Система питания карбюраторного двигателя выполняет следующие функции:
1) – хранение на автомобиле запаса топлива;
2) – образование горючей смеси;
3) – подвод горючей смеси в цилиндры двигателя;
4) – отвод из цилиндров двигателя отработавших газов;
5) – обеспечение высокой надёжности и экономичности автомобиля в различных эксплуатационных условиях;
6) – обеспечение минимального количества в отработавших газах вредных примесей;
7) – обеспечение простоты технического обслуживания, а также безопасности в пожарном отношении.
На [рис. 1] представлены основные элементы, которые входят в систему питания.
Рис. 1. Схема системы питания двигателя ЗИЛ-130.
1) – Воздухоочиститель;
2) – Впускной трубопровод;
3) – Топливопровод;
4) – Топливный бак;
5) – Фильтр-отстойник;
6) – Глушитель;
7) – Выпускной трубопровод;
8) – Фильтр тонкой очистки топлива;
9) – Карбюратор;
10) – Топливоподкачивающий насос;
11) – Паровоздушный клапан заливной горловины;
12) – Указатель уровня топлива;
13) – Поплавковый датчик уровня топлива;
14) – Фильтр топливного бака.
Одним из условий высокоэкономичной работы карбюраторного двигателя с минимальной токсичностью отработавших газов является равномерное распределение в воздухе паров топлива, то есть образование однородной топливовоздушной смеси. Поэтому не только к процессу смесеобразования, но и к качеству используемого топлива предъявляются повышенные требования.
Современные высокооборотные двигатели затрачивают на процесс смесеобразования порядка 0,01-0,02 с. Помимо этого, получение однородной топливовоздушной смеси осложняется в условиях внешнего смесеобразования за счёт того, что в момент смешивания с воздухом топливо находится в двухфазном состоянии: одна его часть находится в виде жидкости, а другая в виде пара. Вследствие этого, чтобы ускорить испарение топлива, которое впрыскивается в воздушный поток, необходимо раздробить его струю на мелкие капли, с поверхности которых и происходила бы диффузия испарившегося топлива в воздух. В данном случае происходит не только молекулярная, но и турбулентная диффузия, то есть проникновение в воздух молекул и малых объёмов топлива.
Виды внешнего смесеобразования различаются в зависимости от типа ДВС:
1) – карбюрация;
2) – впрыск лёгкого топлива во впускной трубопровод или же его непрерывная подача во впускной трубопровод, или же порция, когда впускной клапан открыт;
3) – форкамерно-факельное;
4) – газовое.
В ДВС с искровым зажиганием широкое распространение получила карбюрация.
Начальной фазой смесеобразования является дозировка воздуха и топлива карбюратором до момента поступления в цилиндр горючей смеси. Завершается процесс смесеобразования в цилиндре непосредственно в периоды впуска и сжатия. Одновременное протекание взаимодействующих физических процессов различного рода является особенностью процесса карбюрации.
Распыливание топлива происходит, когда его струя, движущаяся в каналах карбюратора (при отсутствии эмульсирования) попадает в воздушный поток в диффузоре. Струя топлива за счёт кинетической энергии движущегося воздуха приобретает конусную форму (вершина в устье распылителя) и начинает распыливаться.
В большинстве своём характер распыливания топливной струи зависит от температуры и свойства топлива. Для топлива, которое обладает высоким коэффициентом натяжения, необходимо на это больше энергии. Повышение температуры приводит к уменьшению работы, затрачиваемой на разрушение поверхностной плёнки топлива.
В случае подачи воздуха в топливный канал карбюратора начало дробления топлива на капли происходит до его истечения в основной воздушный поток, чем облегчается его дальнейшее распыливание в диффузоре.
Топливо, как правило, испаряется в движущемся потоке воздуха. Процесс испарения протекает тем интенсивнее, чем выше скорость движения потока. Более мелкие капли лёгких фракций топлива успевают испариться непосредственно в смесительной камере карбюратора, тогда как остальные частицы, увлекаемые воздухом, испаряются в процессе движения смеси во впускном тракте и цилиндрах ДВС.
Начало активного перемешивания с воздухом неиспарившегося и испарившегося топлива соответствует моменту его истечения из распылителя в воздушный поток. Чем меньше размер капель топлива, взвешенного в воздухе, тем они подвижнее, а горючая смесь однороднее. Топливо поступает в цилиндры ДВС не полностью испарившимся. Там между остаточными газами и поступившей горючей смесью происходит теплообмен и подвод тепла от нагретых деталей к заряду, а также нагревание смеси за счёт сжатия. Эти процессы способствуют дальнейшему испарению топлива.