Карбюратор. К системе питания карбюраторного двигателя относят эле­менты, обеспечивающие подачу в него топлива и воздуха и отведение отра­ботавших газов. Первая группа элементов включает в себя топ­ливный бак , фильтр-отстойник, топливоподкачивающий насос, трубо­проводы, карбюратор, впускной патрубок; вторая группа — воздуш­ный фильтр, карбюратор, впускной патрубок; третья группа — выпуск­ной патрубок, трубопроводы, глушитель шума. Однако не все элементы системы питания находятся на двигателе или около него. Некоторые из них, и в том числе топливный бак, фильтр-отстойник, могут быть расположены достаточно далеко от моторного отсека, например в задней части кузова. Все зависит от компоновки автомобиля.

Основным и наиболее сложным элементом системы питания карбюра­торного двигателя является  карбюратор — прибор,  с помощью которого

осуществляется подготовка и дозиро­вание смеси топлива и воздуха (горючей смеси).

В зависимости от соотношения топлива и воздуха горючая смесь может быть: нормальной (на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха, теоретически необходимого для пол­ного сгорания бензина), обеднен­ной (на 1 кг бензина приходится 15... 17 кг воздуха), бедной (на 1 кг бензина приходится более 17 кг воз­духа), обогащенной (на 1 кг бензина приходится 13...15 кг воздуха), бога­той (на 1 кг бензина приходится ме­нее 13 кг воздуха).

Состав горючей смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха а, представляющим собой отношение действительного количест­ва воздуха в смеси, содержащей 1 кг топлива, к теоретически необходимому его количеству для полного сгора­ния. Для нормальной смеси а=1, для богатой а<1, бедной а>-1. Слишком переобедненные (а=1,4 и более) или переобогащенные (а=0,4 и менее) смеси утрачивают способность к воспламенению от электрической искры.

Наибольшей скоростью сгорания обладают смеси с а = 0,8...0,9, они и позволяют двигателю развить максимальную мощность. С наибольшей эко­номичностью при полной нагрузке работают двигатели при а =1,1, т. е. при наличии воздуха несколько большем, чем необходимо теоретически. Объ­ясняется это неоднородностью горючей смеси и наличием в цилиндрах оста­точных (оставшихся от сгорания предыдущей порции топлива) газов, отри­цательно влияющих на ее горючесть. И даже при обеднении смеси полное сгорание топлива в карбюраторных двигателях практически не обеспечива­ется. Поэтому в отработавших газах всегда обнаруживаются продукты не­полного сгорания в виде, например, угарного газа. Для работы двигателя на разных режимах необходимо иметь горючую смесь различного состава, что обеспечивается конструкцией и регулировкой карбюратора.

Карбюраторы автомобилей «ВАЗ-2108» и «ВАЗ-2109» состоят из корпу­са и крышки, в которых размещены поплавковая и две смеситель­ные камеры Iи II. На входе в смесительную камеру установлена заслонка , регулирующая подачу воздуха в карбюратор при пуске и прогреве двигателя, а на выходе — заслонки, регулирующие подачу смеси в цилиндры (дроссельные заслонки). Дроссельные заслонки связаны с педалью газа, на которую воздействует водитель.

Топливоподкачивающим насосом топливо из бака подается в поплав­ковую камеру, в которой постоянный уровень топлива поддерживается с помощью поплавка и игольчатого клапана. Каналами с калиброванными отверстиями (жиклерами) и поплавковая камера соединена со смесительными камерами. При открытой дроссельной заслонке (при впус­ке), когда поршень движется от ВМТ к НМТ, за счет разряжения в цилиндре в смесительной камере формируется поток воздуха, давление в этой камере падает и топливо истекает из канала, пройдя эмульсионные колодцы с эмульсионными трубками, главные воздушные жиклеры через распылители разбрызгивается на мелкие капельки, испаряется и пере­мешивается с воздухом. Полученная смесь поступает в цилиндр и обеспе­чивает работу двигателя в режиме средних нагрузок.

Смесительная камера 2 работает аналогично смесительной камере 1, но ее дроссельная заслонка начинает открываться, когда заслонка каме­ры 1 открыта на 2/3 величины своего хода. Последовательное включение камер карбюратора позволяет разделить его на две зоны: зону, обеспечива­ющую экономичную и малотоксичную работу двигателя (камера 1), и зону, обеспечивающую работу с максимальной мощностью для достижения вы­соких динамических качеств автомобиля (совместная работа / и // камер).

Для того чтобы двигатель мог работать на других режимах, карбюра­тор имеет:

·        систему пуска, состоящую из воздушной заслонки и пневмоэлемента. При пуске двигателя водитель прикрывает воздушную заслонку и увеличи­вается количество топлива в смеси воздуха и топлива, т. е. происходит обо­гащение смеси. Как только двигатель начинает работать, разряжение из-под дроссельной заслонки передается по каналу в пневмоэлемент 1, диафрагма которого прогибается и через шток  приоткрывает воздушную заслонку. При этом автоматически исключается переобогащение смеси;

·        систему холостого хода (для устойчивой работы двигателя без нагруз­ки), состоящую из дополнительного канала, подводящего топливо из по­плавковой камеры в смесительную (за дроссельной заслонкой). Система включает в себя топливный канал, топливный и воздушный жиклеры, эмульсионный канал, винты качества (состава) смеси и количества сме­си, выходное отверстие. На режиме холостого хода дроссельная заслон­ка немного приоткрыта, а воздушная полностью открыта. Под действием разряжения в камере 1 топливо из эмульсионного колодца поступает к жик­леру холостого хода, где перемешивается с воздухом, поступающим через жиклер. Получившаяся смесь в виде эмульсии направляется к щели и выходит под почти полностью закрытую заслонку. Состав смеси эмуль­сии и воздуха, проходящих в щель, регулируется винтом, а количество смеси — винтом, действующим на заслонку (он ее приоткрывает или прикрывает). При выключении зажигания электромагнитный клапан иглой запирает жиклер, что исключает работу системы холостого хода при вык­люченном зажигании;

·        переходную систему, обеспечивающую плавное включение смеситель­ной камеры 2. Система включает в себя топливный жиклер с трубкой, воздушный жиклер и эмульсионный канал с выходными отверстиями. В начале открытия заслонки перед отверстиями создается большое разряжение, эмульсия поступает за дроссельную заслонку и обогащает смесь;

·        ускорительный насос, с помощью которого при резком воздействии на педаль для быстрого разгона двигателя (например, при обгоне) в смеси­тельные камеры подается дополнительная порция топлива, обогащающая горючую смесь. Насос диафрагменного типа приводится в движение дрос­сельной заслонкой через специальный профилированный кулачок, действу­ющий на рычаг. При обычном режиме движения автомобиля топливо из поплавковой камеры через клапан свободно поступает в полость насоса. При резком нажатии на педаль шарик клапана перекрывает связь насо­са с поплавковой камерой и топливо через клапан, распылитель 2 по­дается в Смесительные камеры;

·        экономайзер — клапан, открывающий дополнительный доступ топ­лива в смесительную камеру по каналу с жиклером. Клапан управляет­ся диафрагмой, на которую с разных сторон воздействуют пружина и разряжение во впускном трубопроводе. При значительном открытии дрос­сельной заслонки разряжение в смесительной камере уменьшается, и диа­фрагма под действием пружины перемещается, открывая клапан, и топли­во через жиклер дополнительно поступает в эмульсионный колодец с трубкой. Горючая смесь обогащается;

·        эконостат — еще один дополнительный канал с жиклером, подающий через распылитель топливо в смесительную камеру 2 при полном откры­тии дроссельных заслонок и максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Горючая смесь также обогащается;

·        устройство для экономии топлива на режиме так называемого прину­дительного холостого хода (торможение двигателем при переключении пе­редач), когда водитель снимает ногу с педали управления дроссельными заслонками. Электромагнитный клапан отключает подачу топлива за за­крытые дроссельные заслонки.

Кроме перечисленных приспособлений, карбюратор оборудован устрой­ством подогрева смеси для лучшего ее испарения, через которое цирку­лирует жидкость из системы охлаждения двигателя; устройством  отсоса газов, прорывающихся из цилиндра в картер двигателя; устройством об­ратного слива части топлива из карбюратора в топливный бак при тормо­жении двигателем. Топливо поступает в карбюратор через трубку и фильтр, а через патрубок карбюратор связан с вакуумным регулято­ром зажигания, обеспечивающим корректировку угла опережения зажига­ния в зависимости от нагрузки на двигатель.

Топливный бак. Необходимый запас топлива на автомобиле хранится в топливном баке, емкость которого для большинства легковых автомобилей составляет 35...60 л, что обеспечивает пробег до 350...500 км. Делаются ба­ки из стали, обычно освинцованной (для защиты от коррозии), или из пласт­масс.

Топливный бак автомобиля «ВАЗ-2121» сварен из двух коры­тообразных стальных частей. Сверху бак имеет заливную горловину, со­стоящую из приемной и наливной труб с уплотнителем и резинового соединительного шланга 2. Заливная горловина закрывается герметич­ной пробкой с прокладкой. Внизу бака находится сливное отверстие с пробкой. Количество топлива в баке контролируют с помощью указате­ля, датчик которого установлен внутри его. Топливо забирается из бака через  топливоприемную трубку с  сетчатым  фильтром,  а затем  через шланг и топливопровод оно поступает в топливный насос. Связь внут­ренней полости бака с атмосферой и ее вентиляция осуществляются через воздушную 12 и вентиляционную 9 трубки. Топливный бак устанавливается внутри кузова автомобиля под задним сиденьем. Он отделен от салона кузо­ва специальной перегородкой и крепится болтами к полу.

Аналогичное устройство имеет топливный бак автомобиля «ВАЗ-2105», но установлен он в багажнике автомобиля на резиновых прокладках в пра­вом заднем крыле и прикреплен к кузову двумя хомутами, стянутыми бол­том.

Топливный бак автомобиля «ВАЗ-2108» размещен под полом кузова и прикреплен двумя хомутами к кронштейнам кузова. Для увеличения жест­кости бака и уменьшения колебаний в нем топлива при движении автомо­биля внутри бака имеются две перегородки. Бак связан шлангом со специ­альным устройством — неразборным сепаратором объемом 7 л. В сепара­торе конденсируются пары бензина, которые сливаются обратно в бак. Топ­ливный бак является дополнительным источником охлаждения двигателя вследствие постоянной циркуляции топлива в системе питания двигателя.

Топливный насос. Топливные насосы служат для перекачивания топли­ва из бака в карбюратор. Обычно это насосы диафрагменного типа с при­водом от кулачкового вала двигателя или от вала привода мас­ляного насоса. Между верхней и нижней частями корпуса насоса устанавливается блок-диафрагма (из диа­фрагмы, нижней и верхней чашек диафрагмы и внутренней и наруж­ной дистанционных прокладок, которая совершает возвратно-поступа­тельные движения при действии на нее привода  шток 2, балансир, штан­га, кулачок. В верхней части корпуса имеются полость для топлива и впускной и нагнетательный клапаны.

Фильтры. Для очистки топлива, поступающего в карбюратор, на неко­торых легковых автомобилях устанавливают фильтры. Так, например, на автомобиле «ВАЗ-2108» топливный фильтр установлен на топливопроводе перед насосом и имеет бумажный фильтрующий элемент одноразового ис­пользования.

На двигателях автомобилей ВАЗ устанавливают воздушные фильтры сухого типа со сменным фильтрующим элементом, который меняют через каждые 10 000 км пробега в городских условиях и по шоссейным дорогам и через каждые 5000 км по пыльным проселочным дорогам.

Впускные и выпускные трубопроводы. Глушитель шума. Горючая смесь подается в цилиндры двигателя через впускные трубопроводы, которые мо­гут быть объединены в единый коллектор. На двигателях автомобилей ВАЗ и АЗЛК он выполнен из алюминиевого сплава, имеет двойные стенки, между которыми циркулирует жидкость из системы охлаждения двигателя, что обеспечивает лучшее испарение топлива, осевшего на стенках.

Выпускные трубопроводы, которые также могут быть объединены в еди­ный коллектор, служат для отвода отработавших газов из цилиндров. Обычно их отливают из чугуна. В зависимости от компоновки двигателя впускной и выпускной трубопроводы могут быть расположены с одной сто­роны (ВАЗ) или с двух сторон (АЗЛК) двигателя. Из выпускного трубо­провода газы по трубе поступают в глушитель шума, в котором глушение осуществляется за счет изменения направления потока газов, изменения объема в элементах глушителя, расчленения струи на мелкие струйки и т. д. За счет этих мероприятий удается снизить шум до 75 дБ при потере мощ­ности двигателя на глушение на 3...5%. Глушители также обеспечивают га­шение пламени и искр, вылетающих из цилиндров при выпуске отрабо­тавших газов.

Другие типы систем питания. Устройство системы питания дизельного двигателя несколько иное. В ней вместо карбюратора используется топлив­ный насос высокого давления объемного типа с числом секций, равным чис­лу цилиндров. При вращении коленчатого вала двигателя секции через форсунки подают определенные порции топлива (величина порции зависит от положения педали газа) в цилиндры, когда поршни подходят к ВМТ (со­ответствуют опережению зажигания). Топливо при этом быстро и хорошо смешивается с воздухом, сжатым в цилиндре, и за счет повышения темпе­ратуры смесь воспламеняется и горит.

Похожа на эту систему питания система питания бензинового двигателя с непосредственным впрыскиванием топлива, но не в камеру сгорания, а во впускной трубопровод перед впускным клапаном. Такое устройство позво­ляет упростить конструкцию насоса, повысить срок его службы и умень­шить стоимость. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыскивани­ем топлива более экономичны, меньше загрязняют окружающую среду и менее инертны (быстро разгоняются), чем карбюраторные.

Чтобы запустить дизельный двигатель зимой, надо раскрутить его ко­ленчатый вал до большей частоты, чем в теплое время года. Сделать это сложно, так как стартер на морозе медленнее проворачивает вал из-за повышенной вязкости масла и уменьшения, емкости аккумулятора. При медленном движении поршня в цилиндре происходит утечка воздушного заряда (через зазор между поршнем и цилиндром), поэтому температура и давление в конце такта сжатия не достигают величин, необходимых для воспламенения топлива. Оно при морозе намного хуже распыляется форсун­ками особенно при пуске, часть его оседает на стенках камеры сгорания и не испаряется.

Бензины применяются в двигателях с принудительным зажиганием от электрической искры. Более тяжелые дизельные топлива вследствие луч­шей самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия его смеси с воздухом, т. е. в дизелях.

Наиболее важными характеристиками бензинов являются детонацион­ная стойкость и фракционный состав. (Детонационная стойкость — основ­ной показатель качества бензина, оказывающий решающее влияние на ра­боту двигателя.) Детонация вызывается самовоспламенением бензовоздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков в ци­линдрах. Возникновению детонации способствуют повышение степени сжа­тия, увеличение угла опережения зажигания, повышение температуры ок­ружающего воздуха и т. д. В результате детонации снижаются экономичес­кие показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токси­ческие показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с высокой детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом. Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим тре­бования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Боль­шинство современных отечественных легковых автомобилей имеет двига­тели со степенью сжатия 8,5...9,9, рассчитанные на эксплуатацию на бензи­не АИ-93 с октановым числом 93.

Если эксплуатировать такие автомобили на бензинах с меньшим окта­новым числом (например. А-76 или А-72), то двигатель будет работать с детонацией, что снижает срок его службы и надежность (разрушаются перемычки между канавками для поршневых колец, оплавляются поверх­ности днища поршня, прогорают прокладки между головкой и блоком ци­линдров и т.д.).

Для повышения детонационной стойкости низкооктановых бензинов в их состав вводят антидетонаторы — металлоорганические соединения (на­пример, тетраэтилсвинец — очень ядовитое вещество!). Бензин с тетра-этилсвинцом называют этилированным, он требует особых мер предосто­рожности. Такие бензины подкрашивают: А-76 — в желтый цвет, АИ-93 — в оранжево-красный, АИ-98 — в синий. Ведутся работы по постепенной за­мене этилированных бензинов неэтилированными путем изменения техноло­гии их производства и применения нетоксичных антидетонационных доба­вок.

Выбор марки дизельного топлива зависит от сезона эксплуатации авто­мобиля: марка «Л» (летнее) соответствует режиму работы при температу­рах свыше 0°С, марка «3» (зимнее) — свыше —20°С, марка «А» (аркти­ческое) — свыше —50°С.