Система питания

Система питания служит для приготовления горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и удаления из цилиндров отработавших газов.

Топливом для двигателя ВАЗ-2121. является бензин марки АИ-93, где А - автомобильный; И - исследовательский (метод определения октанового числа бензина), 93 - октановое число, характеризующее стойкость бензина против детонации.

Система питания состоит из топливного бака, топливного насоса, воздушного фильтра, карбюратора, топливопроводов, впускного и выпускного трубопроводов, трубы глушителей, основного и дополнительного глушителей.

Принципиальная схема системы питания двигателя автомобиля "Нива" ВАЗ-2121 показана на рис. 13. Топливо из бака 1 подается насосом 7 по топливопроводам 6 в карбюратор 4. Через воздушный фильтр 5 в карбюратор поступает воздух. Приготовленная в карбюраторе горючая смесь подается в цилиндры двигателя по впускному трубопроводу 3. Отработавшие газы отводятся из цилиндров двигателя в атмосферу через выпускной трубопровод .2, трубу 8 глушителей и глушители 9 и 10.

Рис. 13. Принципиальная схема системы питания двигателя

Топливный бак автомобиля имеет объем 45 л. Наполненный бензином бак обеспечивает пробег автомобиля в 350-400 км. Топливный бак (рис. 14) сварен из двух стальных штампованных корытообразных половин, освинцованных для предохранения от коррозии. В верхней части бак имеет заливную горловину, состоящую из приемной 13 и наливной 10 труб с уплотнителем 8 и резинового соединительного шланга 11. Заливная горловина закрывается резьбовой герметичной пробкой 6 с прокладкой 7. В нижней части бака находится сливное отверстие с резьбовой пробкой 14. Количество топлива в баке контролируется указателем, датчик 3 которого установлен внутри бака. Топливо забирается из бака через топливоприемную трубку 2, имеющую сетчатый фильтр, и через шланг 4 и топливопровод 5 поступает в топливный насос. Связь внутренней полости бака с атмосферой и ее вентиляция осуществляются через воздушную 12 и вентиляционную 9 трубки.

Рис. 14. Топливный бак

Топливный бак устанавливается внутри кузова автомобиля под задним сиденьем. Он отделен от салона кузова специальной перегородкой, имеет провод заземления и крепится болтами к полу кузова автомобиля.

Топливный насос служит для подачи топлива из топливного бака в карбюратор. Топливный насос (рис. 15) диафрагменного типа. Между верхней 3 (с крышкой 5) и нижней 13 частями корпуса насоса установлен блок диафрагм 15, который соединен со штоком 7. Шток охватывается вильчатым концом балансира 11 рычага 12 привода насоса. На штоке установлена пружина 14 блока диафрагм. В верхней части корпуса насоса находятся всасывающий 6 и нагнетательный 16 клапаны. Привод насоса осуществляется толкателем от эксцентрика вала привода масляного насоса. Под воздействием эксцентрика толкатель нажимает на верхнюю часть рычага 12, а балансир 11 через шток 7 перемещает блок диафрагм 15 вниз. При этом пружина 14 сжимается. Объем полости над блоком диафрагм увеличивается, и топливо под действием разрежения из бака поступает в насос через всасывающий патрубок 4, сетчатый фильтр 2 и всасывающий клапан 6. Нагнетательный клапан насоса при этом закрыт. Вверх блок диафрагм перемещается под действием пружины 14, когда балансир 11 не удерживает шток 7. Под давлением топлива открывается нагнетательный клапан 16, и топливо через нагнетательный патрубок 1 поступает в карбюратор. Всасывающий клапан в этом случае закрыт. Когда поплавковая камера карбюратора будет заполнена, запорная игла 5 (см. рис. 17) поплавка 4 перекроет доступ топлива в карбюратор. При этом блок диафрагм топливного насоса останется в нижнем положении, и рычаг 12 (см. рис. 15) с балансиром будут перемещаться вхолостую. Рычаг 8 с пружиной 9 служит для ручной подкачки топлива в карбюратор перед пуском двигателя. Он воздействует на балансир 11 через эксцентрик 10.

Рис. 15. Топливный насос

Производительность насоса равна 60 л/ч при частоте качаний 2000 циклов в минуту, а создаваемое давление - 0,2-0,3 кгс/см² (0,02-0,03 МПа). Насос саморегулируется - при небольших расходах топлива ход блока диафрагм недоиспользуется, а ход рычага механической подкачки топлива с балансиром будет частично холостым.

Топливный насос устанавливается на специальном приливе на блоке цилиндров двигателя и крепится к нему двумя шпильками через теплоизолирующую проставку и регулировочные прокладки.

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в карбюратор, от пыли и других примесей. Пыль содержит мельчайшие кристаллы твердого кварца, которые, оседая на смазанные поверхности трущихся деталей двигателя, вызывают интенсивный их избное.

Воздушный фильтр (рис. 16) сухого типа. Стальной штампованный корпус 1 имеет: патрубок 10 забора холодного воздуха из подкапотного пространства; патрубок 2 забора теплого воздуха из воздухозаборника на выпускном коллекторе; вытяжной коллектор системы вентиляции картера двигателя и оси 9 для крепления крышки. Корпус фильтра устанавливается на карбюраторе и крепится к нему на четырех шпильках самоконтрящимися гайками.

Крышка 7 фильтра стальная, штампованная, имеет перегородку 8, в зависимости от расположения которой обеспечивается сезонная регулировка температуры воздуха, поступающего в двигатель. Летом крышка фильтра устанавливается так, что перегородка 8 перекрывает патрубок 2, и в двигатель поступает холодный воздух. Зимой крышка устанавливается в положение, при котором перегородка 8 перекрывает патрубок 10, и в двигатель поступает теплый воздух. Герметичность соединения крышки и корпуса фильтра обеспечивается резиновой прокладкой 6.

Рис. 16. Воздушный фильтр

Фильтрующий элемент 3-сменный, имеет цилиндрическую форму, состоит из гофрированного картонного фильтра 5 и обкладки-предочистителя 4 из нетканого синтетического материала (слоя синтетической ваты). Обкладка-предочиститель выполняет роль элемента предварительной очистки воздуха и увеличивает пылеемкость фильтра. Воздух, поступающий в фильтр, сначала проходит через обкладку-предочиститель, а потом через картонный фильтрующий элемент. Замена фильтрующего элемента производится через 10 000 км пробега в городских условиях и на шоссейных дорогах и через 5000 км - на пыльных проселочных дорогах.

Карбюратор приготовляет горючую смесь (смесь бензина с воздухом), соответствующую по составу режиму работы двигателя. Карбюратор (рис. 17) двухкамерный с падающим потоком смеси, балансированный. Он имеет две смесительные камеры, которые включаются в работу последовательно: сначала основная (первичная) камера, а при увеличении нагрузки - дополнительная (вторичная) камера. Это позволило повысить мощность двигателя в результате лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам двигателя. Поток горючей смеси в камерах карбюратора движется сверху вниз, что улучшает наполнение цилиндров смесью. Поплавковая камера карбюратора балансированная (уравновешенная), так как связь ее с атмосферой осуществляется через воздушный фильтр. Это обеспечивает приготовление карбюратором горючей смеси, не зависящей по своему составу от степени засорения воздушного фильтра. Поплавковая камера находится в передней части карбюратора (по ходу автомобиля), что исключает переобогащение горючей смеси при торможении и повышает уровень топлива в распылителях при движении на подъемах для обогащения горючей смеси и увеличения мощности двигателя.

Рис. 17. Карбюратор

Карбюратор состоит из трех основных частей: корпуса 1, крышки 6 и корпуса 43 дроссельных заслонок. В них размещены все системы и устройства карбюратора, обеспечивающие приготовление горючей смеси при различных режимах работы двигателя.

Главная дозирующая система приготовляет обедненную горючую смесь (на 1 кг бензина приходится до 16,5 кг воздуха) при работе двигателя на частичных (средних) нагрузках. Приготовленная смесь по составу близка к экономичной во всем диапазоне частичных нагрузок.

При открытии дроссельной заслонки 37 первичной камеры карбюратора топливо из поплавковой камеры 3 через главный топливный жиклер 2 поступает в эмульсионный колодец 30. В этом колодце топливо смешивается с воздухом, выходящим из отверстий эмульсионной трубки 29, в которые воздух поступает через воздушный жиклер 11. Эмульсия через распылитель 20 поступает в малый 17 и большой 35 диффузоры карбюратора и перемешивается с воздухом, проходящим через диффузоры, в результате чего образуется горючая смесь. Главная дозирующая система вторичной камеры карбюратора устроена и работает аналогично главной дозирующей системе первичной камеры. Дроссельная заслонка 39 вторичной камеры начинает открываться после поворота дроссельной заслонки первичной камеры примерно на 50° от своего первоначального положения. Полное открытие дроссельных заслонок первичной и вторичной камер карбюратора происходит одновременно.

Дроссельная заслонка 37 первичной камеры имеет механический привод от педали управления карбюратором, расположенной в салоне автомобиля. Привод дроссельной заслонки 39 вторичной камеры - пневматический. Он обеспечивает плавное включение главной дозирующей системы вторичной камеры, экономичность работы двигателя и способствует снижению токсичности отработавших газов.

Диафрагменный механизм 45 пневмопривода дроссельной заслонки вторичной камеры соединен каналом 38 через жиклеры 36 с большими диффузорами 35 первичной и вторичной камер карбюратора. Диафрагма 44 механизма через шток 42 и рычаги связана с дроссельной заслонкой 39 вторичной камеры. В зависимости от режима работы двигателя, разрежения в диффузорах и диафрагменном механизме осуществляется автоматическое открытие дроссельной заслонки 39 на соответствующую величину. При этом диафрагма 44, преодолевая сопротивление пружины 46, прогибается и через шток 42 воздействует на дроссельную заслонку вторичной камеры карбюратора.

Пусковое устройство обеспечивает приготовление богатой горючей смеси (на 1 кг бензина приходится менее 13 кг воздуха) при пуске холодного двигателя. Пусковым устройством карбюратора являются воздушная заслонка и связанный с ней пневматический элемент. При пуске холодного двигателя трехплечий рычаг 47 управления воздушной заслонкой приоткрывает дроссельную заслонку 37 первичной камеры карбюратора. При этом телескопическая тяга 52 воздействует на рычаг оси воздушной заслонки 18, которая перекрывает воздушный патрубок 19 перед распылителем 20 и диффузорами 17 и 35 первичной камеры. Количество воздуха, проходящего через карбюратор, уменьшается. Разрежение в диффузорах возрастает, и топливо начинает вытекать из распылителя 20 главной дозирующей системы первичной камеры, обеспечивая образование горючей смеси. При первых вспышках и последующей работе двигателя на холостом ходу разрежение из-под дроссельной заслонки передается в полость 51 под диафрагмой 50 пневматического элемента. Диафрагма прогибается и через шток 49 и тягу 48 приоткрывает воздушную заслонку для доступа необходимого количества воздуха, а телескопическая тяга 52, имеющая внутри пружину, сжимается. Таким образом, при пуске холодного двигателя и его прогреве воздушная заслонка автоматически устанавливается в положение, исключающее чрезмерное обогащение или обеднение горючей смеси. По мере прогрева двигателя воздушная заслонка открывается полностью с помощью рукоятки управления пусковым устройством, находящейся на панели приборов. Пусковое устройство карбюратора обеспечивает надежный пуск двигателя при температурах окружающей среды до -25° С.

Система холостого хода готовит обогащенную горючую смесь (на 1 кг бензина приходится до 13 кг воздуха) при работе двигателя на холостом ходу. На режиме холостого хода дроссельная заслонка 37 приоткрыта. При этом переходные отверстия 34 системы холостого хода находятся над верхней кромкой дроссельной заслонки. Воздушная заслонка 18 открыта полностью. Под действием разрежения топливо из эмульсионного колодца 30 через канал 28 поступает к топливному жиклеру 21 холостого хода, где перемешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер системы холостого хода. Полученная эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через переходные отверстия 34 и отверстие, регулируемое винтом 27. Затем эмульсия выходит под дроссельную заслонку первичной камеры карбюратора по каналу 31 через отверстие, которое регулируется винтом 33. Отверстия 34, расположенные над дроссельной заслонкой, обеспечивают поступление эмульсии в дроссельный патрубок карбюратора для плавного перехода двигателя с холостого хода на частичные нагрузки. Винт 33 предназначен для регулирования количества смеси, а винт 32 - качества смеси при работе двигателя на холостом ходу. Системой холостого хода снабжена только первичная камера карбюратора. Вторичная камера карбюратора имеет переходную систему.

Переходная система плавно включает в работу вторичную камеру карбюратора при небольших открытиях ее дроссельной заслонки. В начале открытия дроссельной заслонки 39 перед отверстиями 40 переходной системы создается большое разрежение. В результате этого из эмульсионного колодца по каналу через топливный жиклер 8 переходной системы поступает топливо, а через воздушный жиклер 9 этой системы - воздух. Образующаяся при этом эмульсия по каналу 41 подводится к переходным отверстиям 40, через них поступает в дроссельный патрубок и обогащает горючую смесь, обеспечивая тем самым плавное включение в работу вторичной камеры карбюратора.

Ускорительный насос обогащает горючую смесь при резком переходе двигателя с частичной нагрузки на полную (обгон и т. п.). Он улучшает приемистость двигателя, т. е. способность быстро развивать наибольшую мощность. Топливо поступает в насос через жиклер 22 и клапан 23. При резком открытии дроссельной заслонки первичной камеры карбюратора сектор, установленный на оси заслонки, действует на рычаг 25 привода насоса, который давит на диафрагму 24. Диафрагма, преодолевая усилие возвратной пружины 26, прогибается и выталкивает топливо через канал 16, нагнетательный клапан 14 и распылитель 15 ускорительного насоса в диффузоры первичной камеры карбюратора. При этом впускной клапан 23 ускорительного насоса закрывается. Сектор, установленный на оси дроссельной заслонки первичной камеры, имеет специальный профиль, обеспечивающий двойной впрыск топлива. Причем второй впрыск топлива совпадает с моментом открытия дроссельной заслонки вторичной камеры карбюратора.

Эконостат служит для дополнительного обогащения горючей смеси три полной нагрузке двигателя. Он представляет собой экономайзерное устройство, которым снабжена только вторичная камера карбюратора. Эконостат вступает в работу при определенной скорости движения воздуха в малом диффузоре вторичной камеры карбюратора, когда разрежение в распылителе эконостата достигает соответствующей величины. При этом топливо из поплавковой камеры 3 поступает по каналу через топливный жиклер 7, а воздух - через воздушный жиклер 10 эконостата. Образующаяся эмульсия через эмульсионный жиклер 12 попадает в распылитель 13 эконостата и из него - в малый диффузор вторичной камеры карбюратора, обеспечивая таким образом обогащение горючей смеси.

Впускной и выпускной трубопроводы. Впускной трубопровод служит для равномерной подачи горючей смеси из карбюратора в цилиндры двигателя. Впускной трубопровод 5 (рис. 18) отлит из алюминиевого сплава. Для лучшего испарения топлива, оседающего на стенах, трубопровод имеет обогреватель (рубашку), который соединен с рубашкой охлаждения головки блока цилиндров. Фланец 4 трубопровода предназначен для установки карбюратора, а фланец 6 - для соединения с головкой блока цилиндров. Связь впускного трубопровода с атмосферой осуществляется с помощью специальной трубки 3.

Выпускной трубопровод 1 служит для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя. Он отлит из чугуна. Фланец 2 трубопровод а предназначен для крепления приемной трубы глушителей, а фланец 7 - для связи с головкой блока цилиндров.

Рис. 18. Впускной и выпускной трубопроводы

Впускной и выпускной трубопроводы крепятся шпильками 9 к головке блока цилиндров через металлоасбестовую прокладку S, состоящую из двух частей и обеспечивающую герметичность их соединения.

Глушитель уменьшает шум при выпуске отработавших газов из цилиндров двигателя. На автомобиле установлены два глушителя (рис. 19): основной 1 и дополнительный 5, благодаря чему обеспечиваются двойное расширение отработавших газов и более эффективное снижение шума выпуска газов. Оба глушителя имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами и используемыми для них материалами.

Рис. 20. Глушители

Все детали основного глушителя изготовлены из коррозионно-стойкой нержавеющей стали, а детали дополнительного глушителя - из углеродистой стали. Глушители неразборные, сварены из двух штампованных половин. Внутри глушителей имеются трубы 3 и 7 с большим количеством отверстий, а также перегородки 4 и 6. Отработавшие газы, поступающие в глушители, сначала в дополни-тельный 5, а потом в основной 7, расширяются, меняют направление и, проходя через отверстия в трубах, резко снижают свою скорость. Это приводит к уменьшению шума выпуска отработавших газов, выбрасываемых в атмосферу через трубу 2. Глушители на автомобиле прикрепляются к полу кузова резиновыми ремнями, закрепленными в специальных проушинах основного глушителя. Эластичное крепление глушителей предохраняет их от поломок при колебаниях двигателя, установленного на резиновых опорах.