Захранваща система - Въздушен филтър и турбокомпресор
От химията е известно, че въздухът е смес от голям брой газове: кислород, азот, водород и др. Въздухът съдържа около 23% от теглото на кислорода, необходим за изгаряне на гориво.
Въздухът около колата по време на шофиране понякога съдържа малко прах. Съставът на пътния прах включва оксиди на калций, желязо, силиций и др. Повърхностната твърдост на праховите зърна от силициев оксид (кварц), който е основният компонент на праха, е два пъти по-висока от твърдостта на висококачествените стомани. Твърдите му частици предизвикват ускорено износване на цилиндри, бутала и други триещи се части. Работата на автомобила без почистване на въздуха, влизащ в цилиндрите, е неприемлива.
При съвременните автомобили се използват предимно комбинирани въздухопречистватели, които представляват комбинация от инерционни и филтриращи методи за пречистване на въздуха. Има дву- и тристепенни комбинирани въздухопречистватели.
На фиг. 1 е показан най-често използваният тристепенен въздушен филтър на двигатели. Първият етап на пречистване на въздуха е осигурен в него с инерционен филтър, вторият етап е контактен, с маслена баня, третият също е контактен, но с филтърни елементи.
Фигура 1. Тристепенен въздушен филтър на двигателя D-240: 1 - тиган, 2 - филтърни елементи (изработени от найлонова смес), 3 - тяло, 4 - изходяща тръба, 5 - завихрител, 6 - инерционен филтър, 7 - прозорец за отстраняване на прах, 8 - мрежа, 9 - тръба, 10 - опорна скоба, 11 - глава, 12 - маслена баня за насочване на въздух и масло поток.
Въздушният филтър, заедно с изпускателната тръба за почистен въздух, се монтира върху главата на цилиндъра с помощта на скоба и скоби. Състои се от тяло 3, глава 11 и заварени към неговсмукателна тръба 9. Отгоре на всмукателната тръба със скоба е закрепен инерционен пречиствател 6. Три филтърни елемента 2, изработени от найлонова преплитане, са вкарани в главата на въздушния пречиствател. Тиган 1 с маслена баня е прикрепен към главата отдолу със съединителни болтове.
Въздухопречиствателят работи по следния начин. При всмукателния ход, под действието на разреждане, въздухът навлиза в инерционния пречиствател през отворите на мрежата 8 и, удряйки наклонените лопатки на завихрителя 5, извършва въртеливо движение. Големите прахови частици, които са влезли в уреда за почистване с въздух, се изхвърлят към стените под действието на центробежна сила и изпадат през два прозореца 7 на капака. В инерционната чистачка се отделя 2/3 от съдържащия се във въздуха прах. Потокът от въздух с фини прахови частици с висока скорост се движи надолу по всмукателната тръба, влиза в контакт с повърхността на маслото в картера и рязко променя посоката и скоростта. В този случай в маслото остават малки прахови частици и въздухът преминава през филтърните елементи в изходната тръба 4 към цилиндрите на двигателя. Филтърни елементи 2 улавят най-малките механични примеси във въздуха.
В допълнение към този дизайн на автомобилите се използват въздушни почистващи препарати с циклонно почистване (фиг. 2, а). Имат две степени на почистване: инерционна (циклонен уред с ежекторно прахоулавяне) и филтрираща.
Циклонният почистващ препарат се състои от пластмасови циклони 3, притиснати в горните и долните палети 9. затегнати с болтове. Към долната тава е плътно прикрепен прахоуловителен бункер 2 със смукателна тръба, която го свързва с изхвърлящата тръба 10. През централната част на тарелките и прахоуловителния бункер минава тръба 1, която насочва пречистения въздух към цилиндрите. Централната тръба, кофата за прах, корпус 4 и цилиндровият блок са твърди, неразделимивъзел. Между централната тръба и горния палет е монтиран уплътнителен филцов пръстен.
Ориз. 2 Двустепенен въздушен филтър: a - тракторен циклон (G-150K), b - схема за отстраняване на прах, c - автомобил (GAZ-53A); 1 - всмукателна тръба, 2 - прахоуловител, 3 - циклон, 4 - корпус, 5 - рефлектор, 6 - касета, 7 - защитна мрежа, 8 - капак, 9 - тава за отцеждане, 10 - тръба, 11 - тръба за отстраняване на прах, 12 - направляваща втулка, 13 - входяща тръба, 14 - корпус на филтъра, 15 - филтърен елемент, 16 - покритие.
Отгоре на централната тръба има капак 8. Между капака и корпуса е монтирана мрежа 7, която улавя големи растителни частици, съдържащи се във въздуха. Под капака има филтърен елемент от полиуретан.
Всеки циклон 3 е тръба с направляваща втулка 12. Към горната част на тръбата е заварена входна тръба 13, насочена тангенциално към вътрешната й повърхност.
Въздухът, преди да влезе в цилиндрите на двигателя, преминава през защитната мрежа 7, навлиза в циклоните 3 през входящите тръби и се завихря. Под действието на центробежните сили прахът във въздуха се изхвърля към стените на циклона и навлиза в контейнера за прах.
След това прахът се изсмуква и отвежда в атмосферата заедно с изгорелите газове поради вакуума, създаден от ежекторното устройство.
Пречистеният въздух в циклона се насочва нагоре през ръкава към втория етап на пречистване. След преминаване през филтърния елемент, навлажнен с масло, въздухът отново се почиства от най-малките прахови частици и навлиза в цилиндрите на двигателя през всмукателната тръба 1.
Въздушният филтър на автомобилен двигател (фиг. 2, 6), обикновено наричан въздушен филтър, се състои от филтърен корпус 14 и филтърелемент 15.
Филтърният елемент, сглобен с капака, е неразглобяем дизайн. Като уплътнение на филтърния елемент се използват найлонови влакна с диаметър на резбата 0,2-0,3 mm. Корпусът на въздушния филтър има специално щамповане в долната част - маслена баня, в която се пълни двигателно масло.
Корпусът на филтърния елемент и корпусът на филтъра са уплътнени с гумено уплътнение.
Когато двигателят работи, въздухът навлиза в пръстеновидната междина между корпусите 14 на филтъра и филтърния елемент 15. След преминаване на вертикалния пръстеновиден канал, образуван от тези корпуси, въздушният поток се завърта на 180° над маслената баня. В този случай големи частици прах, продължаващи да се движат надолу по инерция, попадат в маслото и се утаяват на дъното на маслената баня. След това въздухът влиза във филтърния елемент, почиства се в него и се изпраща към цилиндрите.
Турбокомпресор.
Мощността на двигател с определен работен обем може да бъде увеличена чрез подаване на въздух, предварително компресиран в компресора (претоварване) към цилиндъра. Ако към цилиндрите се подаде повече въздух, тогава може да се подаде повече гориво, което ще изгори напълно и ще освободи повече енергия. Турбокомпресорът (фиг. 3) се използва за вкарване на въздух под налягане в цилиндрите на двигателя.
Турбокомпресорът се състои от центробежен компресор и газова турбина, колела 5 и 9, които са здраво закрепени на общ вал 4.
Ориз. 3. Турбокомпресор: 1 - среден корпус, 2 - втулка, 3-корпус на компресора, 4 - вал, 5 - компресорно колело, 6 - канал за подаване на масло, 7 - корпус на турбината, 8 - турбинна вложка, 9 - турбинно колело, 10 - водна риза.
Отработените газове през изпускателния тръбопровод влизат в камерата на газовата турбина и се насочват към лопатките на работното колело 9 на турбината, принуждавайки госе въртят заедно с вал 4. Освен това обработените газове се изхвърлят в атмосферата през изпускателната тръба. Компресорното колело 5, фиксирано на вала, засмуква въздух от атмосферата през въздушния филтър и под свръхналягане от 0,05-0,06 MPa го изпомпва през входящия тръбопровод в цилиндрите на двигателя, увеличавайки тяхното пълнене с въздух.
Колелата на турбината и компресора се въртят с висока скорост (около 40 хиляди оборота в минута), лекият им дисбаланс може да причини силни вибрации. Следователно валът се поддържа от бронзов лагер от тип „осцилираща“ втулка 2.
Чрез специален ремъчен филтър с прорези маслото се изпомпва към втулката и чрез пробиване в нея навлиза във вътрешната кухина за смазване на триещата се повърхност на вала. По дължината на външния жлеб на втулката маслото се впръсква в пролуката между втулката и тялото, образувайки маслена възглавница, която потиска вибрациите, възникващи при въртене на вала. Маслото се източва от турбокомпресора в картера. За да се контролира налягането на маслото, постъпващо в турбокомпресора, на средния корпус е монтиран манометър. Нормалното налягане на маслото след филтъра на турбокомпресора трябва да бъде 0,2-0,4 MPa.
Частите на турбокомпресора се охлаждат от вода, идваща от системата за охлаждане на двигателя във водната риза 10 на средния корпус.