Загальні відомості про системи впорскування бензину 1 страница
М.О.Баранов
Рівне, 2013
Навчальний посібник
Двигунів
Впорскування бензинових
Системи
Природокористування
Автотранспортний технікум
Розробив: викладач предмету « Автомобілі»
Розглянуто на засіданні циклової комісії «Автомобілі»
Протокол № 8 від 7 лютого 2013 р.
Голова комісії:____________ (В.В.Ємельянов)
Рецензент: В.В.Ємельянов
Розглянуто та рекомендовано для використання в навчально-виховному процесі методичною радою Автотранспортного технікуму НУВГП
Протокол №_____від «____»_______________2013р.
В даному навчальному посібнику розглянуто системи впорскування палива бензинових двигунів («К-Jetronik», «КЕ-Jetronik», «L-Jetronik»), що виносяться для вивчення предмету «Автомобілі» в Автотранспортному технікумі Національного університету водного господарства та природокористування. Посібник допоможе студентам краще ознайомитися з будовою та принципом роботи даних систем.
Зміст
Загальні відомості про системи впорскування бензину 4 1. Система впорскування « K- Jetronik» 8 2. Система впорскування «КЕ- Jetronik». 24 3. Система впорскування «L- Jetronik» 38
Література 51
Двигуни із системами впорскування легкого палива (бензину) виробляються в Німеччині, США, Великобританії, Японії, Франції, Італії. Ведуться роботи із цих систем і в Росії. Із всіх легкових автомобілів, що випускаються в всьому світі, а це близько 1800 моделей, впорскування застосовується на 76 %, а з урахуванням дизельних двигунів, на 90% автомобілів. Якщо не брати до уваги застарілі моделі, що випускаються дотепер, розробки 10 - 15- літньої давнини, а взяти тільки самі нові, вийде, що майже 100% сучасних автомобілів мають або двигуни з впорскуванням бензину, або дизелі.
Причина такого «захоплення» впорскуванням — підвищення паливної економічності й зниження токсичності відпрацьованих газів. Так, наприклад, середня витрата палива автомобіля BMW 528i з робочим об'ємом двигуна 2,8 л і потужністю 193 к.с. рівний 10-12 л/100 км, тобто приблизно на рівні автомобіля ГАЗ-24 «Волга» удвічі меншої потужності, що має двигун.
Компанія «BOSCH» створенням системи бензинового впорскування відкрила нові горизонти автомобілебудування. Компанія «BOSCH» почала експерименти по створенню бензинового впорскування ще в 1921 році. У результаті численних експериментів (1923 - 1928 р.) була створена перша система бензинового впорскування, яка знайшла своє застосування на авіаційних двигунах. Ця система забезпечувала двигуну більшу надійність і потужність, що було основним для авіаційної техніки того часу. На автомобільній виставці 1951 року в м.Франкфурті був представлений перший серійний автомобіль із двотактним двигуном, оснащеним системою бензинового впорскування компанії «BOSCH». У порівнянні зі своїми карбюраторними «братами» він споживав на 20% менше бензину й одночасно мав на 5 к.с. більшу потужність, яка становила 28 к.с. замість 23 к.с. карбюраторного двигуна. На першому серійному «чотирьохтактнику» (Mercedes 300 SL, 1954 р.) із системою бензинового впорскування, розробленою й зробленою компанією «BOSCH», збільшення потужності зіграло найважливішу роль у виборі системи живлення.
1967 рік. В США прийнятий закон по обмеженню токсичності відпрацьованих газів. Поява першої електронної системи бензинового впорскування «BOSCH» «D-Jetronik». В 1967 році компанія Фольксваген випустила свою модель 1600 TL із системою «D-Jetronik». Якісний товар довго не залежується, і уже в 1972 році 18 автовиробників перейшли на випуск автомобілів із системою впорскування «BOSCH».
1973 рік. Енергетична криза: усі наукові розробки спрямовані на зниження витрати палива. Впровадження електронної системи бензинового впорскування «BOSCH» «L-Jetronik» і механічної системи «К- Jetronik»
1979 рік. Впровадження системи «Motronik». Розроблена на основі цифрової обробки багатьох параметрів роботи двигуна система «BOSCH» «Motronik» була єдиної на той момент системою бензинового впорскування, яка об'єднала керування системою живлення («L-Jetronik») і повністю електронної системи запалювання в першому у світі мікропроцесорі в автомобілі.
1981 рік. Впровадження системи «LН-Jetronik». Замість витратоміра повітря з механічною повітряною заслінкою системи «L- Jetronik», система «BOSCH» «LН-Jetronik» оснащувалася вимірювачем маси повітря, яке використовувало принцип зміни опору платинової нитки, яка охолоджується потоком повітря, всмоктуваниим в циліндри двигуна.
1982 рік. Впровадження системи «КЕ-Jetronik». Система «К-Jetronik» була додатково оснащена кисневим датчиком і електронним контуром регулювання і була використана в серійному виробництві автомобілів під назвою «КЕ-Jetronik».
1987 рік. Впровадження системи «Mono-Jetronik». Система «BOSCH» «Mono-Jetronik»була розроблена для використання в автомобілях з невеликими об'ємами двигуна. Її невисока вартість дозволила оснастити автомобілі малого й середнього класу системою бензинового впорскування без суттєвого збільшення їх вартості.
1989 рік. Впровадження системи «Mono-Motronik». Система «Mono-Jetronik», оснащена повністю електронним запалюванням і мікропроцесором, була використана в серійному виробництві автомобілів під назвою «BOSCH» «Mono-Motronik».
1989 рік. «EGAS» - система. Система «EGAS» оснащена датчиком педалі газу. Блок керування «Motronik» аналізує сигнал датчика і з врахуванням параметрів двигуна міняє розташування дросельної заслінки, яка приводиться в рух електродвигуном.
1997 рік. Зростаюче використання комплектних впускних модулів. Впускні модулі, на які попередньо встановлені всі компоненти, що складаються із впускного колектора, включаючи форсунки, дросельну заслінку, регулятор тиску і т.д. були запропоновані й широко використані в серійнім виробництві автомобілів.
2000 рік. Система безпосереднього впорскування бензину «Motronik MED 7». Система «Motronik MED 7», яка керує крутним моментом двигуна, дозволяє завдяки роботі двигуна на особливо збіднених пальних сумішах, поєднувати мінімальну витрату палива (економія до 15-20%) з гарною динамікою руху автомобіля.
З нашого короткого екскурсу в історію систем живлення ДВЗ очевидно, що ідея впорскування не нова. У чому ж справа, чому впорскування раніше широко не застосовувалося? Причини цьому дві. Перша, — системи впорскування спочатку були більш складними як конструктивно, так і в експлуатації, чим системи з карбюраторами. Друга, і може бути головна причина, — технологічна. Якщо дизельне паливо — це хоч і малов'язке, але все-таки масло, то бензин має кінематичну в'язкість удвічі меншу, чим вода. У звичайних гідравлічних системах робоча рідина — це масло, що дозволяє досить просто розв'язати питання мащення деталей гідроапаратури й запобігання витіканню.
Системи впорскування бензину, як відзначалося, більш складні, чим карбюраторні через наявність великого числа прецизійних рухливих і електронних елементів і, крім того, вимагають більш кваліфікованого обслуговування при експлуатації.
Однак, впорскування бензину дозволяє більш точно розподілити паливо по циліндрах. При розподіленому впорскуванні склад суміші в різних циліндрах може відрізнятися тільки на 6-7%, а при живленні від карбюратора — на 11-17%.
Відсутність додаткового опору потоку повітря на впуску у вигляді карбюратора та дифузора, і внаслідок цього більш високий коефіцієнт наповнення циліндрів забезпечує одержання більш високої літрової потужності.
При впорскуванні можливе використання більшого перекриття клапанів (коли відкриті одночасно обидва клапана) для кращого продування камери згоряння чистим повітрям, а не пальною сумішшю.
Краще продування й більша рівномірність складу суміші по циліндрах знижують температуру стінок циліндра, днища поршня й випускних клапанів, що у свою чергу дозволяє зменшити необхідне октанове число палива на 2-3 одиниці, тобто підняти ступінь стиску без небезпеки детонації. Крім того, знижується утворення окисів азоту при згорянні і поліпшуються умови змащення дзеркала циліндра.
При всіх цих перевагах необхідно відзначити, що склад суміші при впорскуванні палива повинен бути пов'язаний з режимом роботи двигуна так само, як і при карбюраторному двигуні. Інакше кажучи, для оптимальної роботи двигуна стехиометричне співвідношення бензину й повітря практично може витримуватися тільки в певному діапазоні часткових навантажень, а при пуску, холостому ході, малих і максимальних навантаженнях, при різкому відкритті дросельної заслінки необхідне збагачення суміші.
У нас час системи впорскування бензину класифікують по різних ознаках:
· по місцю підведення палива:центральне одноточкове впорскування, розподілене впорскування, безпосереднє впорскування в циліндри;
· по способу подачі палива:безперервне й переривчасте впорскування;
· по типу вузлів дозуючих паливо: плунжерні насоси, розподільники, форсунки, регулятори тиску;
· по способу регулювання кількості суміші: пневматичне, механічне, електронне;
· по основних параметрах регулювання складу суміші: розрідженню у впускній системі, куті повороту дросельної заслінки, витраті повітря.
| Системи впорскування бензину | |||||||
1. Система впорскування « K- Jetronik».
Загальна характеристика системи
Система впорскування « K-Jetronik» фірми «BOSCH» являє собою механічну систему постійного впорскування палива. Звідси й назва системи «K-Jetronik» – від німецького слова «Kontinuierlich» (постійно, безупинно).
Паливо під тиском надходить до форсунок, встановлених перед впускними клапанами у впускному колекторі. Форсунка безупинно розпиляє паливо, що надходить під тиском. Тиск палива (витрата) залежить від навантаження двигуна ( від розрідження у впускному трубопроводі) і від температури охолоджувальної рідини.
Кількість підведеного повітря постійно виміряється витратоміром, а кількість палива, що впорскується, строго пропорційно (1:14,7) кількості повітря що надходить ( за винятком ряду режимів роботи двигуна, таких як пуск холодного двигуна, робота під повним навантаженням і т.д.) і регулюється дозатором-розподільником палива. Дозатор-розподільник складається з регулятора кількості палива й витратоміра повітря. Регулювання кількості палива забезпечується розподільником, керованим витратоміром повітря й регулятором керуючого тиску. У свою чергу вплив регулятора керуючого тиску визначається величиною підведеного до нього розрідження у впускному трубопроводі й температурою рідини системи охолодження двигуна.
Принцип дії системи
Система « K-Jetronik» виконує наступні функції:
· подача палива;
· вимірювання кількості всмоктуваного повітря;
· дозування палива.
Конструктивна схема системи впорскування «K-Jetronik» представлена на мал.1.
При повороті ключа в замку запалювання 18 (мал.1) вмикається паливний насос із електричним приводом 13, який подає паливо з бака 8, через накопичувач палива 10 і паливний фільтр 9 до дозатора палива 6. За допомогою вбудованого в дозатор регулятора тиску 7 у дозаторі підтримується постійний тиск палива. Від дозатора паливо надходить до клапанних форсунок 1. Форсунки безупинно впорскують паливо у впускні канали двигуна, і при відкриванні впускних клапанів, паливна суміш надходить у камери згоряння циліндрів.
Малюнок 1 – Конструктивна схема системи впорскування палива
«K-Jetronik»:
1 – клапанна форсунка; 2 – клапан подачі додаткового повітря; 3 – дросельна заслінка; 4 - диференціальний клапан; 5 – регулятор керуючого тиску; 6 – дозатор палива; 7 – регулятор тиску палива в системі; 8 – паливний бак; 9 – паливний фільтр; 10 – накопичувач палива; 11 – регулювальний гвинт якості суміші; 12 – витратомір повітря; 13 – паливний насос із електричним приводом; 14 – пускова форсунка; 15 – реле включення паливного насоса; 16 – переривник-розподільник; 17 – термореле; 18 – замок запалювання; 19 - акумуляторна батарея; 20 – регулювальний гвинт кількості суміші
Кількість палива, яка подається до форсунок, визначається положенням дросельної заслінки 3. Чим більше відкрита дросельна заслінка, тим більше повітря проходить через впускний трубопровід, і тим більше палива необхідно подавати до форсунок для нормальної роботи двигуна. Для визначення кількості повітря, що проходить через впускний трубопровід служить витратомір повітря 12. Витратомір повітря разом з дозатором палива конструктивно становить єдиний вузол – коректор складу пальної суміші. Розташований між повітряним фільтром і дросельною заслінкою напірний диск витратоміра повітря відхиляється під динамічним напором всмоктуваного у впускний трубопровід повітря. Відхилення напірного диска передається через систему важелів на розподільний золотник дозатора палива. Розподільний золотник, переміщаючись нагору, визначає подачу палива через диференціальні клапани 4 до механічних клапанних форсунок 1 і далі в циліндри двигуна, забезпечуючи оптимальний склад паливно-повітряної суміші.
Подача палива під час прогріву двигуна здійснюється за допомогою регулятора керуючого тиску 5. Для збільшення частоти обертання колінчатого вала на холостому ходу під час прогріву двигуна служить клапан подачі додаткового повітря 2, встановлений у повітряному каналі, виконаному паралельно дросельній заслінці.
Пускова форсунка 14 використовується для полегшення пуску холодного двигуна, тривалість відкриття якої змінюється залежно від температури двигуна за допомогою термореле 17.
При пуску двигуна паливо одночасно подається до пускової форсунки, регулятора тиску палива 6, розподільника, нижніх камер диференціальних клапанів і каналу керуючого тиску (мал.2).
Залежно від величини керуючого тиску на верхній торець розподільника діє сила, яка гальмує або полегшує рух розподільника нагору. Таким чином, з'являється можливість корекції подачі палива до форсунок. Ця можливість реалізується для деяких режимів роботи двигуна за допомогою вже згадуваного регулятора керуючого тиску.
Малюнок 2 – Схема роботи системи «K-Jetronik» при пуску двигуна:
1 – дозатор палива; 2 – паливний бак; 3 – паливний насос із електричним приводом;
4 – накопичувач палива; 5 – паливний фільтр; 6 – регулятор тиску палива в системі
Дозування палива
Приготування пальної суміші – це дозування палива відповідно до кількості повітря, що надходить. Дозування палива здійснюється в пристрої регулювання складу суміші, що включає витратомір повітря та дозатор палива.
На деяких режимах роботи двигуна потреба в паливі дуже відрізняється від нормальної – у таких випадках при приготуванні суміші необхідні коректування.
Витратомір повітря
Кількість повітря, що надійшла у двигун, є мірою його потужності. Воно слугує основним змінним параметром, що визначають базову кількість палива, що впорскується, а також являє собою точний параметр для визначення витрати палива.
Оскільки всмоктуване повітря, перед впуском його в циліндри, повинене спочатку пройти через витратомір, процес вимірювання кількості повітря передує фактичному наповненню циліндра. Це дає можливість коректування суміші в будь-який момент часу.
Витратомір повітря, що вимірює кількість усього повітря, що надходить у двигун, встановлений перед дросельною заслінкою і працює за принципом поплавця. Він складається з дифузора 1 (мал. 3), у якому знаходиться вивішений поплавець – напірний диск 2, закріплений на важелі 7. Повітря, що протікає через дифузор, зрушує напірний диск на певну відстань стосовно її початкового положення.
Малюнок 3 – Витратомір повітря:
1 – дифузор; 2 – напірний диск; 3 – розвантажувальний дифузор; 4 – регулювальний гвинт якості паливної суміші; 5 – противага; 6 – вісь обертання; 7 – важіль;
8 – плоска пружина
На осі 6 обертання важеля напірного диска закріплений другий важіль із роликом. Ролик упирається безпосередньо в нижній кінець розподільника. Наявність другого важеля з регулювальним гвинтом 4 дозволяє міняти відносне положення важелів, а значить напірного диска та упорного ролика (розподільника) і цим змінювати склад пальної суміші. На деяких автомобілях при необхідності цим гвинтом можна відрегулювати вміст СО у відпрацьованих газах ( при його закручуванні суміш збіднюється).
При можливих зворотних спалахах (перебої в запалюванні) у впускному тракті можуть створюватися значні піки тиску. Тому витратомір сконструйований так, щоб при зворотному спалаху напірний диск, долаючи опір пружини 8, може відхилятися у зворотню сторону, відкриваючи розвантажувальний дифузор 3. Глибину опускання напірного диска обмежує гумовий демфіруючий упор.
Вагу напірного диска й системи важелів зрівноважує противага 5. Пластинчаста пружина 8 забезпечує встановлення напірного диска в його початкове неробоче положення.
Дозатор палива
Дозатор палива дозує базову кількість палива по окремих циліндрах відповідно до положення напірного диска у витратомірі повітря.
Положення цього диска визначає кількість повітря, що надійшло у двигун. Важіль, залежно від положення напірного диска, переміщає розподільник 5 (мал. 4).
Розподільник 5 відкриває або перекриває, в більшій або меншій мірі дозуючі щілини, які є в гільзі 6 розподільника. При цьому паливо може надходити до диференціальних клапанів і, тим самим, до форсунок залежно від ступеня відкриття дозуючих щілин.
Малюнок 4 – Схема роботи дозатора палива:
1 – подача повітря; 2 – керуючий тиск; 3 – подача палива; 4 – дозуюча кількість палива; 5 - розподільник; 6 – гільза розподільника з дозуючими щілинами; 7 – дозатор палива; 8 – витратомір повітря
При невеликому ході напірного диска розподільник піднімається на невелику відстань (мал. 5, б), а тому відкриває дозуючі щілини не повністю. При великому ході напірного диска розподільник звільнить більший перетин дозуючих щілин (мал. 5, в). Таким чином, існує лінійна залежність між переміщенням напірного диска й звільненням прохідного перерізу дозуючих щілин, через які проходить паливо (мал. 6).
Малюнок 5 – Розподільник і гільза з дозуючими щілинами:
а – вихідне положення; б – часткове навантаження; в – повне навантаження
1 – керуючий тиск; 2 – розподільник; 3 – дозуюча щілина; 4 – керуюча кромка розподільника; 5 – подача палива; 6 – гільза
Малюнок 6 – Гільза розподільника з дозуючими щілинами.
Дозуюча щілина зображена в збільшеному масштабі. Ширина дозуючої щілини близько 0,2 мм.
На розподільник впливає – проти напрямку руху напірного диска - гідравлічне зусилля, створюване так званим керуючим тиском. Через цей вплив розподільник іде за переміщенням напірного диска, не залишаючись, наприклад, при опусканні напірного диска у своєму верхньому крайньому положенні.
Керуючий тиск відділяється від тиску палива в системі через отвір дроселюючого каналу 2 (мал. 7). При цьому призначення дроселя полягає в
поділі контурів керуючого тиску і тиску в системі. Сполучна магістраль 3 зв'язує між собою дозатор і регулятор керуючого тиску.
Керуючий тиск при пуску холодного двигуна становить приблизно 0,05 МПа. Після прогріву двигуна регулятор керуючого тиску піднімає керуючий тиск до 0,37 МПа. Через демпфіруючий дроселюючий канал керуючий тиск давить на розподільник, створюючи в такий спосіб протитиск потоку повітря, що проходить через витратомір. При цьому демпфіруючий дроселюючий канал запобігає можливим коливанням напірного диска, викликаний пульсацією повітря на впуску.
Величина керуючого тиску впливає на процес дозування палива. Низький тиск всмоктуваного повітря може приводити до подальшого підйому напірного диска. Як наслідок, розподільник ще більше відкриває дозуючі щілини 11, подаючи до двигуна більше палива. При більш високій величині керуючого тиску всмоктуване повітря вже не в змозі високо піднімати напірний диск, і, отже, до двигуна надходить менше палива.
Зміною величини керуючого тиску можливо змінювати коефіцієнт надлишку повітря для підвищення потужності двигуна на максимальних обертах, а також збагачувати пальну суміш при пуску холодного двигуна.
Якщо двигун працює в діапазоні часткового навантаження з дуже бідною сумішшю, то в режимі повного навантаження додатково до корекції суміші за допомогою форми дифузора, необхідно додатково збагатити суміш за допомогою зменшення керуючого тиску. Розв'язання цього завдання бере на себе регулятор керуючого тиску.
Малюнок 7 – Конструкція диференціального клапана, пов'язаного з контурами керуючого тиску й тиску в системі:
1 – вплив керуючого тиску; 2 – демпфіруючий дроселюючий канал; 3 – канал до регулятора керуючого тиску; 4 – канал до клапанної форсунки; 5 – верхня порожнина диференціального клапана; 6 – пружина; 7 – роз'єднувальний дросельний канал; 8 – нижня порожнина диференціального клапана; 9 – діафрагма; 10 - вплив тиску повітря; 11 – дозуюча щілина
Витратомір повітря має лінійну характеристику. Це означає, що при подачі подвійної кількості повітря переміщення напірного диска збільшується вдвічі. Для того, щоб кількість подаваного до форсунок палива також змінювалося в прямої пропорції зі зміною кількості витрачаємого повітря, підтримується постійний перепад тиску на перехідних перерізах дозуючих щілин незалежно від кількості протікаючого палива.
Постійний перепад тисків створюють диференціальні клапани (мал. 8), які підтримують постійну різницю тисків між верхньою 2 і нижньою 8 камерами незалежно від кількості повітря, що надходить. Ця різниця тисків становить 0,01 МПа. Завдяки диференціальним клапанам можливе підвищення точності дозування палива.
Малюнок 8 – Дозатор палива з диференціальними клапанами:
1 – підведення палива під тиском; 2 – верхня камера диференціального клапана; 3 – трубопровід до клапанної форсунки; 4 – розподільник; 5 – керуюча кромка розподільника; 6 – пружина клапана; 7 – діафрагма; 8 – нижня камера диференціального клапана
Верхня камера клапана відділена від нижньої камери за допомогою діафрагми 7. Нижні камери всіх клапанів з'єднано один з одним за допомогою кільцевого трубопроводу й перебувають під тиском палива в системі. Сідло клапана перебуває у верхній камері, з'єднаної, відповідно, з однією дозуючою щілиною й трубопроводом 3 підведення палива до клапанної форсунки. Відносно одна від одної камери герметизованні. На діафрагми діє зусилля пружин 6, яке визначає різницю тисків.
Якщо у верхню камеру надходить велика кількість палива (мал.9, а), то діафрагма прогинається вниз і відкриває випускний отвір клапана доти, поки знову не встановиться необхідна різниця тисків. Якщо кількість палива, що надходить до форсунок падає (мал.9, б), то, у зв'язку з рівновагою сил у діафрагми, зменшується й поперечний переріз відкритого отвору клапана, доти, поки не встановиться різниця тисків 0,01 МПа. Тобто, забезпечується підтримка рівноваги сил, що впливають на діафрагму, яке зберігається для будь-якої базової дози палива за допомогою регулювання поперечного переріза відкритого отвору клапана.
Малюнок 9 – Схема роботи диференціальних клапанів: а – положення при великій кількості палива, що впорскується; б – положення при невеликій кількості палива, що впорскується
Коректування складу пальної суміші у відповідності з робочими режимами Визначені робочі режими двигуна вимагають коректувань складу пальної суміші, що виходять за рамки описаних вище основних функцій, - для оптимізації величини потужності, поліпшення складу відпрацьованих газів або забезпечення пускових і динамічних характеристик двигуна. Збагачення суміші при пуску холодного двигуна При пуску холодного двигуна виникають конденсаційні втрати частини палива, через які пальна суміш стає бідною. Щоб компенсувати це й полегшити пуск холодного двигуна необхідно впорскувати додаткову кількість палива. Додаткове паливо впорскується пусковою форсункою 13 (мал.10) протягом певного часу у впускний трубопровід. Тривалість відкриття пускової форсунки обмежує термореле 14 залежно від температури двигуна. При подібному збагаченні суміші при пуску холодного двигуна коефіцієнт надлишку повітря тимчасово падає нижче одиниці. Пускова форсунка (мал. 11) приводиться в дію за допомогою електромагніту 4, усередині якого розташований електромагнітний якір 3, нижня частина якого являє собою паливний клапан. У вихідному положенні рухомий якір притискається пружиною до ущільнення й тим самим перекриває подачу палива. При вмиканні електромагніту якір піднімається від свого сідла й звільняє прохід для палива. По дотичній паливо потрапляє у відцентрову форсунку 5, яка завихряє потік палива. Відцентрова форсунка розпиляє паливо особливо дрібно й збагачує паливом повітря у впускному трубопроводі за дросельною заслінкою. Кут розпилювання палива становить 80°. Пускова форсунка розташована у впускному трубопроводі так, щоб забезпечувався рівномірний розподіл пальної суміші по циліндрах.
Малюнок 10 – Схема роботи системи «K-Jetronik» при пуску холодного двигуна: 1 – дозатор палива; 10 – замок запалювання; 13 – пускова форсунка; 14 – термореле
Термореле (мал.12) визначає початок і тривалість відкриття пускової форсунки залежно від температури двигуна. Таке реле складається з электронагрівальної біметалічної пластини 3, що замикає або розмикає контакти 5 залежно від температури. Включення термореле в роботу здійснюється вимикачем запалювання. Термореле кріпиться в такому місці двигуна, яке піддається впливу робочої температури двигуна. Під час пуску холодного двигуна термореле обмежує тривалість відкриття пускової форсунки. При великій тривалості пуску або при спробах повторного пуску двигуна пускова форсунка не подає паливо. Тривалість роботи пускової форсунки визначається розігрівом термореле під дією теплового випромінювання двигуна, що й знаходяться у термореле електропідігрівачем. У силу того, що термореле відносно далеко розташоване від циліндра, прогрівання термореле від двигуна в період післяпускового прогріву відбувається повільніше, чим нагрівається двигун і паливо, що подається пусковою форсункою, може «залити» двигун. Щоб цього не відбувалося, біметалічна пластина нагрівається додатково теплом ніхромового дроту 4 (мал. 12), нагрів якого моделює фактичне нагрівання двигуна. Так, наприклад, при температурі -20°С термореле відключає пускову форсунку через 8 с. Якщо двигун досягся робочої температури, термореле прогрівається теплотою двигуна настільки, що постійно залишається розімкнутим, не включаючи пускову форсунку. Стабілізація частоти обертання колінчатого валу на режимі холостого ходу Для подолання підвищеного тертя тертьових пар, що перебувають у холодному стані, і забезпечення стійкості роботи двигуна на холостому ходу, під час прогріву у двигун необхідно подавати більше пальної суміші. При холодному двигуні спостерігається підвищений опір тертя, який повинний додатково долатися на режимі холостого ходу. За допомогою пристрою подачі додаткових порцій повітря двигун всмоктує більше повітря в обхід дросельної заслінки (мал. 13). Оскільки витратомір повітря вимірює це додаткове повітря, враховуючи його при дозуванні палива, у цілому двигун одержує більше пальної суміші. Завдяки цьому забезпечується постійна робота холодного двигуна на холостому ходу. Для додаткової подачі повітря слугує клапан 15 (мал.13), приєднаний паралельно дросельній заслінці в байпасному каналі.
Малюнок 13 – Схема роботи системи «K-Jetronik» при прогріві холодного двигуна: 1 – дозатор; 7 – клапанна форсунка; 15 – клапан додаткової подачі повітря; 16 – регулятор керуючого тиску
У цьому клапані перфорована діафрагма 1 (мал.14), що приводиться в дію біметалічною пластиною 2, яка нагрівається спіраллю 3, керує поперечним перерізом пропускного повітряного каналу.
Малюнок 14 – Клапан додаткової подачі повітря: 1 – повітряний канал з діафрагменною заслінкою; 2 – біметалічна пластина; 3 – нагрівальна спіраль
Залежно від температури двигуна вікно діафрагми встановлюється таким чином, що при пуску холодного двигуна відповідно звільняється більший поперечний переріз байпасного каналу. Однак при подальшому підвищенні температури двигуна поперечний переріз байпасного каналу зменшується до повного його закриття при досягненні робочої температури. Біметалічна пластина 2 нагрівається додатково спіраллю 3, що дозволяє точніше регулювати прогрів двигуна. Місце встановлення клапана обране таким чином, що він сприймає температуру двигуна. Тому при гарячому двигуні клапан закритий. Збагачення суміші на режимі повного навантаження Двигуни, що працюють на режимі часткового навантаження на гранично збіднених сумішах, вимагають при переході на режим повного навантаження збагачення суміші, що може бути досягнуте за рахунок використання повітряного дифузора спеціальної форми. Це завдання виконує спеціальний регулятор керуючого тиску (мал.15), який змінює величину керуючого тиску залежно від тиску у впускному трубопроводі. Такий регулятор оснащенно двома клапанними пружинами 7 замість однієї. Зовнішня пружина розташовується на корпусі також, як і у звичайного регулятора керуючого тиску , а внутрішня пружина – до діафрагми повного навантаження 10, що розділяє регулятор на дві камери. У верхній камері, яка з'єднана із впускним трубопроводом каналом 3, розташованим за дросельною заслінкою, діє тиск впускного трубопроводу. Нижня камера з'єднується з атмосферою або безпосередньо через отвір 9, або через повітряний фільтр ( залежно від конструкції регулятора). При низькому тиску у впускному трубопроводі на режимах холостого ходу й часткового навантаження діафрагма 10 піднімається до верхнього упору 8, при цьому внутрішня пружина одержує максимальний попередній стиск. Отже, попереднім зусиллям обох пружин клапана 4 задається певна величина керуючого тиску для цих двох режимів роботи двигуна. При досягненні режиму повного навантаження дросельна заслінка відкривається на більшу величину й розрядження у впускному трубопроводі знижується. Через це діафрагма 10 відходить від верхнього упору 8 і притискається до нижнього упору 11. Внутрішня пружина клапан розвантажується, керуючий тиск, знижується до норми й результатом цього є збагачення суміші.
Малюнок 15 – Регулятор керуючого тиску: а – на режимі холостого ходу або часткового навантаження; б – на режимі повного навантаження 1 – нагрівальний елемент; 2 – біметалічна пластина; 3 – канал до впускного трубопроводу; 4 – діафрагма клапана; 5 - зливна магістраль; 6 – підведення палива від дозатора палива; 7 – пружини клапана; 8 – верхній упор; 9 – з’єднання з атмосферою; 10 – діафрагма повного навантаження; 11 – нижній упор Лямбда-регулювання Застосування каталітичних нейтралізаторів дозволяє знизити токсичність відпрацьованих газів на 90% і більше. При знешкодженні відпрацьованих газів за допомогою каталітичних нейтралізаторів вдається понизити зміст окису вуглецю СО і вуглеводнів СН, перевівши їх у двоокис вуглецю СО2 і воду Н2О , окисів азоту NО2 – у нейтральний азот N. Найбільше поширення отримав трикомпонентний каталітичний нейтралізатор, у якому знижується вміст усіх трьох токсичних речовин С, СН і NО2. Оптимальний склад пальної суміші при застосуванні трикомпонентного нейтралізатора відповідає стехиометричному складу, де a=1,00. Тільки при цьому коефіцієнті надлишку повітря нейтралізатор працює з високим коефіцієнтом корисної дії. Для роботи нейтралізаторів регулювання суміші повинне бути дуже точним, тому що відхилення коефіцієнта надлишку повітря від a=1,00 на 1% суттєво порушує оптимальну роботу нейтралізатора. Створити відкриту систему регулювання, що працює з настільки високим ступенем точності, поки не вдалося. Завдання для системи «К-Jetronik» була вирішена за допомогою закритої системи регулювання зі зворотним зв'язком. Схема системи «К-Jetronik» для автомобілів із трикомпонентними каталітичними нейтралізаторами представлена на мал. 16.
Малюнок 16 – Схема системи «K-Jetronik» для автомобілів із трикомпонентними каталітичними нейтралізаторами: 1 – паливний бак; 2 – паливний насос із електричним приводом; 3 – накопичувач палива; 4 – паливний фільтр; 5 – регулятор керуючого тиску; 6 – клапанна форсунка; 7 – впускний трубопровід; 8 – пускова форсунка; 9 – дозатор палива; 10 – витратомір повітря; 11 – тактовий клапан; 12 – датчик вмісту кисню (лямбда-зонд); 13 – термореле; 14 – переривник-розподільник; 15 – клапан додаткової подачі повітря; 16 – датчик кутового переміщення дросельної заслінки; 17 – реле включення паливного насоса; 18 – електронний блок керування (ЕБК); 19 – замок запалювання; 20 – акумуляторна батарея
Зворотним зв'язком у системі регулювання служить датчик вмісту вільного кисню 12 (мал.16) (лямбда-зонд) у відпрацьованих газах, який встановлюється у випускному колекторі. Для того, щоб скорегувати кількість палива, що впорскується, для одержання оптимальної суміші (α=1), необхідно змінювати тиск у нижніх камерах дозатора палива 9. Якщо, наприклад, тиск у нижніх камерах знижується, тоді підвищується диференціальний тиск у дозуючих щілин, внаслідок чого збільшується кількість палива, що впорскується. За допомогою контуру регулювання, замкненого лямбда-зондом, можуть розпізнаватися й коректуватися відхилення від певного співвідношення повітря й палива. Принцип регулювання ґрунтується на вимірі залишкового вмісту кисню в газах, що відпрацювали, за допомогою лямбда-зонда. Залишковий вміст кисню є заходом для складу надходженя до двигуна суміші з повітря й палива. Датчик змісту кисню у випускному трубопроводі поставляє інформацію про те, багатша або бідніша суміш, чим стехиометрична (a=1,00). При відхиленні від цієї величини вихідний сигнал датчика видає стрибок напруги, який оцінює схема регулювання. Підготовлений у схемі регулювання сигнал використовується для впливу на виконавчий елемент системи впорскування палива – тактовий клапан. Таким чином, паливо може дозуватися настільки точно, що у всіх режимах залежно від навантаження й частоти обертання колінчатого вала, коефіцієнт надлишку повітря є оптимальним. При цьому явищі зношування двигуна не відіграють ніякої ролі. При значеннях вище a=1,00 відбувається збільшення, нижче a=1,00 – зменшення подачі палива.
|
