элементов системы ХХ, имеет смысл переходить к диагностике системы ЭПХХ. 
    Чистота жиклёра определяется визуально. Будьте внимательны, даже небольшая ворсинка, задержавшаяся в отверстии жиклёра, может быть причиной плохой работы двигателя.
    Для осмотра жиклёра и каналов СХХ электромагнитный клапан выкручивают, жиклёр вынимают из держателя клапана. Работоспособность самого клапана, снятого с карбюратора, легко проверить, подключив его любым возможным способом к аккумуляторной батарее. При подаче напряжения на обмотку клапана запорная игла должна втягиваться во внутрь корпуса, а при обесточивании – выдвигаться наружу. Перемещение иглы должно происходить без заеданий. Неисправность клапана – основная и наиболее вероятная причина, из немногих возможных других причин, «нежелания» двигателя работать на холостом ходу при нормальном функционировании  на других режимах.
    Система ЭПХХ с пневмоэлектромагнитным клапаном, показанная на рисунке 1.11, имеет в своём составе электронный блок управления (9), связанный электрической цепью с источником питания, катушкой зажигания (10) и микропереключателем (2) (датчиком положения дроссельной заслонки), закреплённом на корпусе карбюратора и кинематически связанным с рычагом (1) дроссельных заслонок. Запорная игла (4) диафрагменного дозирующего устройства имеет сложную форму, обеспечивающую подачу топлива через регулируемое отверстие распылителя (3) в необходимом количестве. Ход иглы ограничивается регулирующим винтом «количества смеси» (8). Количество подаваемого к распылителю топлива регулируется винтом «качества» (18). Корпус пневмоэлектроклапана (14) имеет три штуцера: входной (17), сообщаемый с впускным трубопроводом (16); рабочий (11), соединённый с диафрагменным дозирующим устройством и атмосферный (12). Внутри корпуса клапана (14) размещается сердечник (20) с  электрической катушкой (13), управляющий двумя клапанами. Один клапан (клапан «А») является нормально закрытым и разобщает (а при открытии, сообщает) входной и рабочий штуцеры. Второй клапан (клапан «В») является нормально открытым и разобщает/сообщает рабочий и атмосферный штуцеры. Диафрагменное дозирующее устройство через корпус пневмоэлектроклапана пневматически связано с впускным коллектором двигателя. При работе двигателя на всех режимах кроме ПХХ, ток подаётся на обмотку сердечника, сердечник намагничивается и притягивает к себе запорный клапан «А». Клапан открывается, впускной и рабочий штуцеры корпуса пневмоэлектроклапана сообщаются и вакуум (разрежение), образующийся во впускном коллекторе при работе двигателя, воздействует на диафрагму дозирующего устройства через наддиафрагменную полость (7). В зависимости от величины разрежения диафрагма деформируется в большей или меньшей степени и, увлекая за собой запорную иглу, открывает отверстие распылителя СХХ. Топливо, через систему холостого хода, поступает в двигатель. В режиме ПХХ обмотка сердечника обесточивается, клапан «А», закрываясь, разобщает диафрагменное устройство с впускным трубопроводом через входной и рабочий штуцеры, а клапан «В», открываясь, соединяет диафрагменное устройство с атмосферой через атмосферный клапан. Запорная игла дозирующего устройства (4) под воздействием пружины перекрывает отверстие распылителя СХХ тем самым, прекращая подачу топлива в двигатель.
    Микропереключатель (2) имеет нормально замкнутые контакты. При полностью отпущенной педали газа и закрытых дроссельных заслонках рычаг дроссельных заслонок (1) воздействует на контакты переключателя и размыкает их. При нажатии на педаль газа и открытии дроссельных заслонок, контакты микропереключателя замыкаются. Размыкание и замыкание контактов переключателя являются своеобразными управляющими сигналами блока управления, свидетельствующими, соответственно, о закрытии и открытии дроссельных заслонок. При замкнутых контактах микропереключателя протекание тока через обмотку клапана будет проходить, минуя транзисторный блок управления.
    Если сравнивать рассмотренные нами конструкции, ЭПХХ (с электроклапаном и пневмоэлектроклапаном), можно обратить внимание на относительно большую сложность («громоздкость») второй системы, что и является её основным сравнительным недостатком.
    Неисправность электрической части пневмоэлектроклапана приводит к остановке двигателя на холостом ходе. Алгоритм проверки клапана аналогичен способу, описанному выше. При наличии неисправности пневмоэлектроклапана восстановить нормальную работу двигателя на ХХ до её (неисправности) устранения можно, соединив при помощи гибкой подводки (шланга соответствующего диаметра) штуцер мембранного дозирующего устройства со штуцером на впускном коллекторе.
    Второй, по степени вероятности, причиной неустойчивой работы двигателя на ХХ или его остановки, может быть потеря герметичности мембраны дозирующего устройства. Неисправность диагностируется визуально при снятой крышке корпуса устройства.
    При диагностике системы ЭПХХ также следует обращать внимание на правильное положение микропереключателя, состояние воздушных шлангов, электрических соединений и разъёмов.   

    Ускорительный насос относится к системам, обеспечивающим работу двигателя на «переходных» режимах, в частности, при резком открытии дроссельных заслонок.
    При резком открывании дросселя происходит чрезмерное обеднение горючей смеси, обусловленное большей инерционностью топлива по сравнению к воздуху. Доля воздуха в топливовоздушной смеси на данном режиме работы возрастает из-за того, что при быстром открывании заслонки топливо не успевает «дойти» до распылителя. Смесь сильно обедняется, чем провоцируется глубокий «провал» в работе двигателя, сменяющийся относительно плавным «подхватом», по мере того, как топливо поступает в главный воздушный канал через ГДС.
    Ускорительный насос устраняет описанную проблему путём кратковременной принудительной подачи дополнительного количества топлива в зону диффузора карбюратора. Количество топлива, подаваемого насосом, не зависит от расхода воздуха через диффузоры.
    Получили широкое применение ускорительные насосы плунжерного (поршенькового) и диафрагменного типа.
    Ускорительный насос плунжерного типа (рис. 1.12) имеет в своём составе нагнетательную полость (10), сообщаемую через всасывающий канал и обратный клапан (9) с поплавковой камерой, а через нагнетательный канал и перепускной (нагнетательный) клапан (3) с главным воздушным каналом (на рисунке не показан) карбюратора. В нагнетательной полости насоса размещается подпружиненный шток (4) с поршнем (2) и уплотнительной манжетой (1). Поршень приводится в движение приводом насоса состоящего из тяги (8), нажимной планки (7) и демпфирующей пружины (6). Пружина (6) способствует «плавности» работы насоса и предотвращает повреждение деталей при больших нагрузках на поршень, возникающих при чрезмерно быстром открытии дросселя, засорении распылителя ускорительного насоса или нагнетательных каналов. Производительность насоса регулируется гайкой (5) путём изменения длины хода штока поршня.
    Работа. При открытии дроссельной заслонки усилие от тяги (8) передаётся на нажимную планку (7) и пружину (6). Пружина сжимается и, воздействуя на поршень, перемещает его. Поршень оказывает давление на топливо, находящееся в нагнетательной камере (10). Под воздействием давления обратный клапан (9) будет закрыт, а нагнетательный клапан (3) открывается и пропускает топливо к распылителю насоса (на рисунке не показан).
    После снятия нагрузки с деталей привода ускорительного насоса, под воздействием распрямляющихся возвратных пружин, поршень возвращается в исходное положение. За счёт разрежение, образующегося в камере при обратном ходе поршня, нагнетательный клапан (3) закрывается, а обратный клапан (9) открывается, пропуская топливо из поплавковой камеры в нагнетательную. Осуществляется наполнение нагнетательной камеры топливом.
    Ускорительный насос диафрагменного типа (рис. 1.13) имеет корпус (А) с крышкой (Б), диафрагму (4), со стороны корпуса опирающуюся на возвратную пружину (5), а со стороны крышки на демпфирующую пружину (9), обратный клапан (13), перепускной жиклёр (12), распылитель (1) и винт-держатель распылителя (2) с нагнетательным клапаном (3). Привод ускорительного насоса имеет кулачок (11), закреплённый на оси дроссельной заслонки, шарнирно закреплённый рычаг (9) с роликом и подпятник демпфирующей пружины (7).
    Работа. При открытии дроссельной заслонки кулачок (11) поворачиваясь на оси, воздействует через ролик на плечо рычага (10). Второе плечо рычага (10) через подпятник (7) действует на демпфирующую пружину (9), сжимая её, и прогибая мембрану (4). Перемещению мембраны препятствует сжимающаяся возвратная пружина (5). Топливо из нагнетательной полости (14) по нагнетательному каналу поступает к держателю (2). Шариковый нагнетательный клапан (3) под воздействием давления, оказываемого топливом, открывается и пропускает топливо к распылителю (1), клапан (13), наоборот, закрывается, препятствуя перетеканию топлива из нагнетательной камеры обратно в поплавковую камеру.
    Сложная форма кулачка (11) обеспечивает «двойной» впрыск топлива, если дроссельная заслонка открывается полностью.
    Демпфирующая пружина позволяет «растянуть» время впрыска до двух секунд.
    Перепускной жиклёр (12) ограничивает (дозирует) перетекание топлива из нагнетательной камеры ускорительного насоса обратно в поплавковую камеру карбюратора. Система настроена таким образом, что при резком открытии дросселя большая часть топлива из нагнетательной камеры поступает к распылителю по нагнетательному каналу и только незначительная его часть «успевает» вернуться в поплавковую камеру через жиклёр (12). При плавном дросселировании большая часть топлива, наоборот, успевает перетечь в карбюратор, и лишь незначительная его часть «доходит» до распылителя ускорительного насоса, что, собственно и требуется, так как при плавном открытии заслонок и работе двигателя на режимах отличных от переходных режимов, дополнительное обогащение топливовоздушной смеси не требуется.
    При снятии нагрузки мембрана возвращается в исходное положение под воздействием возвратной пружины. Возникающее при этом разряжение в нагнетательной камере и нагнетательном канале приводит к закрытию клапана (3), препятствующему попаданию воздуха в систему из главного воздушного канала через распылитель,  и открытию обратного клапана (13), пропускающему топливо из поплавковой камеры в корпус ускорительного насоса. Осуществляется наполнение нагнетательной камеры топливом.
    Неисправности ускорительного насоса приводят к перебоям в работе двигателя (провалам) при открывании дроссельной заслонки.
    Удостовериться в правильности диагноза, поставленного ускорительному насосу можно, понаблюдав за струёй топлива, вытекающего из носка распылителя. Операция выполняется на неработающем и, желательно, непрогретом двигателе. Заслонки открываются вручную. Струя топлива из распылителя должна быть ровной и мощной, не должна распыляться, искривляться, задевать за стенки смесительной камеры, дроссельную заслонку и другие детали карбюратора, быть слишком «хилой» и короткой по времени (меньше 1,5 – 2 секунд).
    Основными причинами недостаточной производительности насоса (короткая и маломощная струя из распылителя) может быть потеря герметичности диафрагмы или нагнетательного поршня (если речь идёт о насосе плунжерного типа), заедание в открытом положении (зависание) обратного клапана, засорение нагнетательного канала и/или носка распылителя, неправильная регулировка производительности насоса.
    Причиной искривления струи топлива бывает засорение или износ выходного отверстия носка распылителя.
    Распыление струи происходит по причине попадания воздуха в нагнетательную камеру, например, из-за потери герметичности одноимённого клапана.
    Обслуживание ускорительного насоса рекомендуют начинать с демонтажа распылителя. Каналы продувают сжатым воздухом. Отверстие носка распылителя прочищают тонкой медной проволочкой. Проверяют свободное перемещение шарикового клапана в держателе носка распылителя (потрясите над ухом). Демонтаж мембраны/поршня насоса следует проводить в случае, если Вы уверены в её/его неисправности. Мембрана, также выполняет функцию уплотняющей прокладки между корпусом и крышкой насоса, в процессе эксплуатации «пригорает» к привалочным плоскостям и, при разборке насоса легко может быть повреждена. 

    Устройство системы пуска и прогрева обеспечивает надёжный запуск холодного двигателя и его работу в режиме ускоренного прогрева. После достижения двигателем рабочей температуры система выключается из работы.
    Характер протекания процессов при запуске двигателя и во время его прогрева имеет ряд особенностей, таких как:

    • Невысокая частота вращения коленчатого вала (часто, меньше 100 оборотов в минуту), что обуславливает и невысокую скорость потока воздуха через диффузоры (в 8 – 10 раз меньше, чем на оборотах холостого хода);
    • Плохая испаряемость бензина в условиях низких температур. В смесеобразовании участвуют только лёгкие фракции топлива, составляющая которых от общего количества может не превышать 5%. Большая часть топлива в виде капель и плёнки стекает по стенкам цилиндров и при такте выпуска выбрасывается в атмосферу. Образующаяся топливная смесь не способна к воспламенению от электрической искры, так как сильно обеднена.

    Для надёжного запуска двигателя и для работы двигателя в режиме прогрева на повышенной частоте вращения КВ смесь должна иметь обогащённый состав (? < 1). Для этого в цилиндры двигателя должно поступать больше топлива, что достигается прикрытием (или полным закрытием) воздушной заслонки карбюратора. В общем виде пусковая система представляет собой воздушную заслонку с приводом.
    По типу привода воздушной заслонки пусковые устройства можно условно разделить на четыре типа: с механическим ручным приводом, полуавтоматизированным механическим приводом, полностью автоматизированным механическим приводом и электроприводом с управлением от ЭБУ. Так же находят применение и специальные пусковые карбюраторы.
    Механическое пусковое устройство с ручным приводом (рис. 1.14) имеет воздушную заслонку (4) эксцентрично установленную на оси на входе в главный воздушный канал карбюратора. Заслонка снабжена тарельчатым клапаном (1) с пружиной (2) и кинематически связана с дроссельной заслонкой (8) с помощью рычага (5), тяги (6), двухплечевого рычага (7) и рычага дроссельной заслонки (9), в свою очередь, связанной с педалью управления заслонкой (педалью «газа»).
    Работа. Для должного обогащения горючей смеси при запуске двигателя, воздушную заслонку закрывают. Разрежение в диффузорах карбюратора при закрытой заслонке многократно возрастает и в смесительную камеру поступает большее количество топлива из тех систем карбюратора, чьи распылители оказываются в зоне низкого давления (т.е., под заслонкой).  После запуска двигателя обороты КВ резко возрастают, что приводит к ещё большему росту разрежения и дальнейшему увеличению подачи топлива. Чрезмерному переобогащению смеси препятствует открывающийся тарельчатый клапан (1), перепускающий в камеру необходимый воздух.  Чем выше разрежение, тем сильнее открывается клапан, тем больше воздуха поступает в двигатель. По мере прогрева двигателя водитель вручную приоткрывает воздушную заслонку (4), тем самым регулируя обороты КВ в режиме прогрева. Когда температура охлаждающей жидкости достигает рабочей температуры, заслонку открывают полностью.
    Рассмотренную систему можно встретить на карбюраторах, выпускаемых до 80-х годов прошлого столетия.
    Пусковое устройство с полуавтоматизированным механическим приводом обеспечивает лучшие пусковые характеристики двигателя по сравнению с конструкцией, описанной ранее. Один из вариантов рассматриваемой конструкции устройства показан на рисунке 1.15. В качестве исполнительного механизма в таких устройствах применяют диафрагменный механизм, приоткрывающий  воздушную заслонку на определённый угол после запуска двигателя. Пусковое устройство имеет воздушную заслонку (1), дроссельную заслонку (2) и диафрагменный механизм, состоящий из корпуса и крышки корпуса. Между корпусом и крышкой закреплена диафрагма (6), которая делит внутреннюю полость корпуса устройства на две части (полости) – подмембранную и надмембранную. Диафрагма нагружена пружиной (7), которая опирается на тарелку мембраны и кинематически, через шток (5), тягу (10) и рычаг, связана с воздушной заслонкой (1). В крышку корпуса ввёрнут винт (8), доступ к которому закрыт резьбовой заглушкой. Надмембранная полость воздушным каналом, через воздушный жиклёр (9) соединяется с задроссельном пространством главного воздушного канала карбюратора. Воздушная заслонка управляется водителем при помощи тросового привода и трёхплечевого рычага (3), одним плечом кинематически связанного, через телескопическую тягу (4) с воздушной заслонкой, а другим плечом, через тягу (11) и рычаг (12), с дроссельной заслонкой. На третьем плече рычага (3) действует тросовый привод. При полностью закрытой воздушной заслонки рычаги привода обеспечивают приоткрытие дроссельной заслонки на заданную величину «Б».
    Работа.  При запуске холодного двигателя водитель полностью закрывает воздушную заслонку, потянув кнопку тросового привода (на рисунке не показана). При этом, как показано на рисунке 1.15, тяга (10) занимает крайнее положение в пазе штока (5) диафрагменного устройства. После запуска двигателя обороты коленчатого вала резко возрастают и разрежение в задроссельном пространстве смесительной камеры карбюратора увеличивается. Разрежение по воздушному каналу  достигает надмембранной полости диафрагменного устройства, воздействует на мембрану и прогибает её. Величина хода мембраны будет зависеть от степени разрежение в задроссельном пространстве. Предельный ход мембраны ограничивается винтом (8). Изгибаясь, мембрана, через шток (5), тягу (10) и рычаг заслонки, воздействует на воздушную заслонку (1), приоткрывая её. В смесительную камеру поступает воздух, препятствующий чрезмерному обогащению горючей смеси. Количество поступающего в карбюратор воздуха зависит от: 1) величины открытия воздушной заслонки; 2) хода мембраны диафрагменного устройства и 3) пропорционально величине разрежения во впускном коллекторе под дроссельной заслонкой, что, в свою очередь, зависит от оборотов КВ. Если после запуска двигателя обороты коленчатого вала остаются слишком высокими, то водитель уменьшает их, вручную приоткрывая воздушную заслонку на необходимую величину.
    Неисправности и регулировки. Исправное и правильно отрегулированное устройство обеспечивает надёжный запуск двигателя и его устойчивую работу на повышенных оборотах коленчатого вала во время прогрева. Для двигателей, оборудованных рассматриваемой системой, обороты КВ при работе в режиме прогрева регулируются водителем в ручном режиме. Как правило, сразу же после запуска двигателя, водитель приоткрывает воздушную заслонку утапливая кнопку «подсоса», до достижения двигателем минимально устойчивых оборотов (примерно, 1800 – 2200 об/мин). Сама система должна обеспечивать работу двигателя с оборотами КВ в пределах 1600 – 3200 об/мин.
    Неисправности системы пуска и прогрева приводят к тому, что холодный двигатель не желает запускаться, или же запускается, но работает крайне неустойчиво, либо останавливается.
    Причиной затруднений, возникающих при запуске двигателя, может быть неполное закрывание воздушной заслонки из-за проблемы в приводе, заедании оси заслонки и пр.
    Если двигатель пускается и тут же глохнет, или продолжает работать, но коленчатый вал двигателя не развивает номинальных оборотов, причиной может быть то, что воздушная заслонка после запуска двигателя не открывается или не приоткрывается на должный угол. Причинами тому, в свою очередь, может быть:

    • Негерметичность мембраны диафрагменного устройства;
    • Проблемы в приводе, заедание оси заслонки, задевание заслонкой за стенки смесительной камеры и пр.
    • Засорение воздушного канала;
    • Неправильная регулировка системы, и др.

    Неисправности привода диагностируются визуально. Для проверки целостности мембраны диафрагменного устройства демонтируется крышка корпуса. Воздушный канал продувается сжатым воздухом, а при необходимости прочищается тонкой медной проволокой или леской.
    Регулировки устройства проводятся при условии отсутствия перечисленных неисправностей. Двигатель прогревают и полностью закрывают воздушную заслонку. Вращая винт (8) добиваются необходимых оборотов коленчатого вала (регламентируются производителем).
    Пусковое устройство с полностью автоматизированным механическим приводом показано на рисунке 1.16. Устройство имеет в своём составе термосиловой элемент (12) с твёрдым наполнением или биметаллической спиральной пружиной, размещённый в корпусе (10). Термосиловой элемент омывается охлаждающей жидкостью. Шток (8) термосилового элемента через рычаги (5) и (6) кинематически связан с воздушной заслонкой (4). После запуска двигателя воздушная заслонка приоткрывается диафрагменным устройством, чем обеспечивается дополнительная подача воздуха в смесительную камеру карбюратора. По мере прогрева двигателя, охлаждающая жидкость нагревает термосиловой элемент. В результате расширения наполнителя термосилового элемента (или деформации спиральной биметаллической пружины), шток (8) перемещается и, преодолевая усилие пружины (9) через рычаги (5) и (6) воздействует на воздушную заслонку, приоткрывая её. Когда температура двигателя достигнет рабочего значения, заслонка откроется полностью.
    Пусковое устройство с электроприводом.
    Управление воздушной заслонкой (или золотником, регулирующим сечение воздушного канала) в таких системах осуществляется шаговым электродвигателем посредством сигнала, поступающего с электронного блока управления (ЭБУ). С ростом температуры охлаждающей жидкости на определённое значение, ЭБУ приоткрывает заслонку на заданный угол. Когда температура двигателя достигнет рабочего значения, заслонка откроется полностью. Блок управления связан электрической цепью с источником питания, с электродвигателем, управляющим заслонкой и с датчиком температуры охлаждающей жидкости. Также, система может включать в себя датчик положения дроссельной заслонки и датчики положения и скорости вращения коленчатого вала, а в карбюраторных системах с обратной связью – кислородный датчик (лямбда-зонд).

    Система вентиляции картераобеспечивает рециркуляцию картерных газов в цилиндры двигателя, где происходит их последующее дожигание. В атмосферу картерные газы отводятся через систему выпуска совместно с отработавшими газами.
    Необходимость вентиляции картера обусловлена недопустимостью выброса газов в атмосферу напрямую, минуя систему выпуска, в силу их (газов) сильной токсичности.
    Побочным отрицательным эффектом рециркуляции является некоторое снижение мощности двигателя вследствие разбавления газами горючей смеси. К положительному побочному эффекту можно отнести снижение выбросов в атмосферу окислов азота из-за снижения температуры горючей смеси, опять же, вследствие её разбавления.
    В большой части карбюраторов отвод газов осуществляется через воздухоочиститель и специальное золотниковое устройство (рисунок 1.17). Золотниковое устройство обеспечивает регулирование количества картерных газов, поступающих во впускной трубопровод двигателя, в зависимости от разрежения в задроссельном пространстве карбюратора. Устройство имеет полость, в которой на оси (11) дроссельной заслонки (7) помещён золотник (8) с сегментной выемкой. Входная полость золотника через штуцер (3) и трубопровод (6) сообщается с картером двигателя, а нижняя полость, через жиклёр (9), соединяется с задроссельном пространством карбюратора.
    Работа. При закрытой заслонке картерные газы по гибкому трубопроводу (6), через штуцер (3) и жиклёр (10) золотника (8) поступают в задроссельное пространство. С открытием дроссельной заслонки золотник поворачивается на оси (11) и приоткрывает большее отверстие, через которое, картерные газы начинают подсасываться более интенсивно. Когда заслонки открываются полностью, разрежение за ними падает, и расход газов через золотниковое устройство уменьшается. В тоже время, увеличивается поток картерных газов непосредственно через воздухоочиститель.

    Пневмопривод дроссельной заслонки вторичной камеры.
    Механизм привода дроссельных заслонок двухкамерных и многокамерных карбюраторов устроен таким образом, что открытие заслонок происходит последовательно. То есть,  при нажатии на педаль управления дроссельными заслонками, сначала открывается дроссель первичной камеры и, после того, как он будет открыт примерно на 1/3 своего хода, начинает открываться дроссельная заслонка вторичной камеры. Полностью обе камеры будут открыты одновременно.
    В конструкциях двухкамерных карбюраторов, где применяется пневмопривод, открытие заслонки второй камеры произойдёт при одновременном выполнении двух условий: 1) первичная камера открыта на 1/3 своего хода; 2) в диффузорах смесительных камер имеется разрежение, достаточное для срабатывания пневмопривода.
    Механизм пневмопривода (рисунок 1.18) представляет собой диафрагменный механизм, состоящий из корпуса (3) с крышкой (4), присоединяемой к корпусу винтами. Между корпусом и крышкой зажимается диафрагма (2) нагруженная пружиной (5) и через шток (16) жёстко связанная с рычагом привода дроссельной заслонки (15). В корпусе и крышке выполнен воздушный канал (17), соединяющий наддиафрагменную полость (6) с диффузорами смесительных камер карбюратора. В диффузоры запрессованы жиклёры (9).
    Работа. При увеличении нагрузки разрежение около жиклёров (9) возрастает и по каналу (17) передаётся в наддиафрагменную камеру (6). Под действием разрежения диафрагма (2) деформируется, преодолевая усилие пружины (5), и через шток (16) поворачивает рычаг (15).
    Дроссельная заслонка вторичной камеры остаётся закрытой до тех пор, пока выступ рычага (14) упирается в штифт (12) рычага (10), установленного на оси дросселя первичной камеры. При открывании дроссельной заслонки первичной камеры на величину большую 1/3 величины полного хода, рычаг (10) освобождает рычаг (14) и дроссельная заслонка вторичной камеры приоткрывается на величину, которая зависит от степени свободы рычага (14) и хода штока (16) диафрагмы (2).
    Неисправности и регулировки. К типичным неисправностям систем пневмопривода можно отнести:

    • Неисправности в приводе дроссельных заслонок;
    • Разрыв или потеря эластичности диафрагмы.

    Также возможна поломка пружины диафрагмы, засоряются каналы и жиклёры, рвутся уплотнительные прокладки.
    Названные неисправности пневмопривода являются частой причиной ухудшения динамики разгона автомобиля вследствие затягивания открытия дроссельной заслонки.
    Проверку правильности работы пневмопривода можно выполнить следующим образом:
    1). Вручную перемещают шток (16) вверх до упора, при этом, дроссельная заслонка вторичной камеры не должна открываться. Не отпуская шток (16) поворачиваем рычаг (10) до его соприкосновения с выступом (8) рычага и затем далее, до упора. С поворотом рычага (10), за счёт пружины (13), должна открываться дроссельная заслонка вторичной камеры. При полностью открытой заслонки первой камеры и полностью утопленном штоке пневмопривода, дроссельная заслонка вторичной камеры должна быть полностью открыта.
    Если заслонка второй камеры при названных условиях оказывается открытой не полностью, уменьшают длину штока (16), вворачивая его в головку диафрагмы, предварительно ослабив контргайку.
    2). Продолжая удерживать шток (16) медленно отпускаем рычаг (10). Дроссельные заслонки закрываются. Сначала полностью должна закрыться дроссельная заслонка вторичной камеры, а затем первичной камеры. При этом, до полного закрытия первичной камеры, между рычагом (14) и  штифтом (12) должен сохраняться контакт.

    Прочие системы карбюратора.
    На части карбюраторных двигателей грузовых автомобилей устанавливают ограничители разрежения (система впуска дополнительного воздуха во впускной коллектор). Система предназначена для устранения хлопков в выпускной системе при работе двигателя в режиме принудительного холостого хода и может являться ограничителем оборотов коленчатого вала. Принципиальная схема ограничителя разрежение показана на рисунке 1.19.
    Схема состоит из электронного блока управления (2), вакуумного выключателя (12) и нормально закрытых электромагнитных клапанов (3) и (5), объединённых в единый блок, который крепится непосредственно на впускном трубопроводе (8) двигателя (9).
    ЭБУ (2) осуществляет управление клапанами в зависимости от сигналов, поступающих от катушки зажигания (1) и вакуумного выключателя (12).
    Вакуумный выключатель состоит из корпуса (12) и крышки (10) с двумя электрическими выводами,  один из которых соединён с «массой», а другой с блоком управления (2). Внутри корпуса выключателя имеется диафрагма (11) с контактной пластиной и пружиной, разделяющая внутренний объём на две части: вакуумную и электрическую. Пружина нагружает диафрагму и прижимает контактную пластину к электрическим выводам крышки. Жёсткость пружины контролируется регулировочным винтом (13). Вакуумная полость выключателя через воздушный патрубок соединяется с впускным коллектором. 
    Блок клапанов воздуховодом (4) соединяется с корпусом воздухоочистителя двигателя. В выключенном состоянии запорные элементы клапанов (6) и (15), прижимаясь к сёдлам (14) и (7) перекрывают доступ воздуха из воздухоочистителя во впускной тракт двигателя.
    Работа. Нормальное состояние контактов вакуумного выключателя – замкнутое. Нормальное положение запорных элементов электромагнитных клапанов – закрытое. Во впускной тракт двигателя дополнительный воздух начнёт поступать при одновременном выполнении двух условий: 1) обороты КВ, и 2) разрежение во впускном коллекторе, выше некоторой заданной величины.
    Сигнал о скорости вращения КВ поступает в ЭБУ с катушки зажигания в виде электрических импульсов, частота которых прямо пропорционально оборотам КВ.
    Разрежение во впускном коллекторе через вакуумную полость вакуумного выключателя (12) воздействует на его диафрагму.
    При достижении частоты импульсов определённого значения ЭБУ  подаёт управляющий сигнал (напряжение 12 вольт) на обмотку электромагнитных клапанов. Если величина разряжения не достигла конструктивно заданного значения, обмотка клапанов шунтируется замкнутыми на «массу» контактами крышки вакуумного выключателя (12). Контакты разомкнутся, если разрежение во впускном коллекторе и вакуумной полости выключателя будет достаточным для преодоления диафрагмой усилия прижимной пружины. В этом случае, контактная пластина (10) размыкает контакты, и напряжение поступает на обмотку клапанов (3) и (5). Запирающие элементы открывают подачу воздуха из воздухоочистителя во впускной трубопровод. Разряжение снижается, обороты КВ падают, клапаны обесточиваются и закрываются.

    Система рециркуляции отработавших газов (рисунок 1.20) обеспечивает снижение содержания окислов азота в выхлопе за счёт добавления (перепускания) во впускной трубопровод газов из выпускного коллектора.
    Система включает в себя термовакуумный выключатель (12), установленный в рубашку охлаждения впускного коллектора (11), клапана рециркуляции (10), соединительных шлангов и трубки возврата отработавших газов (8).
    Работа. На холодном двигателе, т.е. когда температура охлаждающей жидкости меньше 50 градусов по Цельсию, термовакуумный выключатель закрыт и разъединяет вакуумную полость клапана рециркуляции с главным воздушным каналом карбюратора. Система рециркуляции не работает.
    При достижении двигателем температуры охлаждающей жидкости 50 градусов по Цельсию, выключатель открывается, и разрежение поступает в корпус клапана рециркуляции. Если разрежение достаточно для преодоления усилия прижимной пружины диафрагмы клапана, клапан рециркуляции открывается и соединяет впускной и выпускной трубопроводы. Отработавшие газы, за счёт разрежение  во впускном трубопроводе поступают на вход двигателя. Количество рециркулируемых газов пропорционально величине разрежения.
    Неисправности системы рециркуляции сказываются исключительно на экологических характеристиках двигателя и выявляются, как правило, газоанализатором при проверке отработавших газов на токсичность при очередном ТО.
    К типичным неисправностям можно отнести неисправность термовакуумного выключателя и потерю герметичности диафрагмы рециркуляционного клапана. 

    1.4. Настройки карбюратора.

    Индивидуальные настройки карбюратора проводятся с целью восстановить заданные заводом изготовителем рабочие характеристики, утраченные по каким-либо причинам (например, после ремонта) или для придания особых характеристик двигателю (мощностных или экономичных), отвечающих заданным целям.
    Настройки проводятся на специальном стенде, позволяющем изменять и контролировать расход воздуха через диффузоры карбюратора в целом и жиклёры в частности.
    Настройка карбюратора осуществляется с помощью настроечных винтов, путём подбора пар жиклёров (воздушного и эмульсионного) и некоторыми другими мероприятиями. После выполнения работ настроечные винты должны быть застопорены (законтрены) и опломбированы любым доступным способом, а там, где это предусмотрено, закрыты заглушками.

    1.5. Управление составом смеси в карбюраторных системах питания.

    Ужесточение норм токсичности, произошедшее во второй половине прошлого века, привело к утрате карбюратором монопольного положения в ряду приборов приготавливающих и дозирующих топливо и заставило конструкторов искать пути адаптации карбюраторных систем к современным экологическим требованиям, предъявляемым к автомобилям.
    На рисунке 1.21 показан фрагмент карбюратора с электронной системой управления подачей топлива в главную дозирующую систему. Система имеет исполнительный элемент - соленоид (1) с обмоткой и сердечником и подпружиненную дозирующую иглу (4) конической формы с упорной магнитной пластиной, которая перемещается между винтами-упорами (2 и 10). Соленоид управляется электронным блоком (ЭБУ) и датчиками системы управления двигателем (СУД). В зависимости от конструкции системы число датчиков может быть разным. Принципиальная схема СУД показана на рисунке 1.22.
    Работа. В зависимости от режима работы двигателя, контролируемой датчиками, на обмотку соленоида от ЭБУ поступает сигнал в виде импульсов различной скважности. Скважностью называют отношение времени действия сигнала к времени периода повторения. Осциллограмма сигнала имеет прямоугольную форму (рис. 1.24) и постоянную частоту, величина которой зависит от конструкции системы и лежит в пределах от 10 до 100 Герц. Если скважность импульсов близка к 50% дозирующая игла (4) занимает некоторое среднее положение между винтом-упором (10) «богатой смеси» и винтом-упором (2) «бедной смеси». При увеличении скважности сигнала (больше 50%) среднее значение тока соленоида увеличивается, что приводит к поднятию иглы, открыванию отверстия топливного жиклёра (6) и обогащению смеси. При уменьшении скважности сигнала (меньше 50%) среднее значение тока на обмотке уменьшается, игла опускается и смесь обедняется. Аналогичным образом регулируется топливоподача и обороты КВ в режиме ХХ, а также при запуске и прогреве двигателя. На карбюраторе может устанавливаться несколько исполнительных элементов (соленоидов, клапанов, актюаторов и пр.), каждый из которых отвечает за свой  режим или «участок» работы.
    На рисунке 1.23 представлена схема карбюратора «Экотроник», в котором реализован ещё один, несколько отличный от ранее рассмотренной схемы, принцип коррекции состава горючей смеси и оборотов КВ.
    Составом смеси управляют с помощью воздушной заслонки. Прикрытие заслонки приводит к обогащению смеси, а открытие – к обеднению. Управление заслонкой осуществляется устройством, представляющим собой совокупность воздушных и топливных каналов и жиклёров. В зависимости от условий работы двигателя, разность давления (разряжения) в каналах приводит к перемещению подпружиненного штока, воздействующего на воздушную заслонку и, одновременно, открывающего (прикрывающего) пропускное отверстие главного воздушного жиклёра.
    Обороты КВ при работе двигателя на ХХ или в режиме прогрева, корректируют при помощи дроссельной заслонки. Заслонка управляется электропневматическим механизмом (сервоустройством), имеющим в своём составе  корпус (9) со штоком (5) и мембраной, вакуумный и атмосферный электроклапаны (6 и 8) и датчик (7) положения штока пневмопривода. В зависимости от режима работы двигателя и нагрузки актюаторы и механизм пневмопривода корректируют степень открытия заслонки. Актюаторы и электрические клапаны приводятся в действие от электронного блока управления с помощью датчиков «обратной связи» (лямбда-зонд, ДНО, ДУИ и др.).

    Глава 2. СИСТЕМЫ ВПРЫСКА БЕНЗИНА

    История развития. Впрыск бензина, как топливная система ДВС, начал применяться более 100 лет назад (с 1898 г.) газомоторной фабрикой Дойтц, которая изготавливала бензиновые плунжерные насосы для двигателей. В силу своих конструктивных особенностей и технологических сложностей в изготовлении, впрыск не смог стать конкурентоспособным карбюраторным системам питания, был вытеснен с рынка и на время подзабыт.
    С 1912 года фирма Бош вернулась к идее подачи бензина в двигатель под давлением через форсунку, но уже применительно к авиационным моторам. Имеющиеся недостатки карбюраторных систем питания авиационных двигателей, склонность карбюратора к обледенению на больших высотах и его пожароопасность, заставила вести разработки именно в этом направлении. Спустя 25 лет, в 1937 году, фирмой Бош был запущен в серийное производство первый авиационный мотор с системой впрыска бензина. Можно говорить о том, что 1937 год положил начало «эры» систем впрыска бензина.
    В 1951 году система непосредственного впрыска Бош была установлена серийно на автомобиле и, через непродолжительное время, данной системой стал компоноваться легендарный спортивный автомобиль 300SL фирмы Даймлер-Бенц. Последующие два десятилетия система постепенно заполняла свою нишу в производстве и активно совершенствовалась. Прорыв произошёл в 1967 году, когда появилась первая электронная система подачи топлива D – Jetronic, управляемая давлением во впускном трубопроводе. В 1973 году «увидела свет» система L – Jetronic с подсистемой измерения количества воздуха, поступающего во впускной трубопровод и система  K – Jetronic, также с подсистемой измерения количества воздуха и гидромеханическим управлением. 1979 год ознаменовался внедрением в систему подачи топлива L – Jetronic первого микропроцессора Motronic, связавшего её с электронной системой зажигания. В 1982 году система K – Jetronic была модифицирована и дополнена лямбда – зондом и электронным блоком управления. Система получила имя KE – Jetronic. В 1983 году на недорогих автомобилях оборудованных двигателями небольшого объёма стала применяться система одноточечного (центрального) впрыска Mono – Jetronic. Впоследствии система нашла применение и на части двухрядных, многоцилиндровых V – образных двигателях большого объёма, где на каждый ряд цилиндров устанавливался свой модуль центрального впрыска бензина (по аналогии с многокарбюраторными двигателями).
    В настоящее время система впрыска бензина, во многом благодаря своей «дружелюбности» к электронным системам управления, взяла реванш над карбюраторными системами питания за монополию 20 века, практически полностью потеснив их с рынка. Спираль технического прогресса ушла на следующий эволюционный виток.

    2.1. Системы распределённого и центрального впрыска бензина, непосредственный впрыск топлива.

    В сочетании с системами управления, в первую очередь электронными, системы впрыска бензина наилучшим образом обеспечивают соответствие современным требованиям, предъявляемым к двигателю, что позволяет им, на сегодняшнем этапе технического развития, успешно «конкурировать» с карбюраторными и традиционными газобаллонными системами питания.
    Следует различать топливные системы распределённого и центрального впрыска.
    Схема распределённого (многоточечного) впрыска показана на рисунке 2.1. Схема центрального (одноточечного) впрыска показана на рисунке 2.2.

    2.1.1. Системы распределённого впрыска бензина (многоточечный впрыск).

    В данной системе впрыска каждый цилиндр имеет собственную форсунку, подающую топливо во впускной трубопровод на впускной клапан, либо, непосредственно в камеру сгорания двигателя (непосредственный впрыск топлива). Дроссельная заслонка во всех таких системах дозирует только воздух. Подача топлива форсунками может быть дискретной или постоянной.
    При дискретной (цикловой) подаче топлива форсунка (или несколько форсунок одновременно) открывается на строго определённое время один или два раза за рабочий цикл конкретного цилиндра двигателя. Разновидностью дискретного впрыска является фазированный впрыск, когда открытие форсунки синхронизировано с работой впускных клапанов соответствующего цилиндра.
    При постоянной подаче топлива форсунка открыта всегда, когда работает двигатель, а давление топлива достаточно для срабатывания форсунки.
    На сегодняшний день, на автомобилях разных лет выпуска, можно встретить 1) механические системы впрыска, 2) механические системы впрыска с электронным управлением (электромеханические системы) и 3) полностью электрифицированные системы впрыска с электронными блоками управления (ЭБУ) подачей топлива и зажиганием.
    Механические и электромеханические системы впрыска имели широкое развитие до начала 80-х годов прошлого столетия. Они были разработаны и выпускались фирмой BOSCH. Системы устанавливались на автомобили MERCEDES-BENZ, BMW, AUDI, VOLKSWAGEN, VOLVO, ROLLS-ROYCE и др. и, в том или ином виде, применяются по настоящее время. Базовой моделью механических систем является система K – Jetronic. Система показана на рисунке ___.  Электромеханическая система KE – Jetronic показана на рисунке ___. Система впрыска бензина L – Jetronic с полностью электронным управлением подачей топлива и зажиганием, приведена на рисунке ___. Система Motronic М – 5 рассматривается рисунком ____.

    I. Устройство и работа.

    Упрощённо работу системы можно представить следующим образом:
    Электрический топливный насос осуществляет прокачку топлива под давлением от топливного бака к форсункам по нагнетательной магистрали и обратно, по сливной магистрали. Рабочее давление в системе на заданном уровне поддерживается регулятором давления. Открытие механических форсунок происходит под давлением топлива. Открытием электрических форсунок управляет ЭБУ. Форсунки, устанавливаются напротив впускных клапанов в специальных углублениях, выполненных в теле впускного трубопровода, и впрыскивают топливо во впускной коллектор двигателя за/под дроссельную заслонку. Количество впрыскиваемого топлива, пропорционально количеству воздуха, поступающего в коллектор через воздухоочиститель, дроссельную заслонку и расходомер воздуха. Образовавшаяся топливовоздушная смесь, при открытии впускного клапана, засасывается в цилиндры двигателя, где сгорает.
    Управление качеством смеси в рассматриваемой системе осуществляется за счёт уменьшения/увеличения подачи топлива через форсунки.
    Система состоит из нескольких подсистем, каждая из которых отвечает за свой «участок» работы.

    1. Подсистема подачи и распределения топлива.

    Подсистема обеспечивает подачу топлива в цилиндры в количестве, необходимом для работы двигателя в заданном режиме. Топливом происходит охлаждение деталей топливной системы.
    Топливный насос относится к исполнительным элементам системы и обеспечивает подачу топлива к форсункам и циркуляцию топлива в системе. Насос имеет в своём составе рабочую (насосную) часть и электродвигатель, помещённые в общий корпус, закрытый крышкой. В крышке находятся контакты подключения в электрическую сеть автомобиля и нагнетательный штуцер с обратным клапаном. В крышку может встраиваться помехоподавительный резистор. Электродвигатель щёточного типа, омывается топливом. Насос может быть встроен в топливный бак (насос погружного типа), или располагаться снаружи на топливной магистрали (насос магистрального типа). Насосы погружного типа, как правило, изготавливаются в одном блоке с датчиком уровня топлива и завихрителем, служащим для отделения от топлива пузырьков воздуха (пара) в сливном трубопроводе. В блок может быть включён насос подкачки, подающий топливо к основному насосу. Производительность топливного насоса (до 2 л/мин.) с избытком перекрывает потребность двигателя в топливе на любом режиме работы. Это необходимо для поддержания необходимого давления в системе, в том числе, при предельном износе рабочей (насосной) части насоса. Электродвигатель насоса соединяется в электрическую цепь (рис. ____) через реле. Реле обеспечивает включение и функционирование насоса только при одновременном выполнении двух требований: 1) включено зажигание и 2) коленчатый вал двигателя вращается. При несоблюдении хотя бы одного из требований насос работать не будет. В электрической схеме включения насоса также может присутствовать гравитационный датчик («датчик удара»), размыкающий цепь насоса при ударе автомобиля о препятствие. Рассмотренная схема является мерой безопасности, предотвращающей негативное развитие ситуации (например, пожар) при разгерметизации топливного бака в результате аварии. В полностью герметичной системе взрывоопасная смесь не образуется из-за ничтожно низкого содержания кислорода.
    В зависимости от требований, предъявляемых к системе, применяются роликовые, шестерёнчатые и лопастные насосы (рис ___).
    Роликовые насосы и шестерёнчатые насосы с внутренним зацеплением зубьев шестерён относятся к классу объёмных насосов, принцип действия которых основан на изменении объёма рабочих полостей насоса – всасывающей и нагнетательной. Роликовые насосы способны развивать давление в системе до 6,5 атм. (650 кПа), шестерёнчатые – до 4 атм. (400 кПа).
    Ротор (__) роликового насоса расположен на оси (__) эксцентрично и при вращении, движется вдоль внутренней стенки корпуса с максимальным от неё удалением в зоне всасывающей полости, и с минимальным от неё удалением (т.е., с максимальным приближением) в зоне нагнетательной полости. За счёт увеличения рабочего пространства в зоне всасывающего канала топливо поступает (всасывается) внутрь насоса и переносится в пазах ротора к нагнетательной полости. Ролики ротора (__), под воздействием центробежных сил и топливного давления, выходят из пазов и прижимаются к поверхности статора, выполняя функцию подшипника качения. В зоне нагнетательной полости ротор максимально приближается к стенке статора, ролики ротора  утапливаются в паз и выдавливают из него топливо. Вследствие уменьшения рабочего пространства в нагнетательной полости создаётся давление, за счёт которого топливо выталкивается из насоса через выходное отверстие в топливную магистраль.
    Аналогичным образом работает топливный насос шестерёнчатого типа, с той лишь разницей, что топливо из всасывающей полости в нагнетательную полость переносится между зубьев шестерён.
    Лопастные насосы переносят топливо между лопастями турбинки. Находят применение лопастные насосы двух основных типов (конструкций) -  периферийные насосы и насосы с боковым каналом. Первые отличаются от вторых большим числом лопаток, формой турбины и наличием, радиальных (распределённых по окружности) выпускных отверстий. Периферийные насосы  развивают давление до 3 атм. (300 кПа). Лопастные насосы с боковым выпускным каналом создают давление до 1 атм. (100 кПа) и применяются в системах с моно впрыском, а также в качестве подкачивающего насоса в системах с магистральным насосом и как первая ступень в системах с двухступенчатым погружным насосом на автомобилях, склонных к проблемам при запуске горячего двигателя. По сравнению с роликовыми и шестерёнчатыми насосами лопастные насосы имеют пониженный уровень шума и ровную, почти без пульсаций, струю топлива на выходе. 

    Аккумулятор топлива (рис. ___) предназначен для поддержания остаточного давления в топливной системе после выключения двигателя. Наличие остаточного давления предотвращает вскипание топлива и образование воздушных пробок в топливопроводах вследствие перегрева, упрощает запуск горячего двигателя.
    Прибор представляет собой элементарный мембранный гидроаккумулятор в корпусе которого установлена диафрагма, нагруженная пружиной. Диафрагма делит корпус на две полости, верхнюю – где размещается пружина, и накопительную - в которую поступает топливо из нижней, третьей, части корпуса аккумулятора, отделённой от накопительной полости перегородкой со встроенным клапаном пластинчатого типа. В нижнюю полость топливо поступает через входной штуцер из топливной магистрали.
    При работающем двигателе, поступающее в корпус аккумулятора топливо воздействует на мембрану и прогибает её, сжимая пружину. После выключения двигателя закрываются форсунки и обратный клапан топливного насоса. Топливная система становится герметичной. Пружина аккумулятора, воздействуя через мембрану на топливо, заполняющее систему, создаёт в системе остаточное давление, величина которого будет изменяться во времени (уменьшаться) по мере остывания двигателя и топлива.
    Контрольные величины рабочего и остаточного давления в топливной системе приводятся в сервисной литературе.  

    Топливный фильтр (рис. ___) неразборный, одноразовый, имеет металлический корпус с входным и выходным штуцерами. В корпусе размещается бумажный фильтрующий элемент, имеющий пористость около 10 мкм, и мелкоячеистая фильтрующая сетка, расположенная перед выходным штуцером. Фильтрующая сетка предназначена для задержания частичек фильтровальной бумаги, которые отрываются от бумажного фильтрующего элемента в процессе эксплуатации (напомним, что давление в системе может достигать 650 кПа).
    Для правильной установки фильтра в топливную магистраль на корпусе фильтра рисуют стрелку, указывающую направление тока топлива. В случае неверной установки фильтра фильтрующая сетка окажется на входе топлива, что недопустимо.
    Периодичность замены топливного фильтра регламентируется производителем и зависит от объёма фильтра и некоторых других факторов. Средний срок службы составляет порядка 30 тыс. км.

    Дозатор-распределитель топлива системы KE – Jetronic и расходомер воздуха показаны на рисунке ___. Схема работы дозатора – распределителя приведена на рисунке ___.
    В отличие от более поздних и современных систем впрыска бензина механические и электромеханические системы с дозатором – распределителем и дисковым расходомером воздуха не располагают возможностью цикловой подачи топлива. Распыливание бензина в таких системах осуществляется непрерывно, как только давление топлива в системе превысит величину давления открытия форсунок (300 – 450 кПа).
    Дозирование топлива на режимах частичной нагрузки осуществляется следующим образом: Воздух, закачиваемый работающим двигателем, проходит через воздушный фильтр и попадает в корпус расходомера воздуха, воздействуя на напорный диск расходомера (___) и, отклоняя его. Рычаг (___) напорного диска (___) воздействует на плунжер (___) расходомера воздуха. Сверху на плунжер действует давление топлива, называемое «управляющим давлением». Величина управляющего давления может меняться (увеличиваться или уменьшаться) регулятором управляющего давления в зависимости от режима работы двигателя. Плунжер перемещается в гильзе (___), запрессованной в тело (корпус) дозатора – расходомера. В гильзе выполнены специальные, радиально расположенные щелевые отверстия, называемые «дозирующими отверстиями». Дозирующие отверстия располагаются в два уровня и через топливные каналы соединяются с дифференциальными клапанами (___), число которых равно числу цилиндров двигателя. Клапаны имеют пружину (___), жёсткость которой может быть, при необходимости, изменена вручную настроечным винтом,  и стальную мембрану (___), которая делит внутренний объём клапана на две части (полости) – верхнюю и нижнюю.  Верхняя полость дифференциального клапана через выходной канал (___) посредством топливной трубки соединяется с форсункой. Нижние полости всех клапанов соединены между собой кольцевым каналом и находятся под рабочим давлением топлива, которое поступает из топливного бака по входному каналу (___). Из рисунка ___ видно, что нижняя полость клапанов сообщается с дозирующими отверстиями нижнего уровня гильзы, а верхняя полость с дозирующими отверстиями верхнего уровня.
    При «исходном» положении плунжера (напорный диск не перемещается и его рычаг не воздействует на плунжер) мембрана дифференциального клапана рабочим давлением топлива прижата к выходному отверстию. Топливо к форсункам не поступает. По мере увеличения поступления воздуха в двигатель напорный диск расходомера отклоняется под его напором и через рычаг с роликом воздействует на плунжер. Плунжер перемещается, преодолевая регулирующее давление, и приоткрывает дозирующие отверстия верхнего уровня, тем самым, способствуя перетеканию топлива из нижней полости дифференциального клапана по телу гильзы в верхнюю полость (см. рисунок ___). Давление на мембрану в верхней полости клапана увеличивается, мембрана прогибается вниз, открывая выходное отверстие. Топливо поступает к форсунке. В случае увеличения нагрузки больше воздуха проходит через расходомер, плунжер перемещается на большую величину, больше топлива поступает в верхнюю полость дифференциального клапана и к форсунке. В случае уменьшения нагрузки давление на напорный диск снижается, и плунжер под воздействием регулирующего давления опускается вниз, выбирая образовавшийся зазор, и прикрывает дозирующие отверстия. При работе двигателя на устоявшихся режимах, между нижней и верхней полостью дифференциального клапана образуется динамическое равновесие.
    Дифференциальные клапаны обеспечивают линейную зависимость между величиной перемещения плунжера и количеством топлива, поступающего к форсункам и, как следствие, неизменность состава приготавливаемой рабочей смеси во всём диапазоне режима частичных нагрузок в независимости от степени открытия дроссельной заслонки.

    Рабочее давление в механических системах впрыска бензина поддерживается регулятором давления питания. На рисунке ___ показан регулятор, который применяется в системе K – Jetronic и его модификациях. Регулятор имеет встроенный толчковый клапан (___), управляемый поршнем. В случае повышения давления выше значения, заданного для данной конструкции, поршень (___) перемещается, преодолевая сопротивление пружины (___), открывается сливное отверстие, и излишки топлива перепускаются в топливный бак по сливному каналу (___). Давление падает, поршень возвращается в исходное состояние под воздействием возвратной пружины и перекрывает сливное отверстие.

    За величину управляющего давления отвечает регулятор управляющего давления.
    Манипулирование величиной управляющего давления, действующего на плунжер дозатора – распределителя позволяет управлять составом смеси, когда это необходимо, например, на режимах работы двигателя отличных от режима частичных нагрузок (режим пуска и прогрева холодного двигателя, режим полной мощности, переходные режимы, холостой ход). При уменьшении величины управляющего давления на плунжер и сохранении величины рабочего давления, ход плунжера увеличивается, что способствует необходимому обогащению смеси и, наоборот.
    Конструкция регулятора управляющего давления показана на рисунке ___. В корпусе регулятора размещаются две диафрагмы (___) и (___), назовём их, соответственно, верхняя и нижняя. Диафрагмы нагружены цилиндрическими пружинами. Верхняя диафрагма (___) выполняет роль клапана, соединяющего/разъединяющего каналы (___) и (___), по которым топливо перетекает в топливный бак и подаётся в канал (D) к регулятору давления питания (см. рисунок ___ и ___). Нижняя диафрагма (___) через пружину воздействует на опорную тарелку (___), которая посредством штока (___) соединена с верхней диафрагмой. Положение нижней диафрагмы определяется величиной разрежения, подводимого от двигателя по каналу (3) и атмосферным давлением, подводимым по каналу (2). На опорную тарелку (___) сверху воздействует биметаллическая пружина (___), имеющая электрическую спираль собственного подогрева. Спираль включается в сеть при работе стартера через его тяговое реле или иным способом. Корпус регулятора управляющего давления крепится на блок цилиндров таким образом, чтобы воспринимать температуру двигателя.
    Управление составом смеси происходит следующим образом.
    На холодном двигателе (t < 50° C) пластинчатая биметаллическая пружина (___) воздействует на опорную тарелку (___), преодолевает усилие цилиндрических пружин и прогибает верхнюю мембрану (___) вниз. Открытию клапана также способствует рабочее давление топлива, действующее на мембрану сверху через канал (___) и разрежение, подаваемое от впускного коллектора внутрь корпуса регулятора через канал (3) и, действующее на мембрану снизу. Каналы (___) и (___) сообщаются между собой, часть топлива перетекает в топливный бак, за счёт чего снижается управляющее давление на плунжер (___) расходомера воздуха. Это приводит к увеличению хода плунжера и, как следствие, к увеличению подачи топлива через форсунки и необходимому обогащению топливовоздушной смеси в режиме запуска и прогрева холодного двигателя. При этом, при запуске двигателя (т.е., во время работы стартера), на спираль подогрева биметаллической пластины подаётся питание. И если запуск двигателя затруднён (двигатель не пускается в течение 10 – 15 секунд), спираль нагревает пружину, пружина деформируется и разгружает тарелку. Верхняя мембрана прогибается под действием цилиндрических пружин и закрывает каналы, что способствует увеличению управляющего давления, обеднению смеси и предотвращает «заливание» свечей зажигания топливом.
    После пуска двигателя и по мере его прогревания биметаллическая пластина, нагреваясь от тепла двигателя, постепенно ослабляет нагрузку на тарелку. Верхняя мембрана прогибается вверх, преодолевая рабочее давление топлива, и прикрывает каналы. Управляющее давление постепенно возрастает, а приготавливаемая смесь обедняется до нормального или слабо обогащённого состава на полностью прогретом двигателе.
    При работе двигателя в режиме прогрева, нижняя мембрана (___) регулятора, вследствие высокого разрежения в корпусе регулятора, возникающего за счёт повышенных оборотов коленчатого вала и прикрытого дросселя, находится в верхнем положении.
    При работе прогретого двигателя на холостом ходе и частичных нагрузках нижняя мембрана также находится в верхнем положении, сжимая внутреннюю цилиндрическую пружину и препятствуя чрезмерному открытию верхнего клапана.
    С увеличением нагрузки (с открытием дроссельной заслонки и увеличением оборотов КВ) разрежение внутри корпуса регулятора падает. Сжатая цилиндрическая пружина, преодолевая атмосферное давление, действующее на нижнюю мембрану снизу через канал (2) распрямляется и разгружает тарелку с верхней мембраной – клапаном. Клапан открывается под воздействием рабочего давления топлива и сообщает каналы. Управляющее давление снижается, смесь обогащается.

    В системах впрыска L – Jetronic и её аналогах с полностью электронным управлением применяются регуляторы рабочего давления топлива мембранного типа (рис ___). Регулятор обычно монтируется на конце топливной рейки (топливного распределителя), но может располагаться и на топливопроводе.
    Количество подаваемого через форсунку топлива в рассматриваемой системе должно зависеть только от времени впрыска. Для этого разница между давлением топлива на входе в инжектор (в топливном распределителе) и давлением воздуха во впускном трубопроводе должна быть постоянной.
    Мембрана делит корпус регулятора на две части: верхнюю – воздушную, и нижнюю – топливную. Снизу на мембрану действует давление топлива, создаваемое насосом. Так как скорость вращения электродвигателя насоса всегда постоянна, то и давление, развиваемое насосом, также постоянно. Сверху на мембрану оказывают воздействие пружина и разрежение во впускном трубопроводе. Эти силы воздействия разнонаправлены и, если давление пружины постоянно, то величина разрежения изменяется в зависимости от нагрузки на двигатель.
    При низких нагрузках (например, на холостом ходе), когда расход топлива мал, обороты коленчатого вала незначительны, дроссель прикрыт, а разрежение в задроссельном пространстве велико - клапан открыт полностью под воздействием давления топлива на мембрану снизу и разрежения сверху. В этом случае большая часть топлива возвращается в топливный бак.
    При максимальных нагрузках, когда дроссельная заслонка открыта полностью - разрежение в задроссельном пространстве падает и клапан закрывается.
    При работе двигателя в режиме частичных нагрузок, клапан будет занимать промежуточные положения.
    Из анализа работы регулятора можно увидеть, что с увеличением давления в задроссельном пространстве впускного трубопровода увеличивается давление на входе в форсунку и, наоборот, с прикрытием дросселя и уменьшением давления в задроссельном пространстве также уменьшается и давление в распределителе топлива. Данная зависимость практически линейна и обеспечивает постоянную разницу рассматриваемых давлений при любом положении дроссельной заслонки, следовательно, и постоянную дозу впрыскиваемого инжектором топлива за единицу времени. Диаграмма работы регулятора давления представлена на рисунке ___

    Пульсации топлива при срабатывании инжекторов и работе топливного насоса объёмного действия могут приводить к нежелательным явлениям и появлению «лишнего» шума. Для сглаживания пульсаций и устранения их негативного влияния на систему могут применяться демпферы пульсаций давления, устройство которых практически идентично устройству регулятора давления питания. Конструкция демпфера показана на рисунке ___. В этом устройстве усилие от пружины, действующее на мембрану, тарировано относительно рабочего давления топлива. Мембрана открывается, когда давление становится чуть выше рабочего, принимая во внутрь корпуса топливо, и возвращается в исходное положение, отдавая топливо в систему, когда давление снижается.  Демпфер может располагаться как на топливопроводе, так и на топливной рельсе.

    Топливная рельса (рампа) или топливный распределитель представляет собой полую трубку круглого, квадратного или треугольного сечения с отверстиями для крепления форсунок (рис ___). Распределитель изготавливается из стали, алюминия или пластмассы и сконструирован таким образом, чтобы устранять локальные пульсации давления, возникающие при открытии и закрытии форсунок. На топливную рельсу крепится регулятор рабочего давления и, в некоторых случаях, демпфер пульсаций. В целях контроля над давлением топлива и сброса давления при обслуживании системы на рельсе может быть предусмотрен специальный клапан (клапан Шредера).

    Рабочие форсунки обеспечивают подачу и распыление топлива во впускной трубопровод двигателя. В системах впрыска K – Jetronic, KE – Jetronic и их модификациях применяются механические клапанные форсунки. Открывание форсунок происходит, как только давление топлива в системе достигнет определённого значения. Давление «начала открытия» для форсунок разных производителей и разных типов двигателей варьируют от 2,5 до 5,5 технических атмосфер. Форсунки конструируются под конкретный двигатель и предназначаются только данной модели. Помимо величины давления «начала открытия», важным показателем является давление «закрытого состояния», находясь под воздействием которого форсунка должна быть полностью герметичной (т.е., не должна пропускать топливо). Для форсунок различных конструкций величина давления «закрытого состояния» составляет примерно 2,0 – 2,5 атм. Проверяемая форсунка, находящаяся под давлением «закрытого состояния», в течение одной минуты может пропускать не более одной капли топлива. Срок службы механической форсунки достаточно большой и в среднем составляет 150 – 200 тысяч км. пробега автомобиля. Неисправная форсунка подлежит замене.
    Конструкция механической клапанной форсунки и её маркировка показана на рис. ___.
    Электромагнитные форсунки системы L – Jetronic и её аналогов с дискретным и фазированным впрыском управляются ЭБУ. Различные конструкции форсунок показаны на рис. ____.
    При подаче напряжения на обмотку соленоида форсунки, его сердечник намагничивается и притягивает якорь клапанной иглы. Игла преодолевает усилие запорной пружины, и приоткрывает выпускное отверстие. Топливо через распыливатель форсунки под давлением распрыскивается во впускной тракт двигателя. В зависимости от способа впрыска, частоты вращения коленчатого вала двигателя и степени открытия дроссельной заслонки время работы форсунки составляет 1,5 – 1,8 мс при частоте срабатывания от 3 до 125 Гц. В зависимости от сопротивления обмотки электроклапана форсунки делятся на низкоомные (1 – 7 Ом) и высокоомные (14 – 17 Ом). Типы осциллограмм форсунок разных типов показаны на рисунке ___ (А – форсунка системы распределённого типа; В и С – форсунка системы центрального впрыска; D – осциллограмма форсунки системы непосредственного впрыска снятая на режиме холостого хода)
    Способы подачи топлива форсунками приведены на рисунке ___. При выборе того или иного способа впрыскивания бензина, для того или иного типа двигателя, конструкторы исходят из стратегии недопущения образования топливных плёнок на деталях ЦПГ и достижения гомогенности (однородности) топливовоздушной смеси. Топливо должно распыляться, по возможности, как можно мельче. Это может достигаться разными способами и совокупностью способов.
    На условия распыливания топлива форсунками, в частности, влияет форма и расположение калиброванных отверстий распыливателей, а также иные конструктивные особенности инжекторов.
    При кольцевом распылении часть запорной иглы - клапана (штифт) выступает за корпус распылителя. Штифт, на своём конце имеет небольшой выступ, образующий т.н. «отрывную кромку». Когда форсунка срабатывает, вокруг штифта образуется кольцевая щель, представляющая собой выпускное калиброванное отверстие, через которое под давлением вытекает топливо. Ударяясь об отрывную кромку штифта, топливо разбивается на очень мелкие капли.
    Однодырчатый распылитель представляет собой тонкую металлическую шайбу с единственным калиброванным отверстием, через которое подаётся тонкая, компактная, практически не распылённая топливная струя.
    Многодырчатый распылитель, также представляет собой тонкую металлическую шайбу, но с большим (в зависимости от конструкции) количеством отверстий. Отверстия расположены таким образом, что при распыливании формируют конусообразный топливный факел. Отверстия могут располагаться так, что образуется два (или более) факелов топлива, каждый из которых может быть «нацелен» на «свой» впускной клапан (в многоклапанных системах).
    Форсунки впрыска с обтеканием воздухом позволяют добиваться распыления топлива практически до размера молекул. Воздух, движущийся со скоростью звука из впускной трубы, вводится в специальную щель, расположенную непосредственно у шайбы распылителя. Данная схема наилучшим образом работает на режиме холостого хода и частичных нагрузок, когда разница давлений перед дросселем и во впускном коллекторе около сопла форсунки максимально.
    Срок службы электромагнитных форсунок составляет около 100 тыс. км. К основным неисправностям форсунок можно отнести:

    • неисправность электрической части (обрыв обмотки катушки, межвитковое замыкание, замыкание обмотки на массу, ненадёжное соединение штекерного подключения и др.);
    • засорение (сетчатого фильтра, сопла, отверстий распыливателя);
    • негерметичность (клапана, уплотнительных колец, и др.)
    • износ клапана и седла

    Неисправность форсунки приводит к неравномерной работе и снижению мощности двигателя. Определить неисправную форсунку без её демонтажа с мотора можно несколькими простыми способами. Например, последовательным отключением форсунок из работы с одновременным отслеживанием баланса мощности по цилиндрам двигателя, прослушиванием работы форсунок стетоскопом, измерением сопротивления обмотки соленоида форсунки и т.п. (см. раздел «Двигатель внутреннего сгорания», глава 5, «Введение в диагностику»).
    Засорение фильтра, сопла и отверстий распыливателя приводит к перебоям в работе цилиндра. Неисправности форсунки определяются визуально по наличию загрязнения или, например, при проливке форсунки на установке по очистке, по изменению формы струи топлива, её искривлению или распылению. Засорение форсунок устраняется их промывкой специальной жидкостью (сольвентом и т.п.) на промывочных установках.
    Неисправные форсунки подлежат замене.

    Пусковые электромагнитные форсунки применяются повсеместно в механических и электромеханических системах впрыска бензина, а также в ранних версиях систем L – Jetronic с датчиком – распределителем зажигания. С внедрением системы управления двигателем Motronic надобность в применении пусковой форсунки отпала, так как её функции взяли на себя электромагнитные рабочие форсунки. Конструкция пусковой форсунки практически ничем не отличается от рабочей форсунки, но угол конуса распыливания много больше – 50 - 80°, против 10 - 50°, у рабочих. Форсунка устанавливается на впускном коллекторе за дроссельной заслонкой и служит для обеспечения пуска холодного двигателя и его работы в режиме прогрева. Для управления пусковой форсункой используется термореле.

    Термореле управляет пусковой форсункой в зависимости от температуры двигателя и продолжительности времени пуска. Устройство термореле показано на рис. ___. Электрические схемы подключения термореле и пусковой форсунки приведены на рис. ___. Корпус (___) термореле на резьбе устанавливается в рубашку охлаждения двигателя. В корпусе располагается контактная группа (1) из биметаллической пластины (___) (вывод G) и электрической спирали подогрева биметаллической пластины (___) (вывод W). Нормальное состояние контактов (5) – замкнутое. Концы обмотки спирали подключены к клеммам источника тока.  Вывод «W» соединяется с клеммой «+» АКБ через клемму «50» реле стартера или через клемму т.н. «послестартового» реле. В первом случае подогрев работает только при пуске двигателя, во втором случае, также при работе двигателя в режиме прогрева, до достижения двигателем заданной температуры. Другой конец спирали подогрева соединяется с клеммой «минус» АКБ через «массу».
    При пуске двигателя, когда работает стартер, ток от клеммы «50» реле стартера протекает через спираль подогрева (___) и замкнутые контакты (5) контактной группы на обмотку катушки пусковой форсунки. Форсунка открывается и работает до тех пор, пока не выключится стартер или спираль подогрева не нагреет биметаллическую пластину настолько, что та деформируется и размыкаются контакты реле. В обоих случаях напряжение на форсунку не подаётся. При длительном (затруднённом) пуске двигателя отключение форсунки из-за размыкания контактов термореле в результате нагрева пластины спиралью, предотвращает «заливание» свечей зажигания. Аналогичным образом система работает с питанием от послестартового реле, с той лишь разницей, что после запуска двигателя (отключения стартера), форсунка будет функционировать до тех пор, пока температура двигателя не достигнет заданного значения (как правило, 35 - 52° C). При этом форсунка будет подавать топливо дискретно, т.е. выключаться, когда перегреется и деформируется с размыканием контактов биметаллическая пластина, и включаться, после того как пластина остынет и примет свою изначальную форму, а контакты вновь сомкнутся. По мере того, как будет прогреваться двигатель (а вместе с ним и само пусковое реле со всем своим содержимым, включая биметаллическую пластину), время срабатывания форсунки будет уменьшаться, а время её «простоя», увеличиваться.
    Ниже приведены примерные впрысковые характеристики «среднестатистической» пусковой форсунки:

    • производительность при 4,5 кгс/см2 - 85±20% см3/мин
    • угол конуса распыления топлива – 50 - 80°
    • продолжительность впрыска:
      • при -20°C – примерно 8 секунд
      • при  00°C – примерно 5 секунд
      • при +20°C – примерно 2 секунды
      • при +35°C – 0 секунд

    При достижении двигателем температуры 35 - 52°C и выше, контакты термореле станут постоянно разомкнутыми, и пусковая форсунка будет выключена из работы системы. Работу двигателя обеспечат рабочие форсунки.

    2. Подсистема измерения количества воздуха.

    Существует два основных способа измерения количества воздуха, это 1) относительный (или косвенный) и 2) абсолютный.
    Для расчёта относительного количества воздуха, поступающего в двигатель необходимо (и достаточно) знать три параметра, это 1) положение дроссельной заслонки, 2) обороты коленчатого вала двигателя и 3) давление воздуха во впускном трубопроводе. Первые два параметра характеризуют нагрузку двигателя. Получая данные от датчика положения дроссельной заслонки, скорости вращения КВ (датчика угловых импульсов) и давления воздуха контроллер (ЭБУ), по несложному алгоритму, обрабатывает информацию и вычисляет объём воздуха. Объём воздуха используется контроллером для определения базовой длительности управляющего импульса (т.е., продолжительности подачи топлива форсункой). Упрощённо можно говорить о том, что базовая длительность управляющего импульса обеспечивает работу прогретого двигателя на частичных нагрузках. Для работы двигателя на других режимах, например, при пуске холодного двигателя, на холостом ходу и пр., в длительность базового импульса необходимо вносить изменения (т.е. увеличивать или уменьшать время впрыска). Корректировку времени впрыска блок управления (контроллер) выполняет, основываясь на данных, полученных от других датчиков, например, датчика температуры охлаждающей жидкости, датчиков температуры воздуха и давления во впускном трубопроводе и пр.
    Абсолютный способ замера количества воздуха осуществляется расходомером воздуха (датчиком – расходомером). Рассмотрим четыре типа расходомеров, используемых в инжекторных системах питания в настоящее время:

    • С напорным диском
    • Лопастной
    • Термоанемометрический
    • Вихревой

    Расходомер воздуха с напорным диском широко применялся в 70 – 80х годах прошлого столетия на автомобилях с системами впрыска K – Jetronic и KE – Jetronic. Существует два типа таких расходомеров – с нисходящим и восходящим потоком воздуха (рис. ___). Напорный диск (__) расходомера (см. рис. ___) изготовлен из очень лёгкого металла и соединён с рычагом (__), подвешенным на оси (__). Система уравновешена балансиром (__), закреплённым на противоположном плече рычага. На оси вращения рычага диска закреплён ещё один рычаг (__) с роликом (__) и регулировочным винтом (__). На ролик рычага опирается плунжер (__) дозатора – распределителя. Регулировочный винт позволяет влиять на состав приготавливаемой топливно-воздушной смеси, изменяя относительное расположение рычагов, а значит и напорного диска относительно чаши (__) напорного диска, а также опорного ролика, относительно плунжера дозатора – распределителя. Настройка винта осуществляется на заводе изготовителе и может подвергаться изменению при необходимости.
    В работе расходомера использован принцип действия известного физического прибора – трубки Вентури, который обеспечивает линейную зависимость перемещения напорного диска от объема воздуха, проходящего через трубку (чашу). При неработающем двигателе система рычагов и противовесов напорного диска находится в уравновешенном состоянии. Воздух, поступающий в корпус расходомера, отклоняет напорный диск, что  приводит к смещению рычагов на оси и вызывает перемещение плунжера дозатора-распределителя. Работа дозатора – распределителя была описана выше.
    «Приспосабливание» двигателя к различным режимам работы (т.е., необходимое обогащение или обеднение топливно-воздушной смеси) осуществляется за счёт изменения управляющего давления, действующего на плунжер. Обогащение смеси при резком открытии дросселя обеспечивается почти мгновенной реакцией напорного диска расходомера и его перемещением на большую величину, нежели это происходит при плавном нажатии на педаль газа. Данный эффект носит название - «overswing» (перескок).
    Взаимосвязь между открытием дроссельной заслонки, вращением коленчатого вала и углом отклонения рычага напорного диска продемонстрирована на графике (рис ___).

    На двигателе, работающем с закрытыми дроссельными заслонками, воздух в цилиндры поступает в обход заслонок через два обводных канала (см. рис. ___). Один из каналов используется для подачи воздуха на режиме холостого хода. Сечение этого канала регулируется винтом «качества», позволяющего контролировать состав приготавливаемой смеси и обороты КВ. Через другой канал поступает дополнительное количество воздуха, необходимого для работы двигателя на повышенных оборотах в режиме прогрева. Количество воздуха, поступающего в двигатель через этот канал, регулируется клапаном дополнительного (добавочного) воздуха в зависимости от степени прогрева двигателя. Устройство клапана показано на рис. ____. Если двигатель холодный, запорная заслонка (___) удерживается биметаллической пластиной (___) клапана в верхнем открытом положении. Воздух поступает в двигатель. По мере прогрева двигателя на спираль (___) подогрева пластины подаётся ток. Спираль нагревает биметаллическую пластину, пластина деформируется и, воздействуя на запорную заслонку, постепенно перекрывает подачу дополнительного воздуха. Когда двигатель прогреется до температуры 35 - 52° C, клапан полностью перекроет подачу воздуха через канал и далее в управлении работой прогретого двигателя не участвует.
    На части двигателей устанавливались клапаны–термостаты, в которых исполнительный элемент нагревался охлаждающей жидкостью, циркулирующей в корпусе клапана. В поздних версиях систем впрыска клапаны добавочного воздуха были заменены более функциональными регуляторами холостого хода, о которых пойдёт речь ниже.

    Лопастной (флюгерный) расходомер широко используется в системах L – Jetronic. Конструкция лопастного расходомера со встроенным датчиком температуры всасываемого воздуха показана на рис. ___. Внутри корпуса устройства на оси установлены две заслонки прямоугольной формы, нагруженные возвратной спиральной пружиной (___) и закреплённые относительно друг друга под углом 90 - 120°. На корпусе расходомера смонтирован датчик – потенциометр (___), представляющий собой цепочку резисторов, включённых параллельно контактной дорожке, по которой, при повороте заслонок, перемещается контакт-ползунок. Поток воздуха, проходящий через корпус расходомера, воздействует на рабочую заслонку и отклоняет её. Угол поворота заслонки (а вместе с ней и контакта-ползунка) тем больше, чем больше воздуха потребляет двигатель. Поворот заслонки преобразуется на выходе из потенциометра в напряжение, величина которого пропорциональна углу поворота (т.е. объёму потребляемого воздуха). Выходная характеристика датчика расходомера, как правило, линейная (рис. ___). Демпферная заслонка (___) обеспечивает гашение колебаний рабочей заслонки из-за пульсаций воздушного потока и динамического воздействия.
    Поскольку флюгерный расходомер измеряет объёмный расход воздуха, а один и тот же объём воздуха при разной температуре будет иметь разную массу и разное содержание кислорода, для корректировки расчётных данных на входе в расходомер воздуха встроен резистивный датчик температуры воздуха (___). В верхней части корпуса расходомера выполнен обводной (байпасный) воздушный канал (___), обеспечивающий подачу воздуха в двигатель в обход рабочей заслонки. Сечение канала регулируется винтом качества (___) с помощью которого можно управлять составом смеси и оборотами холостого хода. На части расходомеров байпасный канал с винтом отсутствует, а для регулировки используется специальный потенциометр. Отсутствие каких-либо регулировочных винтов указывает на то, что данная система является адаптивной.

    Термоанемометрические датчики массового расхода воздуха являются ещё одним видом датчиков, широко используемых на современной технике. В буквальном переводе с греческого языка термин «термоанемометрический» означает – «измеряющий температуру ветра» (термос – температура, анемос – ветер, метрика – измерение). Приборы этого типа в технической литературе часто именуют MAF – метрами (Mass Air Flow Meter). Наибольшее распространение имеют конструкции с проволочными и плёночными измерительными элементами. Принцип действия датчиков основан на изменении сопротивления измерительного элемента (платиновой проволоки или плёночного резистора) охлаждаемого потоком воздуха. Температура измерительного элемента поддерживается на уровне 100 - 150°C выше температуры всасываемого воздуха. Изменение сопротивления приводит к изменению выходного сигнала. Сигнал датчика, как правило, представляет собой напряжение постоянного тока, величина которого зависит как от количества воздуха, так и от направления его движения. При опорном напряжении 5 вольт величина выходного сигнала будет меняться от 1 до 5 вольт, при прямом потоке воздуха (т.е. в двигатель), и от 0 до 1 вольт, при обратном потоке (т.е., из двигателя).
    Проволочный (нитевой) датчик, его компоненты и принципиальная схема показаны на рисунке ___ и ___. Нагревательным элементом прибора является платиновая нить диаметром 70 мкм. Регулировочная схема состоит из резисторного моста и усилителя. Нагревательная нить и температурный датчик являются составными частями моста. Ток нагрева образует на выходе с резистора сигнал напряжения, пропорциональный массовому расходу воздуха. На части машин сигнал может быть в виде серии импульсов различной частоты. Сигнал поступает на контроллер.
    С целью предупреждения ошибки в измерениях из-за загрязнения платиновой нити, нить очищается кратковременным нагреванием до высокой температуры (больше 1000°C) после выключения двигателя.
    Плёночный датчик и его схема показан на рисунке ___ и ___. Нагревательным элементом датчика является плёночный платиновый резистор, который, вместе с другими элементами схемы, размещается на керамической основе. В отличие от проволочного датчика стабильность точности измерений плёночного, сохраняется без прожига.
    Осциллограммы датчиков массового расхода воздуха приведены на рисунке ___

    Датчик расхода воздуха вихревого типа «Karman» (рис. ___) имеет в наличии ультразвуковой излучатель (2) и приёмник (3) размещённые в корпусе устройства перпендикулярно направлению движения воздушного потока (показано стрелкой). На входе в датчик установлен рассекатель воздуха (1), способствующий созданию турбулентных вихрей, число которых тем больше, чем выше скорость входящего потока. Число вихрей влияет на скорость распространения ультразвуковой волны. Ультразвуковой сигнал преобразуется приёмником в частотный сигнал и передаётся контроллеру. Осциллограмма сигнала показана на рис. ___.

    Регулятор холостого хода – специальное исполнительное устройство, которое обеспечивает устойчивую работу двигателя на режиме холостого хода и/или прогрева путём изменения (корректировки) оборотов коленчатого вала. Особенностью работы двигателя в названном режиме является то, что дроссельная заслонка закрыта и не управляется водителем. Управление частотой вращения коленчатого вала осуществляется одним из двух способов: 1) воздух подаётся в обход дроссельной заслонки по обводному каналу, сечение которого может меняться (увеличиваться или уменьшаться) и, 2) положение заслонки может меняться (приоткрываться или прикрываться/закрываться) без участия водителя, воздух в систему подаётся через приоткрытую заслонку.
    На рисунке ___ показаны различные типы регуляторов холостого хода, обеспечивающие управление частотой вращения КВ первым способом, а на рисунке ___, вторым способом.
    Рассмотрим конструкцию регуляторов первого типа на примере  регулятора со шланговыми штуцерами фирмы BOSCH. Штекерный разъём (__) регулятора, показанного на рисунке ___  имеет три контакта. Один контакт соединяется с «массой» автомобиля, на два других контакта приходит управляющий сигнал с блока управления двигателем. В зависимости от того, на какой из двух контактов придёт сигнал, вал электродвигателя (__) с регулирующей заслонкой (__) поворачивается в ту или иную сторону (прикрывает воздушный канал или, наоборот - приоткрывает). От скважности управляющего сигнала будет зависеть, на какой угол повернётся заслонка.
    В двухконтактных конструкциях аналогичных регуляторов вращение заслонки происходит в одну сторону, а её возврат в исходное положение осуществляется спиральной пружиной. Как правило, в системе присутствует упорный (регулировочный) винт (__) начального положения регулирующей заслонки. Положение винта настраивается изготовителем. От самоотворачивания винт фиксируется краской или специальным клеем. Управляющий сигнал поступает на один из двух контактов. Второй контакт при включённом зажигании всегда находится под напряжением 12 вольт.
    Регулятор ХХ с клапаном – соленоидом показан на рисунке ___ Сечение обводного канала управляется запорной «иглой» клапана. На обмотку клапана от блока управления подаётся сигнал, в зависимости от величины которого подвижный якорь запорного устройства втягивается в катушку на ту или иную величину, приоткрывая воздушный канал в большей или меньшей степени. Аналогичным образом работает РХХ с шаговым электродвигателем (см. рис. ___).
    Регуляторы холостого хода второго типа достаточно широко используются в системах центрального (моно) впрыска. При помощи червячной передачи и зубчатой шестерни вращение якоря электродвигателя преобразуется в поступательное движение штока, воздействующего на рычаг дроссельной заслонки и приоткрывающей её на заданный угол (рис. ___).
    Независимо от конструкции РХХ побуждающим фактором для контроллера подать управляющий сигнал на контакты регулятора является снижение или, наоборот, повышение скорости вращения коленчатого вала относительно некоторого заданного (исходного) значения. «Контроль» над оборотами КВ осуществляет датчик скорости (датчик угловых импульсов - «ДУИ»).

    3. Подсистема улавливания паров топлива, клапаны адсорберы

    Подсистема включает в себя угольный адсорбер и клапан адсорбера, устанавливаемый на воздуховод между адсорбером и впускным коллектором двигателя. Адсорбер является улавливателем паров топлива. Клапан адсорбера осуществляет соединение адсорбера с впускным коллектором. Клапан управляется ЭБУ. Напряжение питания, как правило, 12 вольт. Сопротивление обмотки соленоида 40 – 60 Ом. Коммутирование осуществляется через «массу». Нормальное состояние клапана – закрытое.
    При определённых условиях работы двигателя на клапан подаётся управляющее напряжение, клапан открывается, и пары топлива под воздействием разрежения во впускной трубе поступают в двигатель, где участвуют в смесеобразовании.
    Осциллограмма управляющих импульсов показана на рис. ___.

    4. Контроллер и датчики

    Контроллер (рис. ___) является центральным устройством системы управления двигателем. Контроллер получает информацию от датчиков о «текущем состоянии» двигателя, производит расчёт исходящих параметров (времени впрыска, момента зажигания и др.) и управляет исполнительными механизмами, такими как инжекторы, модуль зажигания, регулятор холостого хода, электромагнитный клапан продувки адсорбера, нагреватель датчика кислорода и др. Контроллер также управляет включением и выключением главного реле, через которое напряжение питания поступает от АКБ на элементы системы. На датчики и управляемые устройства поступает напряжение 5 или 12 вольт.
    Контроллер имеет три типа памяти.
    Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) хранит непосредственно программу управления двигателем, содержащую последовательность рабочих команд и базовые параметры, на которые контроллер опирается при расчёте времени впрыска, момента зажигания, оборотов ХХ и др.
    Память является энергонезависимой, т.е. её содержимое сохраняется независимо от наличия или отсутствия питания АКБ.
    Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) используется микропроцессором для временного хранения информации, например, измеряемых параметров, результатов вычислений, цифровых кодов неисправностей и пр.
    Память ОЗУ энергозависима. При отключении питания от контроллера хранимая информация стирается.
    Электрическое репрограммируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ) используется для временного хранения кодов-паролей автомобильной противоугонной системы (АПС). Коды принимаются контроллером от блока управления АПС, сравниваются с хранимыми кодами в ЭРПЗУ, меняются микропроцессором по заданному алгоритму и запоминаются для последующего сравнения.
    Память ЭРПЗУ энергонезависима.
    Датчики передают контроллеру текущую информацию о двигателе. Информация передаётся в виде цифрового или аналогового сигнала. По принципу действия следует различать индуктивные, индукционные (генераторные), реостатные, резистивные, фотоэлектрические датчики и датчики, работающие на основе эффекта «Холла».
    Помимо, уже рассмотренных нами, расходомеров воздуха, находят применение следующие типы датчиков.

    • Датчики положения;
    • Датчики скорости;
    • Датчики давления, включая некоторые типы датчиков детонации;
    • Датчики температуры;
    • Лямбда-датчики;

    Большинство систем управления контролирует следующие параметры:

    • Положение коленчатого вала;
    • Положение распределительного вала;
    • Положение дроссельной заслонки;
    • Положение педали газа (тормоза, рычага КП);
    • Частоту вращения коленчатого вала;
    • Скорость автомобиля (по частоте вращения первичного вала коробки передач или иным способом);
    • Расход воздуха;
    • Давление воздуха во впускном трубопроводе;
    • Давление масла в системе смазки;
    • Уровень детонации;
    • Температуру охлаждающей жидкости;
    • Температуру входящего воздуха;
    • Температуру масла в системе смазки;
    • Температуру топлива;
    • Относительное содержание кислорода в отработавших газах;
    • Напряжение в бортовой сети и аккумуляторной батарее;
    • Другие параметры.

    Датчики положения определяют положение «подвижного элемента» (вала, поршня, заслонки, педали газа или тормоза, переключателя и т.п.) относительно некоторой реперной точки (точки начала отсчёта).
    Датчик положения КВ устанавливается напротив зубчатого шкива коленчатого вала или на картере сцепления КП напротив зубчатого венца маховика. Величина зазора между сердечником датчика и «зубом» шкива регламентируется производителем. Устройство датчика начала отсчёта (ДНО) генераторного типа показано на рисунке ___. Осциллограмма датчика приведена на рис. ___. Она имеет синусоидальный характер с изменчивой амплитудой, величина которой зависит от ряда факторов, в том числе от частоты вращения вала. Выходное напряжение датчика меняется примерно от 2 вольт на холостом ходе до 100 вольт на оборотах максимальной мощности (6000 – 7000 оборотов КВ). Конструкция датчика позволяет одновременно использовать его в качестве датчика скорости (датчика угловых импульсов - ДУИ). Сигналом «положения» является изменение характера этого сигнала («деформация синусоиды») по причине отсутствия на 60-ти зубчатом венце двух зубьев (60 – 2 = 58). Блок управления преобразует синусоидальный сигнал датчика в опорный сигнал прямоугольной формы с постоянной амплитудой. Сигнал поступает на процессор.
    Положение коленчатого вала и частота его вращения является важной входной величиной для любой системы управления. На основе сигналов датчика процессор рассчитывает такие параметры как угол опережения зажигания, момент и длительность подачи топлива, формирует управляющие импульсы исполнительным элементам (форсункам, модулю зажигания, регулятору ХХ и др.).
    Датчик положения РВ (датчик фаз), как правило, устанавливается напротив шкива распределительного вала, имеющего маркерный штифт (или «шторку»), выполненный из ферромагнитного материала. На прохождение маркера реагирует устройство распознавания датчика. Обычно устройство распознавания положения вала сконструировано на основе элемента Холла (см. рисунок ___), через полупроводниковые пластины которого пропущен опорный ток. Прохождение маркерного штифта возбуждает на выходе элемента напряжение, именуемое напряжением Холла, представляющее собой импульс прямоугольной формы (рис. ___). Напряжение датчика не зависит от скорости вращения, имеет порядок милливольт и передаётся в контроллер в виде двоичного сигнала. В простейшем случае процессор фиксирует наличие выходного сигнала с датчика и, следовательно, начало рабочего хода в первом цилиндре двигателя и впуска в четвёртом цилиндре (для четырёхцилиндровых двигателей). В ряде систем управления двигателем датчик фазы может использоваться в качестве резервного датчика скорости КВ (при аварийном режиме работы в случае выхода ДУИ из строя). 
    Датчик положения дроссельной заслонки концевого типа или потенциометрический, располагается на оси дроссельной заслонки. Концевой тип датчика определяет только крайние положения заслонки (закрыта или открыта полностью). Второй тип датчика способен определять угловое положение дросселя (от 0 до 90 градусов) с точностью до 1 градуса. Контроллер использует сигнал датчика для распознавания режимов нагрузки (холостой ход, частичная или полная нагрузка) и расчёта поправок к базовым параметрам (продолжительность впрыска, момент зажигания и др.). Датчик может использоваться в качестве альтернативного источника сигнала при выходе из строя расходомера воздуха или применяться вместо расходомера, как, например, в системах центрального впрыска.
    Угол поворота дроссельной заслонки преобразуется потенциометром датчика в выходной сигнал напряжения. С открытием/закрытием заслонки величина сигнала (напряжение) меняется линейно. В простейшем случае можно говорить о том, что каждому углу поворота заслонки соответствует строго определённая величина напряжения на выходе с датчика. Типичная характеристика датчика потенциометрического типа показана на рисунке ___. Резкий переход от одного режима работы к другому (резкое открытие дросселя) определяется ЭБУ по скорости изменения сигнала и трактуется им как переходный режим (например, ускорение). Конструкция датчика и его схема показана на рисунке ___ и ___. Осциллограмма выходного сигнала двухканального датчика положения автомобиля W. PASSAT с системой впрыска Mono-Motronic показана на рис. ___. Осциллограмма получена при открывании и последующем закрывании дроссельной заслонки. Потенциометр данного типа имеет две резистивных дорожки, одна из которых используется при малых углах открытия дросселя (до 20 градусов), другая при углах 20 – 90 градусов.
    Датчик положения педали газа (тормоза) потенциометрического типа, по конструкции идентичный датчику положения заслонки, описанному выше. Датчик (часто два датчика) устанавливаются на оси педали акселератора. По изменению выходного сигнала контроллер определяет положение педали. Датчик используется в системах с электронной заслонкой. Принципиальная схема датчика положения акселератора приведена на рисунке ___. Осциллограммы датчика, полученные при нажатии и отпускании педали газа, представлены на рисунке ___.
    На части автомобилей устанавливаются угловые роторно-поворотные датчики, работающие по принципу Холла. Устройство и выходные характеристики датчика показаны на рисунке ___.
    Датчики скорости, как правило, определяют угловую скорость вращения валов (коленчатого, распределительного, первичного в коробке передач и т.п.). Из описания работы датчика положения дроссельной заслонки (см. выше) можно видеть, что некоторые параметры, такие как, например, скорость открытия/закрытия могут определяться непосредственно самим контроллером по скорости нарастания/убывания сигнала. Работа других датчиков может строиться на иных началах.
    Датчик скорости КВ (датчик угловых импульсов - ДУИ) конструктивно идентичен генераторному датчику положения коленчатого вала (датчику начала отсчёта - ДНО). На большей части автомобилей применяется один датчик, выполняющий обе функции, о чём говорилось выше. Выходное напряжение датчика меняется примерно от 2 вольт на холостом ходе до 100 вольт на оборотах максимальной мощности (6000 – 7000 оборотов КВ), что позволяет контроллеру интерпретировать значения напряжения в скорость вращения вала.
    Датчик скорости (автомобиля) устанавливается на коробке передач или раздаточной коробке рядом с приводом спидометра. Принцип его действия основан на эффекте Холла. Датчик выдает на контроллер прямоугольные импульсы напряже­ния (нижний уровень — не менее 1 В, верхний - не более 5 В) с частотой, пропорциональной скорости враще­ния ведущих колес. Осциллограмма на сигнальном выходе датчика показана на рисунке ___. На части автомобилей могут применяться индукционные датчики скорости.

    Датчики давления определяют степень давления или абсолютную величину давления субстанции, например, воздуха во впускном трубопроводе, масла в системе смазки и т.п. К датчикам давления можно отнести и датчики детонации.
    Датчик давления воздуха во впускном трубопроводе (МАР) пневматически соединён с впускным коллектором и служит для измерения абсолютного давления поступающего в цилиндры воздуха. Величина давления учитывается контроллером и используется для расчёта поправок, в первую очередь, к базовому времени открытия форсунок. В настоящее время применяются датчики, встраиваемые в блок управления и отдельно стоящие, устанавливаемые непосредственно на впускной трубе, либо в близости от неё. При использовании встроенного датчика (см. рис. ___) соединение с трубопроводом осуществляется посредством вакуумного шланга через штуцер (__).
    Датчик состоит из пневматической полости  (__) с двумя чувствительными элементами и блока обработки сигнала (__), размещаемого на керамической подложке. Мембрана датчика давления  показана на рис. ___. Между мембраной (__) и керамической подложкой (__) находится камера с «образцовым» внутренним давлением. На мембране установлены пьезорезисторы, образующие резисторный мост. В зависимости от величины давления во впускной трубе мембрана изгибается в той или иной степени. Деформация мембраны приводит к разбалансировке моста вследствие его напряжения и изменению проводимости резисторов.
    Датчик давления масла (топлива) вкручиваются в масленую (топливную) магистраль. Находят применение как датчики абсолютного давления (МАРы), описанные выше на примере датчика давления воздуха, так и реостатные мембранные датчики, конструкция одного из которых показана на рисунке ___. В обоих случаях рабочим элементом датчика является мембрана. Давление масла (топлива) действует на мембрану и прогибает её. Деформация мембраны, в свою очередь, приводит к перемещению ползунка реостата или разбалансирует резисторный мост. Изменение сигнала на выходе (как правило, от 0 до 5 вольт) служит контроллеру мерой величины давления в системе.
    Аналоговый сигнал реостатного датчика давления показаны на рисунке ___. Сигнал, получаемый из МАР датчика, также может иметь аналоговую форму или быть частотным. Частотный сигнал МАР датчика показан на рисунке ___.
    Датчик детонации закрепляется в верхней части блока цилинд­ров (иногда на головке блока) с правой стороны. На рисунке ___ показан широкополосный пьезоэлектрический датчик с гравитационным элементом, а на рисунке ___ резонансный пьезоэлектрический датчик со встроенным шунтирующим резистором и его схема включения. На рисунке ___ приведёны сигналы датчиков. Работа датчиков основана на пьезоэффекте. При воздействии на пьезоэлектрический элемент сил давления, возникающих из-за вибрации детали (в данном случае – блока цилиндров) вследствие детонации, на выводах датчика возникает раз­ность потенциалов в диапазоне от 0 до 5 вольт. Возникшие импульсы напря­жения поступают в контроллер и обрабатываются им. Для правильной работы датчика болт крепления должен быть затянут ре­комендуемым моментом. В случае неисправности датчика блок управления существенно (на 10 – 15 градусов) уменьшает угол опережения зажигания, что препятствует появлению детонации на любом режиме работы двигателя. Характеристики двигателя, при этом, существенно ухудшаются.

    Датчики температуры (охлаждающей жидкости, воздуха, масла и др.) идентичны по конструкции. В корпусе датчика размещается полупроводниковый элемент, имеющий прямую или обратную температурную зависимость (положительный или отрицательный температурный коэффициент). Сопротивление датчика с отрицательным коэффициентом увеличивается с уменьшением температуры и уменьшается по мере прогрева. Сопротивление рабочего элемента датчика в зависимости от температуры окружающей среды показано на графике ___, а конструкция датчика на рисунке ___.
    Проверка работоспособности датчика осуществляется измерением сопротивления при помощи Омметра на его выводах при изменении температуры (например, при постепенном нагревании датчика в ёмкости с водой). Если сопротивление на выводах датчика не соответствует техническим данным, датчик подлежит замене.

    Лямбда – датчик (кислородный датчик) предоставляет информацию ЭБУ двигателем о содержании свободного кислорода в отработавших газах и является устройством, благодаря которому осуществляется, т.н. «обратная связь» системы.
    Как уже говорилось ранее (см. Введение), для полного сгорания топлива в топливовоздушной смеси должно содержаться определённое количество свободного кислорода. Если кислорода (воздуха) недостаточно для полного сгорания топлива, в выхлопных газах увеличивается содержание вредных веществ и, в первую очередь, сильно ядовитого угарного газа. Если воздуха больше, чем необходимо для полного сгорания топлива, увеличивается содержание окислов азота.
    Находят применение «циркониевый» и «титановый» кислородные датчики. Датчики устанавливаются на выпускной трубопровод и могут использоваться как совместно с каталитическим нейтрализатором отработавших газов, так и отдельно от него. В зависимости от содержания свободного кислорода в отработавших газах, циркониевый датчик генерирует напряжение, величина которого меняется в пределах нескольких милливольт (от 0 до 1 вольта), а титановый датчик меняет свою проводимость. По величине выходного сигнала (напряжение) с датчика, ЭБУ «судит» о составе используемой топливной смеси и вносит соответствующие коррективы в расчёты времени работы форсунок (увеличивает время открытия – если смесь обеднена и уменьшает, если обогащена).
    Циркониевый кислородный датчик показан на рисунке ___. Внутренний и внешний электроды датчика выполнены из платины и разделены слоем твёрдого электролита из пористой керамики диоксида циркония (ZrO2). Внутренний электрод контактирует с атмосферой. Внешний электрод находится в среде выхлопных газов. Из-за разницы парциальных давлений кислорода в атмосферном воздухе и в отработавших газах на электродах возникает разность потенциалов и электролит начинает проводить электрический ток. Чем меньше концентрация кислорода в отработавших газах, тем больше разность потенциалов между электродами и э.д.с., тем выше напряжение на выходе датчика (и, наоборот). При работе двигателя на топливной смеси стехиометрического состава (1:14,7) напряжение на сигнальном выходе датчика примерно равно 0,5 вольт. Для большинства систем управления подачей топлива различных производителей именно такое напряжение является опорным. Зависимость выходного сигнала циркониевого датчика от состава смеси показана на рис. ___.
    Циркониевые датчики начинают работать после прогрева до температуры примерно 300 градусов. До того момента, когда датчик прогреется, управление двигателем осуществляется по, так называемой, разомкнутой схеме, т.е. без осуществления обратной связи. В системах, где опорное напряжение не поддерживается, управление двигателем переходит в режим замкнутого контура (т.е., с обратной связью), когда сигнал на выходе датчика станет отличным от «нуля». Большинство датчиков современных автомобилей имеют спираль собственного подогрева для быстрого достижения рабочей температуры. Сопротивление нагревательного элемента датчиков 3 – 15 Ом, опорное напряжение, как правило, 12 вольт.
    Если при работе прогретого двигателя значение напряжения на выходе датчик не меняется, система самодиагностики ЭБУ фиксирует неисправность кислородного датчика.
    Осциллограмма исправного циркониевого датчика представлена на рисунке ___.
    Титановый кислородный датчик, в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах, меняет внутреннее сопротивление в пределах от 1кОм до 100 кОм. С увеличением содержания кислорода (работа на обеднённой смеси) сопротивление увеличивается, напряжение на выходе датчика уменьшается, и наоборот. При опорном напряжении на датчике в 5 вольт, выходное напряжение изменяется в пределах 0,6 – 4,8 вольт. Сопротивление нагревательного элемента различных типов титановых датчиков лежит в пределах от 7 до 40 Ом.
    Осциллограмма исправного титанового кислородного датчика показана на рисунке ___. График зависимости выходного напряжения от состава рабочей смеси приведён на рис.___. 
    Кислородный датчик обеднённой смеси (LAF), циркониевый, применяется для анализа отработавших газов, образующихся при работе двигателя на топливных смесях в диапазоне их состава от 1:12 до 1:23. Датчик представляет собой систему, состоящую из двух датчиков (назовём их – датчик 1 и датчик 2) каждый из которых имеет по два циркониевых электрода («А», «В» и «С», «D»). Электрод «А» омывается отработавшими газами. Электроды «В» и «С» располагаются в специальной, изолированной от окружающей среды, диффузионной камере. Электрод «D» соприкасается с атмосферой. Внутренние электроды «В» и «С» датчиков 1 и 2 находятся под опорным напряжением (примерно, 3 вольта) относительно «массы». На внешний электрод «D» подаётся управляющее напряжение от ЭБУ при этом на выходе «А» образуется выходной сигнал, величина которого будет зависеть от управляющего напряжения и величины э.д.с. датчика, меняющейся в зависимости от содержания свободного кислорода в отработавших газах. Изменяя величину управляющего тока на выводе «D» в пределах от 0 до 1,5 вольт, ЭБУ поддерживает выходное напряжение на выводе «А» в пределах 0,5 вольт. Изменение величины управляющего тока линейно изменению состава рабочей смеси.
    Датчик обеднённой смеси (Lian Mixture Sensors) применяется для анализа состава отработавших газов, образующихся при работе двигателя на очень бедных смесях (до 1:23). Обычные датчики в данном диапазоне работают неточно.
    На циркониевый чувствительный элемент датчика подаётся регулирующее напряжение. Сам элемент также способен генерировать напряжение, величина которого зависит от разницы содержания свободного кислорода на его электродах (т.е. от эдс). По аналогии с датчиком LAF, конструкция которого рассмотрена выше, на выходе датчика поддерживается постоянное напряжение, что достигается изменением величины регулирующего напряжения (больше собственное генерирующее напряжение датчика, меньше регулирующее, и, наоборот). ЭБУ «анализирует» приращение тока регулирования.
    График зависимости тока от напряжения и выходная характеристика датчика показаны на рисунках ___ и ___.
    Широкополостный кислородный датчик (Wide Range Air/Fuel Sensor) используется для анализа состава отработавших газов, образующихся при работе двигателя на смесях с соотношением воздуха и топлива до 1:23. На датчик подаётся опорное напряжение. В зависимости от разницы э.д.с, обусловленной разницей парциального давления кислорода в зоне рабочих электродов, величина выходного напряжения будет увеличиваться в той или иной степени. Зависимость выходных характеристик датчика от состава смеси показана на рисунках ___ и ___.

     

    Подсистема управления Motronic объединила в себе функции системы  Jetronic, осуществляющей  управление подачей топлива, и электронной системы зажигания.  Motronic может выполнять дополнительные функции управления и другими системами автомобиля. К дополнительным функциям системы можно отнести:

    • Регулировку частоты вращения КВ на холостом ходе;
    • Регулировку (ограничение) частоты вращения КВ на рабочих режимах;
    • Лямбда – регулирование;
    • Детонационное регулирование;
    • Управление системами улавливания паров топлива, рециркуляции отработавших газов и подачи дополнительного воздуха в выпускной трубопровод;
    • Управление подачей воздуха во впускной трубопровод;
    • Управление фазами газораспределения;
    • Согласование работы блоков управление других систем автомобиля (трансмиссии, тормозных систем и пр.).

    Функциональная схема СУД показана на рисунке ___.

    II. Неисправности, диагностирование, ремонт, диагностическое оборудование и стенды.
    2.1.2 Системы центрального впрыска бензина (одноточечный впрыск)

    Смотри также версию с иллюстрациями

 
Rambler's Top100     Яндекс.Метрика