5.1.8. Определение основных размеров карбюратора
Диффузор. Диаметр горловины диффузора выбирается таким, чтобы необходимое разрежение и скорость потока воздуха создавали условия для тонкого распыливания и интенсивного испарения топлива при различных режимах работы двигателя. Эти требования должны удовлетворяться при возможно малом гидравлическом сопротивлении диффузора, что позволит повысить весовое наполнение цилиндров двигателя.
Часовой расход воздуха (м3), проходящего через горловину диффузора, как было установлено, равен:
или 
,
где dдиф – диаметр горловины диффузора.
Часовой расход воздуха (м3), поступающего в цилиндры четырехтактного двигателя, составляет:
,
где D и S – диаметр цилиндра и ход поршня.
Учитывая, что часовой расход воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, равен часовому расходу воздуха, проходящего через горловину, и решая совместно их выражения относительно dдиф, получим:
.
Скорость воздушного потока в горловине диффузора, обеспечивающая распыливание топлива, должна составлять: при минимально устойчивом числе оборотов 45–50 м/с, при режиме максимальной мощности 110–150 м/с.
Если при расчете принята скорость воздушного потока в горловине диффузора, разрежение, необходимое для реализации такой скорости, может быть определено из выражения, согласно которому:
.
Жиклер. Диаметр жиклера выбирается таким, чтобы необходимый расход топлива достигался при данном разрежении в горловине диффузора. Порядок расчета следующий.
Часовой расход топлива (м3) через отверстие жиклера согласно выражению составляет:
или
,
где dжикл – диаметр отверстия жиклера.
Отсюда диаметр отверстия жиклера:
.
Скорость истечения топлива из жиклера может быть определена согласно выражению:
.
Коэффициент скорости истечения топлива зависит от формы и соотношения размеров жиклера, температуры, вязкости и удельного веса топлива, разрежения в горловине диффузора и других факторов.
Скорость истечения топлива из жиклера значительно ниже скорости воздушного потока в горловине диффузора и, в зависимости от разрежения в диффузоре, составляет от 3 до 6 м/сек.
5.2. Система питания двигателя с впрыском бензина
В автомобильных двигателях с принудительным воспламенением применяют также системы с впрыском топлива непосредственно в цилиндр или во впускной трубопровод двигателя. Вследствие отсутствия карбюратора понижается сопротивление впускной системы, повышается равномерность распределения топлива по цилиндрам и уменьшается неоднородность топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Это позволяет повысить степень сжатия, а следовательно, литровую мощность и экономичность двигателя. В двухтактных двигателях и двигателях с наддувом при такой организации подачи топлива снижаются потери смеси на продувку цилиндров.
Системы впрыска бензина более сложны, чем карбюраторные, и требуют более квалифицированного обслуживания в эксплуатации.
В настоящее время впрыскивающие топливные системы классифицируются по различным признакам: по месту подвода топлива; по способу подачи топлива; по способу регулирования количества смеси. Классификация систем впрыска представлена на рис. 5.20.
На рис. 5.21 показаны варианты расположения форсунок для впрыска бензина. При впрыске бензина в цилиндр (рис. 5.21а) топливо впрыскивается форсункой 1 непосредственно в цилиндр под давлением 3–3.8 МПа. Воспламенение топливной смеси происходит за счет свечи зажигания 2. Во впускной трубопровод (рис. 5.21б) бензин впрыскивается форсункой1 под низким давлением (0.15–0.2 МПа).
Система впрыска K-Jetronic представляет собой механическую систему постоянного впрыска топлива. Топливо под давлением поступает к форсункам, установленным перед впускными клапанами во впускном коллекторе. Форсунка непрерывно распыляет топливо, поступающее под давлением. Давление топлива (расход) зависит от нагрузки двигателя (от разрежения во впускном коллекторе) и от температуры охлаждающей жидкости.
Рис. 5.20. Классификация систем впрыска
а б
Рис. 5.21. Расположения форсунок для впрыска бензина
Количество подводимого воздуха постоянно измеряется расходомером, а количество впрыскиваемого топлива строго пропорционально (1:14,7) количеству поступающего воздуха (за исключением ряда режимов работы двигателя, таких как пуск холодного двигателя, работа под полной нагрузкой и т. д.) и регулируется дозатором-распределителем топлива. Дозатор-распределитель, или регулятор состава и количества рабочей смеси, состоит из регулятора количества топлива и расходомера воздуха. Регулирование количества топлива обеспечивается распределителем, управляемым расходомером воздуха и регулятором управляющего давления. В свою очередь воздействие регулятора управляющего давления определяется величиной подводимого к нему разрежения во впускном трубопроводе и температурой жидкости системы охлаждения двигателя.
Система впрыска KE-Jetronic – это механическая система постоянного впрыска топлива, подобная системе K-Jetronic, но с электронным блоком управления. В системе KE-Jetronic регулятор управляющего давления заменен электрогидравлическим регулятором.
Система KE-Jetronic является дальнейшим развитием системы К-Jetronic. Она более сложная, но позволяет лучше оптимизировать дозирование топлива. Цели дозирования – это топливная экономичность, наименьшая токсичность отработавших газов, наилучшая динамика. К сожалению, совместить эти составляющие не удается, т. к. о топливной экономичности заботятся при всех частичных нагрузках, а при полной нагрузке – только о наилучших динамических показателях.
Система впрыска L-Jetronic – это управляемая электроникой система многоточечного (распределенного) прерывистого впрыска топлива. Главные отличия от систем К- и KE-Jetronic: нет дозатора-распредели- теля и регулятора управляющего давления, все форсунки (пусковая и рабочие) с электромагнитным управлением. Система впрыска L-Jetronic – более совершенная система, позволяющая увеличить экономичность, снизить токсичность отработавших газов, улучшить динамику автомобиля.
Система впрыска LE-Jetronic подобна системе L-Jetronic. Изменения касаются в основном электронной части.
Система LH-Jetronic отличается от систем LE-Jetronic главным образом измерителем расхода воздуха. Эта система представляет собой также систему прерывистого впрыска топлива низкого давления. Электронный блок управления приводит соотношение воздуха и топлива в соответствие с нагрузкой и числом оборотов коленчатого вала двигателя.
MONO-Jetronic – это система впрыска, управляемая электронным блоком управления. Система имеет одну на весь двигатель магнитоэлектрическую форсунку, топливо, как и в системах L-Jetronic, впрыскивается с интервалами.
Так как топливная форсунка расположена перед дроссельной заслонкой, практически на месте жиклера карбюратора, давление топлива в системе составляет всего около 0.1 МПа. Регулятор давления системы расположен вблизи форсунки в центральном узле впрыска, где размещены также дроссельная заслонка, выключатель положения дроссельной заслонки, датчик температуры всасываемого воздуха.
Система MONO-Jetronic не имеет расходомера воздуха, поэтому соотношение масс воздуха и топлива здесь менее точное и определяется только положением дроссельной заслонки, температурой всасываемого воздуха и частотой вращения коленчатого вала.
Устройство, определяющее положение дроссельной заслонки, представляет собой в этой системе потенциометр, который информирует электронный блок управления о положении заслонки в данный момент времени.
Таким образом, основное дозирование топлива осуществляется, как отмечалось, по трем параметрам: положению дроссельной заслонки, температуре всасываемого воздуха и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Корректировка дозирования при холодном пуске и прогреве осуществляется электронным блоком управления по импульсам, получаемым от датчиков температуры всасываемого воздуха, охлаждающей жидкости и потенциометра дроссельной заслонки. Последний корректирует дозировку и при полной нагрузке. Корректировка по токсичности отработавших газов идет по сигналам ?-зонда. Изменение дозирования происходит за счет увеличения или уменьшения времени впрыска при постоянном давлении топлива.
Внедрение электроники в управление системами зажигания и питания привело к созданию объединенного, или центрального, электронного управления двигателем.
Системы объединенного электронного управления впрыском (смесеобразованием) и зажиганием имеют следующие преимущества:
совмещение функций агрегатов и датчиков позволяет сократить их число;
процессы зажигания и смесеобразования оптимизируются совместно, при этом улучшаются характеристики крутящего момента, расхода топлива, состава отработавших газов, облегчается пуск и прогрев холодного двигателя;
открываются большие возможности для выполнения других функций: управление автоматической коробкой передач, противобуксовочной системой ведущих колес, антиблокировочной тормозной системой, кондиционером, противоугонным устройством.