Лабораторная работа № 2.2 Системы питания двигателей с впрыскиванием легкого топлива
Быстрое и широкое распространение этих систем в бензиновых двига-телях объясняется их преимуществами по сравнению с карбюраторами. К ним относятся:
− более точное дозирование топлива на всех эксплуатационных режимах с учетом факторов, оказывающих влияние на требуемый состав смеси, соответствующий данному режиму работы двигателя;
− хорошая приспособленность системы к диагностированию и объединению с другими системами управления двигателем и автомобилем (например, зажиганием, наддувом);
– более равномерное распределение топлива по цилиндрам, что позволяет поддерживать одинаковый состав смеси в цилиндрах, вследствие чего повышается экономичность двигателя, снижаются выбросы с отработавшими газами вредных для человека и окружающей среды веществ. Более однородный состав смеси в цилиндрах приводит к снижению разброса показателей их работы, уменьшению вибрации деталей и их износа;
− уменьшается сопротивление впускной системы из-за отсутствия карбюратора, а следовательно, увеличивается наполнение цилиндров свежим зарядом и повышается мощность двигателя;
− делается возможным повышение степени сжатия двигателя вследствие более однородного состава смеси по отдельным цилиндрам;
− упрощается решение проблемы нейтрализации токсических компонентов отработавших газов, поскольку введением кислородного датчика сделалось возможным поддержание на основных режимах работы состава смеси, при котором обеспечивается нейтрализация основных составляющих применением каталитического трехкомпонентного нейтрализатора.
Системы
впрыска бензина классифицируются по
месту впрыска бензина и порядку впрыска
бензина в отдельные цилиндры. На
рисунке 2.2.1 представлена одна из возможных
классификаций наиболее распространенных
в настоящее время систем впрыскивания
бензина
Наибольший выигрыш в показателях двигателя получается при впрыске бензина непосредственно в цилиндр в конце такта наполнения. Однако при такой подаче бензина возникают проблемы в связи с повышенной тепловой напряженностью форсунок, длительное время находящихся в высо- котемпературной зоне горения топлива Поэтому выбирается такое направление движения свежего заряда ,чтобы он в первую очередь омывал форсунку и в большей степени отнимал от нее тепло.
Рисунок 2.2.1- Классификация систем впрыскивания бензина
В зависимости от последовательности подач бензина в район впускных клапанов различают системы с фазированной и нефазированной подачей топлива. При нефазированной − подача топлива в зону впускных клапанов осуществляется одновременно всеми форсунками или группами из нескольких форсунок. При этом цикловая подача может разделяться на две равные части, впрыскиваемые с интервалом 360 град. поворота коленчатого вала, что способствует выравниванию условий смесеобразования в разных цилиндрах. При фазированном впрыскивании момент подачи топлива форсункой согласовывается с открытием впускных клапанов.
При центральном впрыске топливо подается одной форсункой непрерывно. От карбюраторной подачи система отличается меньшим сопротивлением на впуске вследствие отсутствия диффузора.
В современных бензиновых двигателях нашли применение системы распределенного впрыска с фазированной подачей топлива в отдельные
цилиндры двигателя.
Схема системы распределенного впрыска с фазированной подачей топлива в отдельные цилиндры приведена на рисунок 2.2.2.
Топливо из бака 1 с помощью топливного насоса 2 подается, пройдя топливный фильтр 3, в магистраль 6, в которой регулятором перепада давления 7 поддерживается постоянный перепад давления на входе и выходе топлива из форсунок 5. Лишнее топливо от регулятора возвращается в топливный бак. При наличии двух впускных клапанов топливо впрыскивается на перемычку между клапанами. Электронная система управления дозированием топлива питается от аккумулятора 15 через замок зажигания 16. Сигналы измерителя расхода воздуха 10 и распределителя искры зажигания 13 (сигнал частоты вращения коленчатого вала) поступают на электронный блок управления 4. После обработки поступает сигнал как на от-
Рисунок 2.2.2- Схема системы распределенного впрыскивания бензина
крытие клапана, так и продолжительность открытого состояния форсунки. В зависимости от температуры охлаждающей жидкости сигнал корректируется сигналом датчика 12.Обогащение смеси на режиме разгона производится по сигналу датчика 9. По сигналу этого же датчика прекращается подача топлива на режиме принудительного холостого хода.
Для обеспечения устойчивой работы двигателя на режиме холостого хода предусмотрено автоматическое регулирование количества поступа-ющего воздуха в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Для подачи дополнительного воздуха на режимах холостого хода служит регулятор 14.Когда температура охлаждающей жидкости достигнет 500С, регулятор 14 прекращает подачу дополнительного воздуха.
Измерение расхода воздуха осуществляется термоанемометром. Чувствительный элемент датчика представляет собой платиновую нить толщиной 70…100 мкм, натянутую поперек воздушного канала датчика. Нить и термокомпенсационный резистор включены в цепь измерительного моста сопротивлений. При работе нить подогревается электрическим током до постоянной температуры 150 ºС. С изменением расхода воздуха изменяется электрическая мощность, затрачиваемая на поддержании температуры нити на указанном уровне, которая является параметром для определения количества проходящего через датчик воздуха.
В процессе работы датчика нить термоанемометра постепенно загрязняется. Поэтому после каждой остановки двигателя предусмотрена кратковременная подача повышенной величины тока для разогрева ее до ≈1000ºС.
При возникновении неисправностей этого датчика или его цепей контроллер переходит на резервный режим работы по заложенным в его память данным. О возникшей неисправности датчика контроллер сигнализирует включением контрольной лампы «CHECK ENGINE» («Неисправность двигателя»).
Обогащение горючей смеси при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и на режимах разгона обеспечивается по сигналам датчика положения дроссельной заслонки, механически с нею связанного. Датчик представляет собой потенциометр, на один вывод которого подается напряжение +5 В, а другой вывод соединен с массой. С третьего вывода (от ползунка) выходной сигнал идет к контроллеру. В датчике предусмотрена контактная пара, сигнал которой позволяет отключать подачу топлива на режиме принудительного холостого хода при закрытой дроссельной заслонке, когда частота вращения составляет не менее 1500 мин-1. При частоте вращения ниже 900 мин-1 подача топлива возобновляется. Порог отключения подачи топлива корректируется в зависимости от температурного режима двигателя.
Для обеспечения устойчивой работы двигателя на холостом ходу с заданной частотой n предусмотрено автоматическое регулирование количества поступающего в двигатель воздуха в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Контроллер управляет частотой n на режиме холостого хода, подавая импульсы напряжения на шаговый электродвигатель регулятора холостого хода (РХХ), который управляет подачей воздуха через обводной канал. Необходимая частота вращения n при закрытой дроссельной заслонке для нормальных условий работы запрограммирована в контроллере. В зависимости от условий работы двигателя контроллер, управляя регулятором холостого хода, увеличивает или уменьшает частоту n. Кроме того, при работе двигателя в режиме принудительного холостого хода при полностью закрытой дроссельной заслонке РХХ увеличивает подачу воздуха, обеспечивая обеднение горючей смеси, что способствует снижению токсичности отработавших газов.