Тема работы: «изучение устройства и работы систем непосредственного впрыска бензина»

1. Цели работы:

1) закрепить знания по устройству и принципу работы систем непосредственного впрыска бензина;

2) научиться анализировать особенности устройство и работу систем непосредственного впрыска бензина.

 

Задание

Выполнить анализ устройства и работы систем непосредственного впрыска бензина

 

Оснащение работы

1. Комплект оборудования CO 3221-6G CarTrain: непосредственный впрыск топлива

 

Основные сведения

4.1 Общее устройство систем непосредственного впрыска топлива

На рисунке 1 показано общее устройство системы питания с непосредственным впрыском топлива.

1 – адсорбер, 2 – запорный клапан системы управления паров бензина, 3 – датчик давления во впускном коллекторе, 4 – топливный насос высокого давления, 5 – датчик давления во впускном коллекторе, 6 – датчик давления топлива в контуре высокого давления, 7 – форсунка впрыска, 8 – клапан регулирования фаз газораспределения, 9 – катушка зажигания, 10 – датчик Холла, 11 – Датчик температуры воздуха на впуске, 12 – блок управления дроссельной заслонкой с датчиком положения, 13 – управляющий клапан, 14 – потенциометр заслонки впускного коллектора, 15 – датчик детонации, 16 – датчик частоты вращения коленчатого вала, 17 – кислородный датчик, 18 – датчик температуры охлаждающей жидкости, 19 – блок управления, 20 – диагностический интерфейс, 21 – датчик положения педали газа, 22 – топливный насос, 23 – кислородный датчик, 24 – датчик температуры отработавших газов, 25 – датчик оксидов азота

Рисунок 1 – Система питания с непосредственным впрыском топлива

 

4.2 Принцип работы систем непосредственного впрыска топлива

Топливо от топливоподкачивающего насоса 6 (рисунок 2) подается к топливному насосу высокого давления 1, оснащенному датчиком давления топлива для его точного дозирования. ТНВД заключен в герметичный кожух и вал насоса приводится во вращения с помощью электромагнитной муфты. Подача топлива к форсункам цилиндров осуществляется насосом высокого давления 1 развивающим давление 40…100 кгс/см². При этом давление топлива, впрыскиваемое в цилиндры двигателя может быть постоянным (системы впрыска CDI – Мицубиси, FSI – Фольксваген) или изменяться: на холостом ходу 70 кгс/см², при полной нагрузке 100 кгс/см², на переходных режимах 30 кгс/см² (система впрыска HPI французский концерн Пежо-Ситроен). Топливо накапливается в аккумуляторе давления 3 и из него по трубопроводам передается к форсункам. Форсунки 5, в отличие от традиционных систем впрыска, установлены не во впускном трубопроводе, а непосредственно в камере сгорания двигателя. Необходимое давление в системе поддерживается предохранительным клапаном 4. При подаче напряжения из блока управления открываются соленоидные клапана и топливо впрыскивается в камеру сгорания.

1 – насос высокого давления, 2 – регулятор давления, 3 – аккумулятор давления, 4 – предохранительный клапан, 5 – форсунка, 6 – топливоподкачивающий насос, 7 – свеча зажигания

Рисунок 2 – Принцип работы системы питания с непосредственным впрыском топлива

 

Для снижения выбросов оксидов азота, в двигателях с непосредственным впрыском применяется рециркуляция отработавших газов. Чтобы обеспечить перепуск отработавших газов на границе бесперебойной работы двигателя рассчитывается их количество. Для расчета количества перепускаемых газов используются:

1. сигнал датчика давления во впускном трубопроводе;

2. сигнал датчика температуры воздуха во впускном трубопроводе;

3. сигнал датчика атмосферного давления в блоке управления двигателем (для определения противодавления в выпускной системе);

4. сигнал датчика температуры выпускных газов;

5. рассчитанная нагрузка двигателя.

При перепуске отработавших газов происходит повышение давления воздуха во впускном трубопроводе. Датчик давления воздуха во впускной системе измеряет его величину и направляет сигнал соответствующего напряжения в блок управления двигателем. Этот сигнал используется для определения суммарной массы воздуха и отработавших газов, поступающей в двигатель. Из этой массы вычитывается масса свежего воздуха, соответствующую нагрузке двигателя, для получения массы перепускаемых газов.

Чтобы повысить крутящий момент при низких частотах вращения коленчатого вала, систему выпуска раздваивается в ее передней части. При этом на каждой приемной трубе установлен отдельный предварительный нейтрализатор.

Предварительные нейтрализаторы образуют с приемными трубами неразъемные конструкции. Перед нейтрализаторами установлены широкополосные датчики кислорода, которые служат для определения состава бензовоздушной смеси. После нейтрализаторов расположены датчики кислорода со скачкообразной характеристикой, которые позволяют определить эффективность очистки отработавших газов. Приемные трубы соединяются перед общим нейтрализатором NО_x накопительного типа. В накопительном нейтрализаторе собираются оксиды азота, образуемые в избыточном количестве при работе двигателя на бедной смеси.

Установленный за нейтрализатором датчик NО_x служит для определения степени его насыщения. По сигналу этого датчика запускается процесс регенерации накопительного нейтрализатора.

 

Порядок выполнения

5.1 Изучить основные сведения.

5.2 Изучить устройство и принцип работы системы непосредственного впрыска в целом.

5.3 Изучить устройство и принцип действия отдельных контуров системы непосредственного впрыска.

5.4 Изучить устройство и принцип действия отдельных датчиков и актуаторов системы непосредственного впрыска.

5.5 Провести практические измерения на компонентах системы непосредственного впрыска.

5.6 Выполнить анализ устройства и работы работы системы непосредственного впрыска.

5.7 Оформить отчет по рекомендуемой форме.

 

Форма отчета

Практическая работа №4

Изучение устройства и работы систем непосредственного впрыска бензина

Цели работы…

Задание…

Оснащение работы…

Выполнение работы

 

Название системы
Устройство системы
Принцип работы системы
Контуры системы
Датчики системы

 

7. Контрольные задания

1. Объяснить устройство и принцип работы системы непосредственного впрыска.

2. Объяснить устройство и принцип действия отдельных контуров системы непосредственного впрыска.

3. Объяснить устройство и принцип действия отдельных датчиков и актуаторов системы непосредственного впрыска.

4. Проанализируйте особенности конструкции и работы системы непосредственного впрыска.

 

Тема учебной дисциплины: «Системы управления бензиновыми двигателями»

Практическая работа №5

Тема работы: «Изучение устройства и работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей»

1. Цели работы:

1) закрепить знания по устройству и принципу работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей;

2) научиться анализировать особенности устройства и работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей.

 

Задание

Выполнить анализ устройства и работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей.

 

Оснащение работы

1. Шиберный насос

2. Электромагнитная форсунка

3. Клапан добавочного воздуха

 

Основные сведения

4.1 Топливный насос шиберного типа

Топливный насос установленный в системе электрический, шиберного типа с рабочими органами в виде роликов (рисунок 1).

1 – вход бензина; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос; 4 – якорь; 5 – обратный клапан; 6 – выход бензина

Рисунок 1 – Электрический насос бензиновой системы впрыска топлива

Насос и электродвигатель установлены в корпусе и погружены в топливо. Электродвигатель охлаждается топливом, при этом опасность взрыва исключена ввиду отсутствия здесь горючей смеси. Реле топливного насоса прерывает цепь напряжения питания топливного насоса в режиме, когда двигатель не работает, а зажигание включено.

Насос состоит из герметично закрытого корпуса, внутри которого установлен непосредственно сам насос 3 и электродвигателя 4, приводящего во вращение насос. Редукционный клапан 2 предохраняет систему от чрезмерного повышения давления, а обратный клапан 5 препятствует стеканию топлива в бак после остановки насоса.

Принцип работы насоса поясняют схемы на рисунке 2.

а – всасывание топлива; б – нагнетание топлива; 1 – вход бензина; 2 – ротор насоса; 3 – ролики; 4 – опорная поверхность роликов; 5 – выход бензина

Рисунок 2 – Схема работы насоса

 

Ротор насоса 2 расположен эксцентрично относитель­но корпуса 4 и вращается вместе с якорем электромотора. Ролики перемещаются в канавках ротора, постоянно прижимаясь к опорной поверхности статора.

При вращении ротора увеличивается объем серповидной полости, ограниченной поверхностью статора 4, ротором 2 и двумя роликами, расположенными выше и ниже впускного отверстия 1 (рисунок 2, а) При этом указанная полость заполняется топливом. Когда ротор, а вместе с ним и ролики займут положение, показанное на рисунке 2, б, объем серповидной полости между роликами будет уменьшаться, что обеспечивает подачу топлива в нагнетательную магистраль.

 

4.2 Электромагнитная форсунка

Форсунка (рисунок 3) пред­ставляет собой электромагнитный клапан. Форсунка предназначена для впрыска дозированного количества топлива, необходимого для приготовления горючей смеси при различных режимах работы двигателя. Дозирование количества топлива зависит от длительности электрического импульса, поступающего в обмотку катушки электромагнита форсунки. Впрыск топлива форсункой синхронизирован с положением поршня в цилиндре двигателя.

Форсунка состоит из корпуса 3, крышки 6, обмотки катушки 4,электромагнита, сердечника 8электромагнита, иглы 2запорного клапана, корпуса 9распылителя, насадки 1распылителя и фильтра 5. При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр 5 и проходит к запорному клапану, который находится в закрытом положении под действием пружины 7.

1 – насадка; 2 – игла; 3,9 – корпуса; 4 – обмотка катушки; 5 – фильтр; 6 – крышка; 7 – пружина; 8 – сердечник

Рисунок 3 – Форсунка электронной системы впрыска

 

При поступлении электрического импульса в обмотку катушки 4электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник 8и вместе с ним иглу 2запорного клапана. При этом отверстие в корпусе 9 распылителя открывается, и топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде во впускной трубопровод.

После прекращения поступления электрического импульса в обмотку катушки электромагнита магнитное после исчезает, и под действием пружины 7 сердечник 8электромагнита и игла 2запорного клапана возвращаются в исходное положение. Отверстие в корпусе 9распылителя закрывается, и впрыск топлива из форсунки прекращается.

 

4.3 Клапан добавочного воздуха

Клапана добавочного воздуха предназначены для подачи дополнительного воздуха при пуске холодного двигателя и поддержания оптимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя при его работе на холостом ходу. Изменение частоты вращения коленчатого вала корректируется в зависимости от колебаний нагрузки на двигатель (включение кондиционера воздуха, переключение передач автоматической трансмиссии), при прогреве холодного двигателя, когда во впускной коллектор из форсунок поступает повышенная порция топлива. Одна из конструкций клапана добавочного воздуха показана на рисунке 4.

1 – якорь; 2 – подача воздуха к впускному трубопроводу; 3 – подача воздуха от воздушного фильтра; 4 – регулирующий клапан; 5 – обмотка

Рисунок 4 – Клапан дополнительной подачи воздуха (стабилизации холостого хода)

 

Клапан дополнительной подачи воздуха, представляет собой регулирующий клапан, связанный с якорем.

При отклонении частоты вращения коленчатого вала от запрограммированной величины электронный блок управления увеличивает или уменьшает ток сигнала управления, выдаваемого на обмотку якоря, шток которого соответствующим образом изменяет проходное сечение. Соответственно этому изменяется и количество воздуха, подаваемого в обход дроссельной заслонки, что позволяет поддерживать стабильную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу при подключении дополнительных нагрузок на двигатель, например кондиционер, или увеличивать количество воздуха при пуске холодного двигателя.

Управление клапаном осуществляется по сигналу блока управления в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и включения пусковой форсунки.

Порядок выполнения

5.1 Изучить основные сведения.

5.2 Изучить устройство и принцип работы шиберного насоса.

5.3 Изучить устройство и принцип работы электромагнитной форсунки.

5.4 Изучить устройство и принцип работы клапана добавочного воздуха.

5.5 Выполнить анализ устройства и работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей.

5.6 Оформить отчет по рекомендуемой форме.

 

Форма отчета

Практическая работа №5

Изучение устройства и работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей

Цели работы…

Задание…

Оснащение работы…

Выполнение работы

Приборы подачи топлива и воздуха
Устройство шиберного насоса
Принцип работы шиберного насоса
Устройство электромагнитной форсунки
Принцип работы электромагнитной форсунки

 

7. Контрольные задания

1. Объяснить устройство и принцип шиберного топливного насоса.

2. Объяснить устройство и принцип работы электромагнитной форсунки.

3. Объяснить устройство и принцип работы клапана добавочного воздуха.

4. Проанализируйте особенности конструкции и работы приборов подачи топлива и воздуха бензиновых двигателей.

 

Тема учебной дисциплины: «Системы управления бензиновыми двигателями»

Практическая работа №6