Автомобильные двигатели (АД) (стр. 11 )

Насосная секция обслуживает один цилиндр двигателя и представляет собой насос золотникового типа (гильзу и плунжер точного изготовления). Плунжер может совершать в гильзе возвратно-поступательное движение (насосное действие) и одновременно поворот вокруг своей оси (распределительное действие). За счет этого можно изменять рабочий ход плунжера и, тем самым, количество подаваемого топлива.

На рис. 13 и 14 показаны схема плунжерного насоса и схема работы плунжерной пары.

На некоторых современных дизелях применяют ТНВД распределенного типа, когда каждая плунжерная пара обслуживает не один, а несколько цилиндров двигателя (одноплунжерные насосы). Форсунка обеспечивает впрыскивание топлива под определенным давлением, распыливание топлива и четкую отсечку подачи в конце впрыскивания в камеру сгорания. На современных АД применяют форсунки закрытого типа с гидравлическим подъемом иглы распылителя, имеющего несколько сопловых отверстий малого диаметра.

Отчет

1  По заданной модели АД указать основные параметры системы питания:

-  тип системы подачи топлива;

-  емкость топливного бака;

-  марка моторного топлива;

-  насос высокого давления;

а) тип насоса;

б) максимальное давление, МПа;

в) способ регулирования цикловой подачи топлива;

-  тип форсунки;

-  коэффициент избытка воздуха.

2  Составить структурную схему подачи топлива. Составить спецификацию функциональных частей системы.

3  Выполнить эскиз – разрез закрытой форсунки с указанием ее частей.

Контрольные вопросы:

1  Назначение системы питания дизельных АД и ее основные параметры.

2  Способы смесеобразования в дизельных АД, их преимущества и недостатки.

3  Способы улучшения смесеобразования в дизельных АД.

4  Приборы системы подачи воздуха.

5  Части системы выпуска отработавших газов.

Лабораторная работа № 12

Устройство, работа и параметры системы питания бензиновых

двигателей

Содержание работы: изучение назначения, устройства, работы и параметров системы питания бензиновых двигателей, а также устройства приборов подачи топлива, воздуха и выпуска отработавших газов. Составление отчета.

Общие положения

Система питания карбюраторных двигателей предназначена для приготовления горючей смеси в карбюраторе из паров топлива и воздуха, составленной в определенной пропорции, подачи ее в цилиндры и отвода из них отработавших газов. В качестве моторного топлива применяют бензины марок по ГОСТ р 51105-97: «Нормаль-80», «Регуляр-92», «Премиум-95», «Супер-98», где цифры обозначают октановое число бензина по исследовательскому методу.

Система питания включает следующие основные части: топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива, топливопроводы, фильтр очистки воздуха, карбюратор, указатель уровня топлива, впускной и выпускной коллекторы, глушитель шума.

В карбюраторных АД применяется внешнее смесеобразование. Горючая смесь топлива с воздухом определенного состава первично образуется в карбюраторе, смесеобразование продолжается во впускном патрубке и в цилиндрах двигателя, где горючая смесь, смешиваясь с отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Качество смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха α, представляющего собой отношение действительной массы воздуха, подаваемого для сгорания 1 кг топлива, к теоретически необходимому.

В зависимости от α горючая смесь может быть: нормальная (α =1); обогащенная (α =0,85–0,95); богатая (α =0,50–0,80); обедненная (α =1,05–1,15); бедная (α =1,15–1,25).

Пределы воспламенения горючей смеси составляет α =0,5 – для богатой и α =1,35 для бедной.

Наиболее экономично двигатель работает на обедненной смеси α =1,03–1,07.

Наибольшую мощность двигатель развивает при α =0,85–0,90, так как в этом случае достигается максимальная скорость сгорания смеси.

Каждому режиму работы АД должен соответствовать определенный состав смеси.

Так, при пуске, прогреве двигателя, его работе на холостом ходу, разгоне и полной нагрузке необходимо обогащать смесь. На режимах малых и средних нагрузок (наиболее характерных для работы АД) необходимо поддерживать стехиометрический состав смеси (α =0,05–1,10).

Для получения требуемого состава смеси карбюратор имеет специальные части: пусковое устройство, система холодного хода, главная дозирующая система, система компенсации, экономайзер, ускорительный насос.

Основным регулирующим органом топливной системы двигателя является дроссельная заслонка, так как ее положение определяет количество и качество смеси, поступающей в цилиндры.

Рассмотрим систему питания бензинового инжекторного двигателя на примере четырехтактного четырехцилиндрового двигателя ВАЗ-21214 автомобиля «Нива».

Основной недостаток карбюраторных систем питания заключается в значительной неравномерности топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, за счет частичного осаждения бензина на стенках длинного впускного трубопровода, а также за счет инерционности работы системы карбюратора. Впрыск бензина позволяет более точно распределить топливо по цилиндрам. Отсутствие карбюратора уменьшает сопротивление потоку воздуха на впуске, поэтому обеспечивается более высокий коэффициент наполнения цилиндров и повышенная литровая мощность. Двигатель ВАЗ-21214 оборудован объединенным электронным устройством – контроллером для совместного управления системами питания и зажигания. Система питания применяется для распределенного прерывистого впрыска (для каждого цилиндра топливо впрыскивается отдельной форсункой – инжектором).

В состав системы питания входят элементы следующих систем (рис. 15):

-  системы подачи топлива, включающей в себя топливный бак, электробензонасос, трубопроводы, шланги, топливную рамку с форсунками и регулятором давления топлива, а также топливный фильтр;

-  системы воздухоподачи, включающей в себя воздушный фильтр, воздухоподающий патрубок, дроссельный узел и др.

Рис. 15. Система питания двигас распределенным впрыском топлива: 1 – топливный бак; 2 – топливопроводы; 3 – электробензонасос; 4 – фильтр тонкой очистки топлива; 5 – распределительный трубопровод (рампа); 6 – регулятор давления топлива; 7 – сливной топливопровод; 8 – блок цилиндров;

9 – форсунка впрыска (инжектор); 10 – воздухопроводы; 11 – вакуумный шланг; 12 – дроссельная заслонка; 13 – воздушный фильтр; 14 – датчик массового расхода воздуха; 15 – регулятор холостого хода; 16 – датчик положения дроссельной заслонки; 17 – датчик положения коленчатого вала; 18 – датчик детонации; 19 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 20 – датчик кислорода (лямбда – зонд); 21 – контроллер (электронный блок управления). Контроллер определяет параметры от приборов 14, 16, 17, 18, 19, 20 и управляет системами 3, 9, 15

При карбюраторном питании управление АД осуществляется поворотом дроссельной заслонки, регулирующей количество подаваемой в цилиндры рабочей смеси. При системе впрыска дроссельная заслонка регулирует только подачу чистого воздуха. Таким образом, форсунки осуществляют дозированный впрыск топлива во впускную трубу, а необходимое в каждый момент работы двигателя количество воздуха подается системой, состоящей из дроссельного узла и регулятора холостого хода. Такой способ управления дает возможность обеспечивать оптимальный состав горючей смеси на каждом режиме работы двигателя, что позволяет получить максимальную мощность при минимально возможном расходе топлива и низкой токсичности отработавших газов. При этом контроллер непрерывно контролирует с помощью соответствующих датчиков величину нагрузки двигателя, тепловое состояние двигателя, оптимальность процессов сгорания в цилиндрах двигателя.

Электрический топливный насос с датчиком уровня топлива и фильтром грубой очистки установлен в топливном баке, обеспечивает подачу топлива через магистральный топливный фильтр в рамку форсунок под давлением 0,29–0,33 МПа. Форсунки прикреплены к рампе, от которой к ним подается топливо, а своими распылителями входят в отверстие впускной трубы перед впускными клапанами. Форсунка представляет собой электромеханический клапан, в котором игла запорного клапана прижата к седлу пружиной. При подаче электрического импульса от контроллера на обмотку электромагнита игла открывает отверстие распылителя. Количество топлива, впрыскиваемое форсункой, зависит от длительности электрического импульса. Форсунки включаются попарно и поочередно: сначала форсунки 1-го и 4-го цилиндров, а через 180° поворота коленчатого вала – форсунки 2-го и 3-го цилиндров и т. д.

Поступлением воздуха в двигатель управляет дроссельная заслонка, соединенная с приводом педали акселератора.

Отчет

1  По заданной модели АД указать основные параметры системы питания:

Карбюраторного двигателя:

-  способ смесеобразования;

-  емкость топливного бака;

-  марка моторного топлива;

-  системы карбюратора;

-  режимы работы двигателя и состав горючей смеси.

Инжекторного двигателя:

-  способ впрыскивания топлива;

-  давление топлива в системе, МПа;

-  способ регулирования давления топлива;

-  устройства, регулирующие подачи воздуха.

2  Составить структурную схему питания инжекторного АД. Составить спецификацию функциональных частей системы.

3  Выполнить эскиз – разрез регулятора давления топлива.

4  Выполнить схему простейшего карбюратора.

Контрольные вопросы:

1  Назначение системы питания карбюраторного АД.

2  Назначение системы питания инжекторного АД.

3  Преимущества и недостатки систем впрыска бензиновых АД.

4  Принципы работы карбюратора.

5  Принципы работы форсунки впрыска бензина.