АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКОВ БЕНЗИНАС.главныйЧистозвонов,отдела двигателей НАМИ на педаль акселератора) возможно лишь при исключительно точном изготовлении деталей насоса. Зазоры между плунжерами и втулками, в которых они движутся, должны быть доведены до минимальной величины (порядка 2—3 микрон), не допускающей скольконибудь заметной утечки бензина, находящегося под высоким давлением. Если это не будет соблюдено, то неравномерность подачи бензина в различные цилиндры может оказаться даже худшей, чем при карбюраторном смесеобразованииТакие незначительные зазоры между плунжерами и втулками делают бензиновые насосы капризными в эксплуатации, требуют особенно тщательной фильтрации бензина для того, чтобы предотвратить быстрый износ двигателя. Дело усложняется еще и тем, что надежная смазка плунжеров весьма затруднительна, так как бензин растворяет масло, не обладая сам смазывающей способностью. Для надежного воспламенения электрической искрой бензовоздушной смеси последняя не должна быть ни слишком бедной, ни слишком богатой, т. е. ее состав колеблется в пределах примерно от 60 до 80 граммов бензина на один килограмм воздуха. Именно такой состав смеси и поддерживает правильно работающий карбюратор, изменяя его в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя и степени открытия дроссельной заслонки. Бензин и воздух при впрыске попадают в цилиндры двигателя порознь, и если водитель, нажимая педаль газа, будет лишь изменять количество впрыскиваемого бензина, то он получит в цилиндрах настолько богатую или же, наоборот, настолько бедную смесь, что электрическая искра не сможет ее воспламенить. Эту опасность, казалось бы, легко устранить, установив во впускной трубе воздушную заслонку и соединив ее тоже с педалью газа. Однако такое простое устройство, по ряду причин, не обеспечивает достаточно точного изменения состава бензовоздушной смеси, требующегося при различных условиях работы двигателя. Поэтому при замене карбюратора насосом для впрыска бензина приходится снабжать двигатель довольно сложным автоматическим устройством, предназначенным для управления составом бензовоздушной смеси в цилиндрах. Необходимость в особо точной обработке деталей насоса, в применении высоко эффективных бензиновых фильтров, особых устройств для смазки плунжеров насоса и, наконец, сложных автоматов регулировки • состава бензовоздушной смеси во много раз увеличивает стоимость аппаратуры дляконструктор бензовоздушнойПРИГОТОВЛЕНИЕсмеси при помощи карбюратора имеет ряд существенных недостатков. Для хорошего распыливания бензина карбюратор приходится снабжать диффузором, который должен быть одновременно и достаточно мал (чтобы скорость прохождения воздуха даже с прикрытой дроссельной заслонкой оставалась высокой) и достаточно велик (чтобы карбюратор не «душил» двигатель, оказывая повышенное сопротивление воздуху). Другим недостатком карбюраторного смесеобразования является необходимость применения подогрева впускной трубы обычно за счет тепла выхлопных газов, что уменьшает плотность бензовоздушной смеси, а следовательно, и мощность, получаемую при сгорании определенного объема топлива. Кроме того, горячая смесь детонирует легче, чем холодная. Несмотря на подогрев, бензовоздушная смесь, проходя через впускную трубу, теряет однородность, и часть цилиндров получает более бедную смесь, а часть — более богатую, что снижает максимальную мощность двигателя и ухудшает его топливную экономичность. Все эти недостатки карбюраторного смесеобразования наводит на мысль о необходимости замены карбюраторов бензиновых двигателей насосами, впрыскивающими бензин непосредственно в цилиндры. Для дизелей давно уже с успехом применяются такие насосы, впрыскивающие топливо в цилиндры в конце такта сжатия под давлением в 120—200 атм. (и более). Насосы дают возможность точно отмеривать порции бензина, впрыскиваемые в каждый цилиндр, и тем самым обеспечивают высокую однородность состава смеси в различных цилиндрах. Это повышает максимальную мощность двигателя, улучшает его топливную экономичность ив значительной мере облегчает холодный запуск. Капельки бензина, попадая в мелкораздробленном виде непосредственно в цилиндры, охлаждают поверхности головки цилиндра, днищ поршней и головок клапана, уменьшая склонность двигателя к детонации. Однако применение впрыскивающих насосов для бензиновых двигателей является, к сожалению, далеко не простой задачей. У бензиновых двигателей среднего размера, например типа ГАЗ-М20 «Победа», в каждом цилиндре за один рабочий ход сжигается 0,01 — 0,03 грамма топлива. Точное отмеривание столь ничтожных объемов бензина для впрыска его в строго одинаковых количествах в различные цилиндры (особенно одинаково точное изменение этих объемов, когда водитель нажимаетвпрыска бензина по сравнению с карбюраторами. Поэтому метод впрыска до последнего времени не получал широкого использования в автомобильной технике, тем более, что отказ от карбюраторной системы не дает столь значительного улучшения топливной экономичности автомобиля, как это происходит, например, при замене бензинового двигателя дизелем. В области же военной авиации, где важно любое повышение мощности двигателя (а со стоимостью конструкции считаются мало), впрыск бензина начал находить практическое применение уже в конце тридцатых годов. В дальнейшем, правда, развитие турбореактивных двигателей привело к тому, что впрыск бензина потерял для авиации всякое значение, однако опыт ее оказался весьма полезным. В настоящее время за рубежом вновь стали использовать впрыск бензина на автомобильных двигателях. Здесь сыграло роль и то обстоятельство, что в итоге многолетнего производства дизелей удалось значительно усовершенствовать технологию изготовления точных деталей топливной аппаратуры. Наиболее успешные попытки в этом направлении сделаны в Западной Германии, где с 1951 года начался серийный выпуск двухтактных двигателей Голиаф и Гутброт, а с 1954 года — четырехтактных двигателей МерседесБенц с впрыском бензина. Для двухтактных двигателей замена карбюратора впрыском бензина особенно привлекательна, так как у них, помимо перечисленных выше преимуществ, исключается потеря несгоревшей бензовоздушной смеси с выхлопными газами. Система впрыска бензина, применяемая на немецких двухтактных автомобильных двигателях, схематически показана на рис. 1. Бензин из бака поРис. 1. Система впрыска бензина в двухтактных двигателях: 1 — масляный бак, 2 — бензиновый фильтр, 3—масляный насос, 4 — в алс кулачком привода насоса высокого давления, 5 — насос низкого давления для подачи бензина из бака к фильтру, 6 — насос высокого давления, 7 — автомат, управляющий составом рабочей смеси, 8—вход воздуха из воздухоочистителя, 9 — рычаг воздушной заслонки, 10 — впрыскивающая форсунка, И—запальная свеча, 12 — бензиновый бак, 13 —цилиндр двигателя.13 трубке подводится к диафрагменному насосу такого же типа, как и применяемый у карбюраторных двигателей. Насос подает бензин к фильтру с фильтрующим элементом из очень мелкой сетки. Отсюда бензин поступает к насосу высокого давления, имеющему плунжер, весьма точно пригнанный к направляющей втулке, в которой он движется. Толкатель плунжера прижимается пружиной к кулачку, насаженному на переднюю часть коленчатого вала. Во время такта сжатия кулачок поднимает толкатель и плунжер, заставляя последний нагнетать бензин, идущий к форсунке, под давлением в 45—50 атм. Через форсунку, расположенную на головке цилиндра, бензин впрыскивается в мелкораспыленном виде в цилиндр, образуя с находящимся там воздухом рабочую смесь, которая, как обычно, воспламеняется электрической искрой, проскакивающей между электродами запальной свечи. Изменение количества впрыскиваемого бензина осуществляется поворотом плунжера вокруг оси при помощи шестеренки, находящейся в нижней части плунжера и зубчатой рейки. Шестеренка и рейка устроены так, что не препятствуют подъему и опусканию плунжера. На боковой поверхности плунжера (рис. 2) имеется выемка с косой кромкой. В конце подъема плунжера выемка сообщается с отверстием в направляющей втулке, давление над плунжером падает, и впрыск бензина прекращается. Чем раньше выемка сообщится с отверстием, тем меньше бензина будет впрыснуто через форсунку. При повороте плунжера, благодаря наличию косой кромки у выемки на его боковой поверхности, меняется время совмещения выемки с отверстием во втулке, а следовательно, и количество подаваемого бензина, которое, как мы видели раньше, должно быть согласовано с изменением количества засасываемого двигателем воздуха. Для этой цели во впускном патрубке двигателя установлена заслонка, изменяющая количество засасываемого двигателем воздуха; она соединена с педалью газа. Выпускной патрубок посредством трубки связан с камерой автомата, управляющего составом рабочей смеси; в этой камере имеется диафрагма, соединенная с зубчатой рейкой насоса. Диафрагма отжимается пружиной вместе с рейкой в положение максимальной подачи бензина. При прикрывании воздушной заслонки во впускном патрубке двигателя, а следовательно ив соединенной с ним камере автомата, увеличивается разряжение. Под влиянием разряжения диафраглла прогибается внутрь камеры и, преодолевая сопротивление пружины, перемещает рейку насоса в направлении уменьшения подачи бензина. Чем больше разряжение во впускном патрубке, тем меньше воздуха засасывает двигатель, тем соответственно меньше бензина впрыскивает насос в цилиндр двигателя. Во избежание заедания плунжер насоса непрерывно смазывается маслом, которое подводится к нему специальным шестеренчатым насосом, забирающим масло из отдельного бака. ЭтотРис. 3. Двухцилиндровый двухтактный двигатель с впрыском бензина: 1 —двухплунжерный насос высокого давления, 2—кулачки ДРЯ привода плунжера насоса, 3 — двигатель.Рис 4. Система впрыска бензина в четырехтактном двигателе МерседесБенц: 1—бензиновый фильтр, 2 — запальная свеча, 3 — впрыскивающая форсунка, 4 — отвод лишнего бензина, пузырьков воздуха и бензинового пара в бак, 5 — подвод масла для смазки плунжеров насоса, 6—воздушная заслонка, 7 — рычаг воздушной заслонки, 8—автомат, управляющий составом рабочей смеси, 9 — подвод воздуха от воздухоочистителя, 10 — картер двигателя, 11 — бензиновый бак, 12 — насос низкого давления для подачи бензина из бака к фильтру, 13 — насос высокого давления.же насос впрыскивает некоторое количество масла во впускной патрубок двигателя, откуда оно вместе с воздухом попадает сначала в картер, а затем в цилиндр, смазывая трущиеся поверхности деталей двигателя. На рис. 1 видны трубки, соединяющие верхнюю часть насоса высокого давления и бензиновый фильтр с баком. Через эти трубки в бак отводится лишний бензин, подаваемый диафрагменным насосом, а также пузырьки воздуха и бензинового пара. Описанная система впрыска предназначена для одноцилиндрового двигателя; при увеличении числа цилиндров двигателя в насосе высокого давления соответственно увеличивается число плунжеров, втулок, толкателей, кулачков и т. п. Все выпускаемые в Германии двухтактные двигатели с впрыском бензина пока являются двухцилиндровыми и, естественно, их насосы высокого давления имеют по два плунжера (рис. 3). По опубликованным сведениям, замена на двухтактных двигателях карбюраторов насосами для впрыска бензина улучшила их эксплуатационную топливную экономичность на 15—20% и повысила мощность на 10—15°/о. Значительно улучшилась приемистость двигателя и способность работать без «дерганья» при перегрузке и малых оборотах. К настоящему времени в Германии работает около 20 тысяч автомобилей с такими двигателями. Система впрыска бензина в четырехтактных двигателях Мерседес-Бенц схематически показана на рис. 4. Двигатели эти устанавливаются в наклонном положении (для уменьшения высоты капота) на дорогих легковых автомобилях полуспортивного типа. Их шестиплунжерные насосы высокого давления выполнены в виде отдельного агрегата; на корпусе насоса высокого давления смонтирован дополнительный насос, служащий для подачи бензина из бака к фильтру. Принципиальное устройство насоса высокого давления и автомата для регулирования состава рабочей смеси не отличается от описанного выше. Масло для смазки плунжеров насоса подводится под давлением из системы смазки самого двигателя. В отличие от двухтактных двигателей, у которых впрыск бензина производится в начале такта сжатия, у четырехтактных двигателей бензин впрыскивается во время такта всасывания. Применение впрыска бензина для четырехтактных двигателей повышает мощность на 1015% и улучшает топливную экономичность на 3—5°/о. Интерес к впрыску бензина проявляется ив США, однако американцы, в целях удешевления конструкции, стремятся заменить впрыск бензина непосредственно в цилиндры двигателя впрыском во впускные патрубки двигателя (рис. 5) и заменить многоплунжерные насосы одноплунжерными. При впрыске в патрубки не требуется особенно тонкий распыл бензина, что позволяет снизить давление впрыска с 50—70 атм. до 5—8 атм., т. е. в десять раз. Вместе с тем почти все из перечисленных выше достоинств системы впрыска (за исключением охлаждения14