System zasilania jednostki napędowej jest bezpośrednio zaangażowany w tworzenie mieszanki powietrzno-paliwowej. Układ zasilania silnika benzynowego zawiera wystarczającą liczbę elementów, które mają różne funkcje i przeznaczenie.
Rodzaje układów zasilania silników benzynowych
Wśród wszystkich możliwych silników benzynowych istnieją dwa podstawowe systemy zasilania jednostki napędowej - wtrysk i gaźnik. Po pierwsze, najnowocześniejsze pojazdy są wyposażone. Drugi jest uważany za moralnie przestarzały, ale do dziś jest używany w eksploatacji starych samochodów, takich jak VAZ, Volga, Lawns itp.
Różnią się mechanizmem spustowym do pompowania paliwa do kolektora dolotowego i cylindrów. W układzie gaźnika – tę funkcję pełni gaźnik, natomiast w wtryskiwaczu – elektroniczny układ wtrysku paliwa z wykorzystaniem wtryskiwaczy.
Baterie i ich funkcje
Strukturalnie istnieje standardowy zestaw elementów układu paliwowego jednostki napędowej benzyny. Różnicę robi bezpośrednio układ wtrysku paliwa do kolektora lub cylindrów. Rozważ wszystkie elementy silników wtryskowych i gaźnikowych.
Zbiornik paliwa
Integralna część każdego pojazdu. To w nim przechowywane jest paliwo, które dostaje się do komór spalania. W zależności od cech konstrukcyjnych samochodu pojemność zbiornika paliwa może być inna. Ten element wykonany jest ze stali, stali nierdzewnej, aluminium lub tworzywa sztucznego.
Rurociągi
Przewody paliwowe służą jako system transportowy między zbiornikiem paliwa a układem wtryskowym. Zazwyczaj są wykonane z tworzywa sztucznego lub metalu. W starych samochodach można je znaleźć w miedzi. Do połączenia z pozostałymi elementami układu paliwowego można zastosować przejściówki, złącza lub inne elementy.
Filtr paliwa
Ze względu na niską jakość paliwa do filtracji stosowany jest filtr paliwa. Element ten może znajdować się w zbiorniku paliwa, komorze silnika lub pod samochodem montowanym w przewodach paliwowych. Dla każdej grupy samochodów używany jest inny element.
Każdy producent samochodów stosuje własne filtry. Różnią się kształtem i materiałem. Najczęściej spotykane są włókniste lub bawełniane. Pierwiastki te najlepiej zatrzymują ciała obce i wodę, które zatykają cylindry i dysze.
Niektórzy kierowcy instalują dwa różne filtry w układzie paliwowym dla lepszej ochrony. Zaleca się wymianę elementu co drugą konserwację.
Pompa benzynowa to pompa, która przetłacza paliwo przez cały system. Są więc dwojakiego rodzaju - elektryczne i mechaniczne. Wielu doświadczonych entuzjastów samochodów pamięta, że na starych Zhiguli i Wołdze zainstalowano napędzane mechanicznie pompy benzynowe z nogą, które mogły dopompować brakujące paliwo na początek. Element ten znajdował się na bloku cylindrów, często po lewej stronie.
Wszystkie nowoczesne jednostki benzynowe wyposażone są w elektryczne pompy benzynowe. Elementy znajdują się często bezpośrednio w zbiorniku paliwa, ale zdarza się też, że element ten znajduje się w komorze silnika.
Gaźnik
Starsze pojazdy były wyposażone w gaźniki. Jest to pierwiastek, który poprzez działanie mechaniczne dostarczał paliwo do komór spalania. Dla każdego producenta miały inną strukturę i strukturę, ale zasada działania pozostała niezmienna.
Najbardziej pamiętne dla krajowego kierowcy były gaźniki serii OZON i K dla Zhiguli i Wołgi.
Wtryskiwacze są częścią układu paliwowego jednostki wtryskowej benzyny, która pełni funkcję dozowania benzyny do komór spalania. Pod względem kształtu i rodzaju wtryskiwacze są różne, jest to indywidualne dla każdego auta.
Elementy te znajdują się na szynie paliwowej. Konserwację dysz należy przeprowadzać regularnie, ponieważ w przypadku ich zbytniego zatkania mogą być już wyczyszczone, nie będzie to możliwe i konieczna będzie całkowita wymiana części.
Wyjście
Układ paliwowy pojazdu benzynowego ma prostą budowę i strukturę. Tak więc paliwo przechowywane w zbiorniku za pomocą pompy gazowej dostaje się do cylindrów. Jednocześnie jest czyszczony w filtrze i rozprowadzany za pomocą gaźnika lub dysz.
Układ zasilania paliwem silnika benzynowego⭐ jest przeznaczony do umieszczania i czyszczenia paliwa, a także przygotowania palnej mieszanki o określonym składzie i dostarczania jej do cylindrów w wymaganej ilości zgodnie z trybem pracy silnika (z wyjątkiem silników z bezpośrednim wtryskiem, układ zasilania co zapewnia przepływ benzyny do komory spalania w wymaganej ilości i pod wystarczającym ciśnieniem).
Benzyna Podobnie jak olej napędowy, jest produktem destylacji ropy naftowej i składa się z różnych węglowodorów. Liczba atomów węgla zawartych w cząsteczce benzyny wynosi od 5 do 12. W przeciwieństwie do diesli w silnikach benzynowych, paliwo nie powinno być intensywnie utleniane podczas sprężania, ponieważ może to prowadzić do detonacji (wybuchu), co niekorzystnie wpłynie na osiągi, sprawność i moc silnika . Odporność benzyny na detonację szacuje się liczbą oktanową. Im jest większy, tym wyższa jest odporność na spalanie stukowe i dopuszczalny stopień sprężania. Nowoczesne benzyny mają liczbę oktanową 72-98. Oprócz odporności na uderzenia, benzyna musi mieć również niską korozyjność, niską toksyczność i stabilność.
Poszukiwania (oparte na względach środowiskowych) alternatyw dla benzyny jako głównego paliwa do silników spalinowych doprowadziły do powstania paliwa etanolowego, składającego się głównie z alkoholu etylowego, który można uzyskać z biomasy roślinnej. Rozróżnij czysty etanol (oznaczenie międzynarodowe - E100), zawierający wyłącznie alkohol etylowy; oraz mieszanina etanolu z benzyną (najczęściej 85% etanol z 15% benzyną; oznaczenie - E85). Pod względem właściwości paliwo etanolowe jest zbliżone do wysokooktanowej benzyny, a nawet przewyższa ją liczbą oktanową (powyżej 100) i kalorycznością. Dlatego ten rodzaj paliwa może być z powodzeniem stosowany zamiast benzyny. Jedyną wadą czystego etanolu jest jego wysoka aktywność korozyjna, która wymaga dodatkowej ochrony przed korozją osprzętu paliwowego.
Na jednostki i zespoły układu zasilania paliwem silnika benzynowego nakładane są wysokie wymagania, z których główne to:
- szczelność
- dokładność dozowania paliwa
- niezawodność
- łatwość konserwacji
Obecnie istnieją dwie główne metody przygotowania mieszanki palnej. Pierwszy z nich wiąże się z użyciem specjalnego urządzenia - gaźnika, w którym powietrze miesza się z benzyną w określonej proporcji. Druga metoda polega na wymuszonym wtrysku benzyny do kolektora dolotowego silnika przez specjalne dysze (wtryskiwacze). Takie silniki są często nazywane silnikami wtryskowymi.
Niezależnie od sposobu przygotowania mieszanki palnej jej głównym wskaźnikiem jest stosunek masy paliwa do powietrza. Po zapaleniu mieszanina musi spalić się bardzo szybko i całkowicie. Można to osiągnąć tylko przy dobrym wymieszaniu w określonej proporcji oparów powietrza i benzyny. Jakość mieszanki palnej charakteryzuje się współczynnikiem nadmiaru powietrza a, który jest stosunkiem rzeczywistej masy powietrza na 1 kg paliwa w danej mieszance do teoretycznie niezbędnej, która zapewnia całkowite spalenie 1 kg paliwa. Jeżeli 1 kg paliwa stanowi 14,8 kg powietrza, to taka mieszanka nazywana jest normalną (a = 1). Jeśli jest trochę więcej powietrza (do 17,0 kg), mieszanka jest uboga, a a = 1,10 ... 1,15. Gdy powietrze ma więcej niż 18 kg i a > 1,2, mieszankę nazywa się ubogą. Zmniejszenie udziału powietrza w mieszance (lub zwiększenie udziału paliwa) nazywa się wzbogacaniem. Przy a = 0,85 ... 0,90 mieszanina jest wzbogacana, a< 0,85 - богатая.
Kiedy normalna mieszanka wchodzi do cylindrów silnika, pracuje on stabilnie ze średnią mocą i oszczędnością. Podczas pracy na ubogiej mieszance moc silnika jest nieznacznie zmniejszona, ale jego wydajność wyraźnie wzrasta. Na ubogiej mieszance silnik pracuje niestabilnie, spada jego moc, a jednostkowe zużycie paliwa wzrasta, dlatego niepożądane jest nadmierne uszczuplenie mieszanki. Gdy wzbogacona mieszanka wchodzi do cylindrów, silnik rozwija największą moc, ale wzrasta również zużycie paliwa. Podczas pracy na bogatej mieszance benzyna nie spala się całkowicie, co prowadzi do spadku mocy silnika, wzrostu zużycia paliwa i pojawienia się sadzy w układzie wydechowym.
Systemy zasilania gaźnika
Rozważmy najpierw systemy zasilania gaźników, które były szeroko rozpowszechnione do niedawna. Są prostsze i tańsze od wtryskowych, nie wymagają wysoko wykwalifikowanej konserwacji podczas eksploatacji, a w niektórych przypadkach są bardziej niezawodne.
Układ zasilania paliwem silnika gaźnika zawiera zbiornik paliwa 1, filtry zgrubne 2 i dokładne 4 do czyszczenia paliwa, pompę paliwową 3, gaźnik 5, rurę wlotową 7 i przewody paliwowe. Podczas pracy silnika paliwo ze zbiornika 1 jest dostarczane pompą 3 przez filtry 2 i 4 do gaźnika. Tam miesza się w określonej proporcji z powietrzem pochodzącym z atmosfery przez filtr powietrza 6. Powstająca w gaźniku mieszanka paliwowa dostaje się do cylindrów silnika przez kolektor dolotowy 7.
Zbiorniki paliwa w elektrowniach z silnikami gaźnikowymi są one podobne do zbiorników do systemów zasilania diesla. Różnica między zbiornikami benzyny polega jedynie na lepszej szczelności, która nie pozwala na wypłynięcie benzyny nawet przy przewróceniu pojazdu. Aby komunikować się z atmosferą, w korku wlewu zbiornika zwykle instalowane są dwa zawory - wlotowy i wylotowy. Pierwsza z nich zapewnia dopływ powietrza do zbiornika w miarę zużywania paliwa, a druga, obciążona mocniejszą sprężyną, ma za zadanie komunikować zbiornik z atmosferą, gdy ciśnienie w nim jest wyższe niż atmosferyczne (np. przy wysokim temperatura otoczenia).
Filtry do silników gaźnikowych są podobne do filtrów stosowanych w układach zasilania diesla. Samochody ciężarowe wyposażone są w filtry płytowe i siatkowe. Do dokładnego czyszczenia używa się tektury i porowatych elementów ceramicznych. Oprócz filtrów specjalnych poszczególne jednostki systemu posiadają dodatkowe siatki filtracyjne.
Pompa zalewania paliwa służy do wymuszonego podawania benzyny ze zbiornika do komory pływakowej gaźnika. W silnikach gaźnikowych zwykle stosuje się pompę membranową napędzaną mimośrodem wałka rozrządu.
W zależności od trybu pracy silnika gaźnik umożliwia przygotowanie mieszanki o normalnym składzie (a = 1), a także ubogiej i bogatej mieszanki. Przy niskich i średnich obciążeniach, gdy nie jest wymagane osiągnięcie maksymalnej mocy, gotuj w gaźniku i podawaj ubogą mieszankę do cylindrów. Przy dużych obciążeniach (czas ich działania z reguły jest krótki) konieczne jest przygotowanie wzbogaconej mieszanki.
Ryż. Schemat układu zasilania paliwem silnika gaźnika:
1 - zbiornik paliwa; 2 - filtr z rurką do czyszczenia paliwa; 3 - pompa paliwa; 4 - filtr dokładny; 5 - gaźnik; 6 - filtr powietrza; 7 - kolektor dolotowy
Ogólnie rzecz biorąc, gaźnik zawiera główne urządzenie dozujące i rozruchowe, układy biegu jałowego i wymuszonego biegu jałowego, ekonomizer, pompę przyspieszacza, urządzenie równoważące i ogranicznik maksymalnej prędkości wału korbowego (dla samochodów ciężarowych). Gaźnik może również zawierać ekonostat i korektor wysokości.
Główne urządzenie dozujące pracuje we wszystkich podstawowych trybach pracy silnika w obecności podciśnienia w dyfuzorze komory mieszania. Głównymi elementami urządzenia są komora mieszania z dyfuzorem, przepustnica, komora pływakowa, dysza paliwowa i rurki natryskowe.
Urządzenia startowe o ma na celu zapewnienie rozruchu zimnego silnika, gdy prędkość obrotowa wału korbowego obracanego przez rozrusznik jest niska, a podciśnienie w dyfuzorze jest małe. W takim przypadku, dla niezawodnego startu, konieczne jest dostarczenie do butli wysoce wzbogaconej mieszanki. Najczęstszym urządzeniem rozruchowym jest zawór dławiący, który jest zainstalowany w kolektorze dolotowym gaźnika.
System bezczynności służy do zapewnienia pracy silnika bez obciążenia przy niskiej prędkości wału korbowego.
Wymuszony system bezczynności pozwala zaoszczędzić paliwo podczas jazdy w trybie hamowania silnikiem, czyli gdy kierowca zwolni pedał przyspieszenia związany z przepustnicą gaźnika, gdy włączony jest bieg.
Podgrzewacz przeznaczony do automatycznego wzbogacania mieszanki przy pełnym obciążeniu silnika. W niektórych typach gaźników, oprócz ekonomizera, do wzbogacania mieszanki stosuje się ekonostat. Urządzenie to dostarcza dodatkową ilość paliwa z komory pływakowej do komory mieszania tylko przy znacznym podciśnieniu w górnej części dyfuzora, co jest możliwe tylko przy całkowicie otwartej przepustnicy.
Pompa przyspieszacza zapewnia wymuszony wtrysk dodatkowych porcji paliwa do komory mieszania przy nagłym otwarciu przepustnicy. Poprawia to reakcję silnika na przepustnicę i odpowiednio pojazdu. Gdyby w gaźniku nie było pompy przyspieszającej, to przy ostrym otwarciu przepustnicy, gdy natężenie przepływu powietrza gwałtownie wzrasta, z powodu bezwładności paliwa, mieszanina byłaby w pierwszej chwili bardzo wyczerpana.
Urządzenie równoważące służy do zapewnienia stabilności gaźnika. Jest to rura łącząca rurę wlotową gaźnika z wnęką powietrzną zamkniętej (nie atmosferycznej) komory pływakowej.
Ogranicznik maksymalnej prędkości silnika Zainstalowany na gaźnikach samochodów ciężarowych. Najczęściej stosowanym ogranicznikiem jest pneumatyczny ogranicznik odśrodkowy.
Wtryskowe systemy paliwowe
Układy wtryskowe paliwa są obecnie stosowane znacznie częściej niż układy gaźnikowe, zwłaszcza w silnikach benzynowych samochodów osobowych. Benzyna jest wtryskiwana do kolektora dolotowego silnika wtryskowego za pomocą specjalnych elektromagnetycznych dysz (wtryskiwaczy) zainstalowanych w głowicy cylindrów i sterowanych sygnałem z jednostki elektronicznej. Eliminuje to potrzebę stosowania gaźnika, ponieważ palna mieszanka powstaje bezpośrednio w kolektorze dolotowym.
Rozróżnia się systemy wtrysku jedno- i wielopunktowego. W pierwszym przypadku do zasilania paliwem wykorzystywany jest tylko jeden wtryskiwacz (za jego pomocą przygotowywana jest mieszanina robocza dla wszystkich cylindrów silnika). W drugim przypadku liczba wtryskiwaczy odpowiada liczbie cylindrów silnika. Wtryskiwacze montowane są w bezpośrednim sąsiedztwie zaworów ssących. Paliwo jest wtryskiwane w postaci drobno rozpylonej na zewnętrzne powierzchnie głowic zaworów. Powietrze atmosferyczne, porywane do cylindrów z powodu panującej w nich próżni podczas wlotu, wypłukuje cząsteczki paliwa z głowic zaworów i wspomaga ich parowanie. W ten sposób mieszanka paliwowo-powietrzna jest przygotowywana bezpośrednio na każdym cylindrze.
W silniku z wtryskiem wielopunktowym, gdy zasilanie jest dostarczane do elektrycznej pompy paliwa 7 przez stacyjkę 6, benzyna ze zbiornika paliwa 8 przez filtr 5 jest dostarczana do szyny paliwowej 1 (szyna wtryskowa), która jest wspólna dla wszystkich wtryskiwacze elektromagnetyczne. Ciśnienie w tej listwie jest regulowane przez regulator 3, który w zależności od podciśnienia w rurze wlotowej 4 silnika kieruje część paliwa z listwy z powrotem do zbiornika. Oczywiste jest, że wszystkie wtryskiwacze znajdują się pod tym samym ciśnieniem, równym ciśnieniu paliwa w listwie.
W przypadku konieczności dostarczenia (wtryśnięcia) paliwa, do cewki elektromagnesu wtryskiwacza 2 doprowadzany jest prąd elektryczny z jednostki elektronicznej układu wtryskowego przez ściśle określony czas. Rdzeń elektromagnesu, który jest połączony z igłą wtryskiwacza, jest cofany, otwierając drogę dla paliwa dostającego się do kolektora dolotowego. Czas trwania zasilania prądem elektrycznym, czyli czas trwania wtrysku paliwa, jest regulowany przez jednostkę elektroniczną. Program jednostki elektronicznej w każdym trybie pracy silnika zapewnia optymalny dopływ paliwa do cylindrów.
Ryż. Schemat układu zasilania silnika benzynowego z wtryskiem wielopunktowym:
1 - szyna paliwowa; 2 - dysze; 3 - regulator ciśnienia; 4 - rura wlotowa silnika; 5 - filtr; 6 - blokada zapłonu; 7 - pompa paliwa; 8 - zbiornik paliwa
Aby zidentyfikować tryb pracy silnika i zgodnie z nim obliczyć czas trwania wtrysku, sygnały z różnych czujników są wysyłane do jednostki elektronicznej. Mierzą i przetwarzają na impulsy elektryczne wartości następujących parametrów silnika:
- kąt przepustnicy
- podciśnienie w kolektorze dolotowym
- prędkość wału korbowego
- temperatura powietrza dolotowego i chłodziwa
- stężenie tlenu w spalinach
- Ciśnienie atmosferyczne
- napięcie baterii
- itd.
Silniki z wtryskiem benzyny do kolektora dolotowego mają szereg niezaprzeczalnych zalet w stosunku do silników gaźnikowych:
- paliwo jest rozprowadzane bardziej równomiernie w cylindrach, co zwiększa ekonomię silnika i zmniejsza jego wibracje, ze względu na brak gaźnika zmniejsza się opór układu dolotowego i poprawia się napełnienie cylindrów
- możliwe staje się nieznaczne zwiększenie stopnia sprężania mieszaniny roboczej, ponieważ jej skład w cylindrach jest bardziej jednorodny
- optymalną korektę składu mieszanki uzyskuje się przy przejściu z jednego trybu na drugi
- lepsze przyspieszenie silnika
- spaliny zawierają mniej szkodliwych substancji
Jednocześnie układy wtrysku paliwa do kolektora dolotowego mają szereg wad. Są złożone, a zatem stosunkowo drogie. Konserwacja takich systemów wymaga specjalnych narzędzi i urządzeń diagnostycznych.
Najbardziej obiecujący układ zasilania paliwem do silników benzynowych jest obecnie uważany za dość złożony układ z bezpośrednim wtryskiem benzyny do komory spalania, co pozwala na pracę silnika na bardzo ubogiej mieszance przez długi czas, co zwiększa jego wydajność i ochronę środowiska. wydajność. Jednocześnie, ze względu na występowanie szeregu problemów, systemy bezpośredniego wtrysku nie są jeszcze szeroko rozpowszechnione.
Główną jednostką każdego samochodu jest jego silnik, który jest używany jako silnik spalinowy (ICE). W zależności od zastosowanego paliwa różnią się również rodzaje układów zasilania silnika, które są bardzo ważne dla normalnej pracy silnika.
Rodzaje układów zasilania silników
W zależności od użytego płynu paliwowego silniki, a tym samym układy zasilania, można podzielić na trzy główne typy:
- benzyna;
- diesel;
- praca na paliwach gazowych.
Istnieją inne typy, ale ich zastosowanie jest bardzo małe.
W niektórych przypadkach klasyfikacji systemów energetycznych dokonuje się nie według rodzaju paliwa, ale według sposobu przygotowania i dostarczenia mieszanki palnej do komory spalania. W tym przypadku rozróżnia się następujące typy:
- gaźnik (wyrzutnik);
- z wymuszonym wtryskiem (wtrysk).
System gaźnika
Ten system jest stosowany w silnikach benzynowych. Polega na tworzeniu mieszanki paliwowo-powietrznej w wyniku podciśnienia wytworzonego przez ruch tłoka. Powietrze zasysane jest pasywnie, mieszane w dyfuzorze z rozpylonym paliwem i trafia do cylindra, gdzie jest zapalane przez świecę zapłonową. Ta mechaniczna metoda ma kilka wad, takich jak wysokie zużycie paliwa i złożoność konstrukcji.
Wymuszony wtrysk
System ten stał się logiczną kontynuacją pierwszego i zastąpił go. Praca polega na wymuszonym podawaniu odmierzonej ilości paliwa przez dyszę. W zależności od liczby wtryskiwaczy, rodzaje wtrysku układów zasilania silnika są rozdzielone (liczba wtryskiwaczy i cylindrów jest taka sama) oraz wtrysk scentralizowany (jeden wtryskiwacz).
Silnik wysokoprężny ma swoją charakterystyczną cechę: paliwo jest podawane przez dyszę bezpośrednio do cylindra, gdzie powietrze jest zasysane oddzielnie. Zapłon następuje z powodu wysokiego ciśnienia wytwarzanego przez tłok, więc świece nie są używane.
Niezależnie od tego, który system jest używany w Twoim samochodzie, główne awarie układu zasilania silnika są zwykle związane z niewystarczającym dopływem paliwa lub z naruszeniem jego regulacji. Dlatego terminowa konserwacja jest niezbędna, aby zapewnić niezawodne działanie. W tym celu możesz zakupić wszystkie niezbędne części i materiały eksploatacyjne online w sklepie internetowym w konkurencyjnych cenach. Oszczędzaj z nami czas i pieniądze!
Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej
Petersburski Uniwersytet Państwowy
usługi i ekonomia
Pojazdy silnikowe
„Projekt i eksploatacja układu zasilania silnika benzynowego”
Ukończone przez studenta III roku
Specjalność 100,101
Iwanow W.I.
Petersburg
Wstęp
1. Praca silników na roboczej mieszance
2. Układ zasilania silnika gaźnika
3. Budowa i zasada działania układu zasilania silnika gaźnikowego
4. Układ zasilania silnika benzynowego z wtryskiem paliwa
5. Środki ostrożności
Lista wykorzystanej literatury
Wstęp
Układ elektroenergetyczny to zespół urządzeń i urządzeń dostarczających paliwo i powietrze do cylindrów silnika oraz spaliny z cylindrów.
Układ zasilania służy do przygotowania mieszanki palnej niezbędnej do pracy silnika.
Palny nazywana mieszaniną paliwa i powietrza w określonych proporcjach.
1.Praca silników na mieszance roboczej
Pracujący to mieszanina paliwa, powietrza i spalin powstająca w cylindrach podczas pracy silnika.
W zależności od miejsca i sposobu przygotowania mieszanki palnej, silniki samochodowe mogą mieć różne układy zasilania (rys. 1).
Ryż. 1. Rodzaje układów zasilania silników sklasyfikowane według różnych kryteriów
Układ zasilania z przygotowaniem mieszanki palnej w specjalnym urządzeniu - gaźniku - stosowany jest w silnikach benzynowych, zwanych silnikami gaźnikowymi. Aby przygotować palną mieszaninę w gaźniku, stosuje się metodę atomizacji. Dzięki tej metodzie krople benzyny spadające z opryskiwacza do strumienia powietrza w komorze mieszania gaźnika poruszającego się z prędkością 50 ... 150 m / s są kruszone, odparowywane i mieszając się z powietrzem tworzą palny mieszanina. Powstała mieszanina palna wchodzi do cylindrów silnika.
Układ paliwowy kolektora dolotowego stosowany jest również w silnikach benzynowych. Aby przygotować palną mieszankę, drobno rozpylone paliwo jest wtryskiwane pod ciśnieniem z dysz do szybko poruszającego się strumienia powietrza w kolektorze dolotowym. Paliwo jest mieszane z powietrzem, a powstała mieszanina palna dostaje się do cylindrów silnika.
Układ zasilania z przygotowaniem mieszanki palnej bezpośrednio w cylindrach silnika stosowany jest zarówno w silnikach wysokoprężnych, jak i benzynowych. Przygotowanie mieszanki palnej odbywa się wewnątrz cylindrów silnika poprzez wtrysk drobno rozpylonego paliwa z wtryskiwaczy pod ciśnieniem do powietrza sprężonego w cylindrach. Jednocześnie, jeśli w silnikach wysokoprężnych nastąpi samozapłon powstałej mieszaniny roboczej ze sprężania, to w silnikach benzynowych mieszanina robocza w cylindrach jest zapalana na siłę ze świec zapłonowych. Układ wtrysku paliwa zapewnia lepsze wypełnienie cylindrów silnika palną mieszanką oraz lepsze oczyszczanie spalin. Jednocześnie wtrysk paliwa pozwala na zwiększenie stopnia sprężania i mocy maksymalnej w silnikach benzynowych, zmniejszenie zużycia paliwa oraz zmniejszenie toksyczności spalin. Jednak systemy zasilania wtryskiem paliwa są bardziej złożone pod względem konstrukcji i konserwacji podczas eksploatacji.
2. Układ zasilania silnika gaźnika
Paliwo. W przypadku silników benzynowych samochodów paliwem jest benzyna różnych marek - A-80, AI-93, AI-95, AI-98, gdzie litera A oznacza samochód; I - metoda wyznaczania liczby oktanowej benzyny (badania); 93, 95, 98 - liczba oktanowa charakteryzująca odporność benzyny na detonację. Im wyższa liczba oktanowa, tym wyższy może być stopień sprężania silnika.
Detonacja - proces spalania mieszaniny roboczej z wybuchem jej poszczególnych objętości w cylindrach silnika z prędkością propagacji płomieni do 3000 m/s, natomiast przy normalnym spalaniu mieszaniny roboczej prędkość propagacji płomieni wynosi 30… 40 m/s. Spalanie po detonacji staje się wybuchowe. Fala uderzeniowa rozchodzi się w cylindrach silnika z prędkością ponaddźwiękową. Ciśnienie gazu gwałtownie rośnie, a osiągi i sprawność silnika ulegają pogorszeniu. W silniku słychać głośne stuki, z tłumika czarny dym i silnik się przegrzewa. W takim przypadku części mechanizmu korbowego szybko się zużywają, a głowice zaworów są spalone.
Aby zwiększyć właściwości przeciwstukowe, do benzyny dodaje się środek przeciwstukowy TPP, tetraetyloołów. Takie benzyny nazywane są ołowiowymi, mają charakterystyczne oznaczenie i kolor - AI-93-etylowy (pomarańczowo-czerwony) i AI-98-etylowy (niebieski). Benzyny ołowiowe są bardzo trujące i należy z nimi obchodzić się ostrożnie - nie używać do mycia rąk i części, nie ssać doustnie podczas nalewania itp.
Stosowanie benzyny ołowiowej w samochodach w dużych miastach jest zabronione.
3. Budowa i zasada działania układu zasilania silnika gaźnikowego
Układ zasilania silnika samochodowego składa się ze zbiornika paliwa, pompy paliwa, filtra powietrza, gaźnika, przewodów paliwowych, rur dolotowych i wydechowych, rur tłumika, tłumika głównego i dodatkowego (ryc. 2).
Paliwo ze zbiornika 6 podawane jest pompą 7 przewodami paliwowymi 5 do gaźnika 4. Przez filtr powietrza 1 powietrze dostaje się do gaźnika. Mieszanka paliwowa przygotowana w gaźniku jest podawana do cylindrów silnika przez kolektor dolotowy 2. Gazy spalinowe są odprowadzane z cylindrów silnika do otoczenia przez rurę wydechową 3, rura 8 tłumiki, główne 10 i dodatkowe 9 tłumiki.
Ryż. 2. Układ zasilania silnika:
1 - filtr powietrza; 2,3 - rurociągi; 4 - gaźnik; 5 - przewód paliwowy; 6 - zbiornik; 7 - pompa; 8 - rura; 9, 10 - tłumiki
W układzie napędowym silnika często montowany jest dokładny filtr paliwa. Zbiornik paliwa jest połączony wężem z separatorem (specjalne urządzenie) do kondensacji oparów benzyny oraz przewodem spustowym z gaźnikiem. Zawory zwrotne są zainstalowane na wężu separatora i przewodzie spustowym. Jeden zawór zapobiega spływaniu paliwa ze zbiornika przez gaźnik, gdy samochód się przewraca, a drugi zawór łączy wewnętrzną wnękę zbiornika z atmosferą. Paliwo podawane jest do układu z powrotnym spustem jego części z gaźnika (przez kalibrowany otwór) do zbiornika paliwa, co zapewnia stały obieg paliwa w układzie. Stała cyrkulacja paliwa eliminuje kieszenie powietrzne w układzie, poprawia jego wydajność i przyczynia się do dodatkowego chłodzenia silnika.
Zbiornik paliwa służy do przechowywania ilości paliwa potrzebnej na określony przebieg pojazdu. Samochody używają spawanych, tłoczonych stalowych zbiorników paliwa pokrytych ołowiem, aby zapobiec korozji, lub plastikiem. Zbiornik wypełniony benzyną zapewnia przebieg pojazdu 350...400 km.
Zbiornik paliwa (rys. 3) jest spawany z dwóch połówek w kształcie koryta 1. W górnej części zbiornik posiada szyjkę wlewową, która składa się z odbieralnika 13 i luzem 10 rury z uszczelką 8 i gumowy wąż łączący 11. Szyjka wlewu jest zamknięta zakręcanym korkiem 6 z uszczelką 7. W dnie zbiornika znajduje się otwór spustowy z korkiem gwintowanym 14. Ilość paliwa w zbiorniku jest kontrolowana przez wskaźnik, czujnik 3 który jest zainstalowany wewnątrz zbiornika. Paliwo pobierane jest ze zbiornika przewodem wlotowym paliwa 2, który posiada filtr siatkowy oraz wężem 4 i przewód paliwowy 5 wchodzi do pompy paliwa. Połączenie wewnętrznej wnęki zbiornika z otoczeniem oraz jego wentylacja odbywa się poprzez powietrze 12 i wentylacja 9 rura.
Ryż. 3. Zbiornik paliwa:
1 - połowa zbiornika; 2, 9, 12 - rurki; 3 - czujnik; 4, 11 - węże; 5 - przewód paliwowy; 6, 14 - korki; 7 - uszczelka; 8 - szpachlówka; 10, 13 - Rury
W zbiornikach paliwa samochodów często znajdują się specjalne przegrody, które zwiększają sztywność i zmniejszają wahania paliwa podczas jazdy wewnątrz. Dodatkowo w dolnej części zbiornika znajduje się zabezpieczenie przeciwodpływowe wykonane w formie szkła o średnicy 150 i wysokości 80 mm. Urządzenie to ma za zadanie wykluczyć przerwy w pracy silnika i jego zatrzymanie podczas nagłego ruszania lub gwałtownego hamowania, a także gdy pojazd porusza się z dużą prędkością na zakrętach.
Kształt zbiornika paliwa zależy w dużej mierze od jego ustawienia w pojeździe. Zbiornik może znajdować się pod podłogą nadwozia, w bagażniku, pod plecami oraz za tylnym siedzeniem, czyli np. w miejscach bardziej chronionych przed uderzeniami w kolizjach. Mocuje zbiornik paliwa do karoserii pojazdu.
Pompa paliwowa służy do dostarczania paliwa ze zbiornika paliwa do gaźnika. Samoregulujące, membranowe pompy paliwowe są instalowane w silnikach samochodowych.
W pompie paliwowej (rys. 4) między górną 7 (z pokrywą) 9) i na dole 1 w częściach korpusu montowany jest blok membran 3, który jest połączony z łodygą 11. Łodyga jest zakryta rozwidlonym końcem balansera 15 dźwignia 16 napęd pompy. Na trzpieniu zainstalowana jest sprężyna 2 blok membran. W górnej części obudowy pompy znajduje się ssanie 10 i 4 zawory spustowe. Pompa jest napędzana popychaczem od mimośrodu wału napędowego pompy olejowej. Pod wpływem mimośrodu popychacz naciska na górną część dźwigni 16, i balanser 15 przez łodygę 11 porusza zespół membrany 3 droga w dół. W tym przypadku sprężyna 2 kurczy się. Zwiększa się objętość wnęki nad blokiem membran, a paliwo pod działaniem podciśnienia ze zbiornika dostaje się do pompy przez rurę ssącą 8, filtr b i zawór ssący 10. Jednocześnie zawór tłoczny pompy jest zamknięty. Blok membrany porusza się w górę pod działaniem sprężyny 2, kiedy balanser 15 nie trzyma łodygi 11.
Wszystkie nowoczesne samochody z silnikami benzynowymi wykorzystują system wtrysku paliwa, ponieważ jest on bardziej zaawansowany niż gaźnikowy, mimo że jest bardziej złożony strukturalnie.
Silnik wtryskowy nie jest nowy, ale rozpowszechnił się dopiero po rozwoju technologii elektronicznej. Dzieje się tak, ponieważ bardzo trudno było mechanicznie zorganizować sterowanie systemem z wysoką dokładnością działania. Ale wraz z pojawieniem się mikroprocesorów stało się to całkiem możliwe.
Układ wtryskowy wyróżnia się tym, że benzyna jest dostarczana w ściśle określonych porcjach na siłę do kolektora (cylindra).
Główną zaletą układu wtryskowego jest przestrzeganie optymalnych proporcji elementów składowych mieszanki palnej w różnych trybach pracy elektrowni. Skutkuje to lepszą mocą wyjściową i oszczędnym zużyciem benzyny.
Projekt systemu
Układ wtrysku paliwa składa się z elementów elektronicznych i mechanicznych. Pierwszy monitoruje parametry pracy jednostki napędowej i na ich podstawie podaje sygnały do uruchomienia części wykonawczej (mechanicznej).
Komponent elektroniczny zawiera mikrokontroler (elektroniczna jednostka sterująca) i dużą liczbę czujników śledzenia:
- położenie wału korbowego;
- masowy przepływ powietrza;
- pozycja przepustnicy;
- detonacja;
- temperatura płynu chłodzącego;
- ciśnienie powietrza w kolektorze dolotowym.
Czujniki układu wtryskiwaczy
Niektóre samochody mogą mieć kilka dodatkowych czujników. Wszystkie mają jedno zadanie - określić parametry pracy jednostki napędowej i przesłać je do ECU
Jeśli chodzi o część mechaniczną, zawiera następujące elementy:
- elektryczna pompa paliwowa;
- przewody paliwowe;
- filtr;
- regulator ciśnienia;
- szyna paliwowa;
- dysze.
Prosty układ wtrysku paliwa
Jak to działa
Teraz rozważymy zasadę działania silnika wtryskowego osobno dla każdego elementu. Ogólnie rzecz biorąc, z częścią elektroniczną wszystko jest proste. Czujniki zbierają informacje o prędkości obrotowej wału korbowego, powietrzu (wchodzącym do cylindrów, a także jego resztkowej części w spalinach), położeniu przepustnicy (związanej z pedałem przyspieszenia), temperaturze płynu chłodzącego. Dane te są stale przesyłane przez czujniki do jednostki elektronicznej, dzięki czemu uzyskuje się wysoką dokładność dawkowania benzyny.
ECU porównuje informacje otrzymane z czujników z danymi wpisanymi na karty i już na podstawie tego porównania i szeregu obliczeń steruje częścią wykonawczą.niektóre benzyny,inne - tyle).
1973 Pierwszy silnik wtryskowy Toyoty
Aby było jaśniej, rozważmy bardziej szczegółowo algorytm działania jednostki elektronicznej, ale zgodnie z uproszczonym schematem, ponieważ w rzeczywistości do obliczeń wykorzystuje się bardzo dużą ilość danych. Ogólnie rzecz biorąc, wszystko to ma na celu obliczenie czasu trwania impulsu elektrycznego, który jest podawany do wtryskiwaczy.
Ponieważ schemat jest uproszczony, założymy, że jednostka elektroniczna oblicza tylko kilka parametrów, a mianowicie długość impulsu czasu bazowego i dwa współczynniki - temperaturę płynu chłodzącego i poziom tlenu w spalinach. Aby uzyskać wynik, ECU używa formuły, w której mnożone są wszystkie dostępne dane.
Aby uzyskać bazową długość impulsu, mikrokontroler przyjmuje dwa parametry – prędkość obrotową wału korbowego oraz obciążenie, które można obliczyć z ciśnienia w kolektorze.
Np. obroty silnika to 3000, a obciążenie 4. Mikrokontroler pobiera te dane i porównuje z tabelą wprowadzoną na mapie. W tym przypadku otrzymujemy czas podstawowy o długości impulsu 12 milisekund.
Ale do obliczeń należy również wziąć pod uwagę współczynniki, dla których odczyty są pobierane z czujników temperatury płynu chłodzącego i sondy lambda. Na przykład temperatura wynosi 100 stopni, a poziom tlenu w spalinach 3. Komputer pobiera te dane i porównuje je z kilkoma innymi tabelami. Załóżmy, że współczynnik temperaturowy wynosi 0,8, a współczynnik tlenu 1,0.
Po otrzymaniu wszystkich niezbędnych danych jednostka elektroniczna oblicza. W naszym przypadku 12 mnożymy przez 0,8 i 1,0. W rezultacie otrzymujemy, że impuls powinien wynosić 9,6 milisekundy.
Opisany algorytm jest bardzo uproszczony, w rzeczywistości w obliczeniach można uwzględnić kilkanaście parametrów i wskaźników.
Ponieważ dane są stale podawane do jednostki elektronicznej, system niemal natychmiast reaguje na zmiany parametrów pracy silnika i dostosowuje się do nich, zapewniając optymalne formowanie mieszanki.
Warto zauważyć, że jednostka elektroniczna steruje nie tylko dopływem paliwa, do jej zadań należy również regulacja kąta wyprzedzenia zapłonu w celu zapewnienia optymalnej pracy silnika.
Teraz o części mechanicznej. Tutaj wszystko jest bardzo proste: pompa zamontowana w zbiorniku pompuje do układu benzynę, ponadto pod ciśnieniem, aby zapewnić wymuszony dopływ. Ciśnienie musi być pewne, dlatego regulator jest włączony w obwód.
Benzyna jest podawana autostradami na rampę, która łączy wszystkie wtryskiwacze. Impuls elektryczny dostarczany z ECU prowadzi do otwarcia wtryskiwaczy, a ponieważ benzyna jest pod ciśnieniem, jest po prostu wtryskiwana przez otwarty kanał.
Rodzaje i rodzaje wtryskiwaczy
Istnieją dwa rodzaje wtryskiwaczy:
- Wtrysk jednopunktowy. Taki system jest przestarzały i nie jest już używany w samochodach. Jego istotą jest to, że w kolektorze dolotowym jest zainstalowany tylko jeden wtryskiwacz. Taka konstrukcja nie zapewniała równomiernego rozprowadzania paliwa na cylindrach, więc jej działanie było podobne do systemu gaźnika.
- Wtrysk wielopunktowy. Ten typ jest używany w nowoczesnych samochodach. Tutaj dla każdego cylindra przewidziana jest osobna dysza, dlatego taki system wyróżnia się dużą dokładnością dozowania. Wtryskiwacze mogą być montowane zarówno w kolektorze dolotowym, jak iw samym cylindrze (wtrysk).
W wielopunktowym układzie wtrysku paliwa można zastosować kilka rodzajów wtrysku:
- Jednoczesny. W tym typie impuls z ECU trafia do wszystkich wtryskiwaczy na raz i otwierają się razem. Teraz ten zastrzyk nie jest używany.
- Sparowany, jest również równoległy. W tym typie dysze pracują parami. Co ciekawe, tylko jeden z nich dostarcza paliwo bezpośrednio w suwie ssania, podczas gdy drugi nie pasuje. Ale ponieważ silnik jest 4-suwowy z układem rozrządu, niedopasowanie rozrządu nie wpływa na osiągi silnika.
- Fazowany. W tym typie ECU wysyła sygnały otwarcia dla każdego wtryskiwacza z osobna, więc wtrysk następuje z tym samym skokiem.
Warto zauważyć, że nowoczesny układ wtrysku paliwa może wykorzystywać kilka rodzajów wtrysku. Tak więc w trybie normalnym stosuje się wtrysk fazowy, ale w przypadku przejścia do pracy awaryjnej (na przykład awaria jednego z czujników) silnik wtryskowy przełącza się na wtrysk podwójny.
Informacje zwrotne z czujnika
Jednym z głównych czujników, na których odczytach ECU reguluje czas otwarcia wtryskiwaczy, jest sonda lambda zamontowana w układzie wydechowym. Ten czujnik wykrywa pozostałą (niespaloną) ilość powietrza w gazach.
Ewolucja sondy lambda firmy Bosch
Dzięki temu czujnikowi dostarczana jest tak zwana „sprzężenie zwrotne”. Jego istota jest następująca: ECU wykonał wszystkie obliczenia i dał impuls do wtryskiwaczy. Wszedł paliwo, zmieszane z powietrzem i wypalone. Powstające spaliny z niespalonymi cząstkami mieszanki są odprowadzane z cylindrów przez układ wydechowy, w którym zamontowana jest sonda lambda. Na podstawie swoich odczytów ECU ustala, czy wszystkie obliczenia zostały wykonane poprawnie i w razie potrzeby dokonuje korekty w celu uzyskania optymalnego składu. Czyli na podstawie już przeprowadzonego etapu doprowadzenia i spalania paliwa, mikrokontroler dokonuje obliczeń dla kolejnych.
Warto zauważyć, że podczas pracy elektrowni istnieją pewne tryby, w których odczyty czujnika tlenu będą nieprawidłowe, co może zakłócić pracę silnika lub wymagana jest mieszanka o określonym składzie. W takich trybach ECU ignoruje informacje z sondy lambda i wysyła sygnały do zasilania benzyny na podstawie informacji zapisanych na kartach.
W różnych trybach informacja zwrotna działa tak:
- Rozruch silnika. Do uruchomienia silnika potrzebna jest bogata mieszanka paliwowa o zwiększonej zawartości paliwa. Jednostka elektroniczna to zapewnia, a do tego wykorzystuje podane dane i nie wykorzystuje informacji z czujnika tlenu;
- Rozgrzewka. Aby silnik wtryskowy szybciej osiągnął temperaturę pracy, ECU ustawia zwiększoną prędkość obrotową silnika. Jednocześnie stale monitoruje jej temperaturę, a w miarę jej nagrzewania dostosowuje skład mieszanki palnej, stopniowo ją wyczerpując, aż do uzyskania optymalnego składu. W tym trybie jednostka elektroniczna nadal wykorzystuje dane określone na kartach, nadal nie wykorzystując odczytów sondy lambda;
- Na biegu jałowym. W tym trybie silnik jest już w pełni rozgrzany, a temperatura spalin jest wysoka, w związku z tym spełnione są warunki prawidłowej pracy sondy lambda. ECU już zaczyna wykorzystywać odczyty czujnika tlenu, co umożliwia ustalenie składu stechiometrycznego mieszanki. Przy takim składzie zapewniona jest największa moc wyjściowa elektrowni;
- Ruch z płynną zmianą prędkości obrotowej silnika. Aby osiągnąć ekonomiczne zużycie paliwa przy maksymalnej mocy, potrzebna jest mieszanka o składzie stechiometrycznym, dlatego w tym trybie ECU reguluje dopływ benzyny na podstawie odczytów sondy lambda;
- Gwałtowny wzrost obrotów. Aby silnik wtryskowy reagował normalnie na takie działanie, potrzebna jest nieco wzbogacona mieszanka. Aby to zapewnić, ECU wykorzystuje dane mapy, a nie odczyty sondy lambda;
- Hamowanie silnikiem. Ponieważ ten tryb nie wymaga mocy wyjściowej z silnika, wystarczy, że mieszanka po prostu nie pozwala na zatrzymanie elektrowni, a do tego nadaje się również uboga mieszanka. Do jego manifestacji nie są potrzebne odczyty sondy lambda, więc ECU ich nie używa.
Jak widać chociaż sonda lambda jest bardzo ważna dla działania układu, to informacje z niej nie zawsze są wykorzystywane.
Na koniec zauważamy, że wprawdzie wtryskiwacz jest układem złożonym konstrukcyjnie i zawiera wiele elementów, których awaria natychmiast wpływa na pracę elektrowni, ale zapewnia bardziej racjonalne zużycie benzyny, a także zwiększa przyjazność dla środowiska samochód. Dlatego nie ma jeszcze alternatywy dla tego systemu elektroenergetycznego.
Autopor