Лабораторна робота № 1

2. Дослідження будови системи вприскування палива

2 .1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є засвоєння та поглиблення навчального матеріалу з будови елементів системи вприскування палива автомобілів.

Завдання:

• вивчення типового розташування елементів систем уприскування палива автомобілів на автомобіль-ному двигуні;

• вивчення будови елементів систем уприскування палива автомобілів;

• придбання навичок розбирання-збирання елементів систем уприскування палива автомобілів.

2.2 Теоретичні положення

2.2.1 Загальна будова систем уприскування бензину сучасних автомобілів

Функціонально система уприскування бензину складається з блоку пристроїв вхідних параметрів (датчиків), блоку пристроїв керування, блоку пристроїв вихідних параметрів С (виконавчих механізмів). У блок пристроїв керування від датчиків поступають аналогові сигнали. Або, іншими словами, блоку пристроїв керування подаються не безпосередньо температура, тиск і т.д., а їх електричний аналог – струм, із параметрами, що відповідним чином змінюються (напруга, сила струму). В залежності від комплектації можуть бути встановлені ті або інші датчики. Найбільш розповсюдженими датчиками системи вприскування бензину є:

- датчик температури охолоджуючої рідини;

- датчик частоти та положення коленвала;

- датчик масової витрати повітря;

- датчик положення дросельної заслінки;

- датчик кисню або лямбда-зонд (до і після нейтралізатора);

- датчик абсолютного тиску (розрідження);

- датчик фаз;

- датчик детонації;

- датчик температури повітря у впускному колекторі;

- датчик швидкості автомобіля;

- датчик кількості газів, які подані системою рециркуляції;

- датчик положення педалі акселератора;

- датчик положення педалі гальмування;

- датчик положення педалі зчеплення;

- датчик тиску моторної оливи;

- датчик рівня моторної оливи;

- датчик тиску гідропідсилювача керма;

- датчик тиску фреону.

В залежності від сигналів датчиків (кількості, тиску, температури повітря, що всмоктується, температури охолоджуючої рідини двигуна, режиму його роботи й ін.) електронним блоком керування обчислюється величина необхідної в даний момент дози палива та здійснюється керування виконавчими механізмами. Найбільш розповсюд-женими виконавчими механізмами системи вприскування бензину є:

- форсунки;

- реле паливного електронасоса;

- регулятор холостого хода;

- клапан адсорбера;

- клапан системи рециркуляції відпрацьованих газів;

- котушки системи запалення;

- реле вентиляторів системи охолодження;

- реле компресора кондиціонера;

- двигун приводу дросельної заслінки;

- термостат системи охолодження;

- клапан керування заслінками впускного колектора.

В залежності від комплектації можуть бути встановлені ті або інші виконавчі механізми.

2.2.2 Паливні електронасоси

Автомобільні паливні електронасоси можуть бути ротаційного роликового або шестеренчастого типів, одно- або багатосекційні. Паливний насос може розташовуватися як поза баком, так і безпосередньо бути зануреним у бензин у баці. У системі може бути встановлений тільки один зовнішній або внутрішній насос, або і внутрішній, і зовнішній.

По зовнішній формі насос нагадує котушку запалення і є об'єднаним агрегатом-електродвигуном постійного струму та власне насосом. Електродвигун і насос змонтовані в одному герметичному корпусі. Особливістю цієї конструкції є те, що бензин омиває всі деталі внутрішньої порожнини електро-двигуна: якір, колектор, щітки, статор. Як у внутрішньому, так і в зовнішньому насосі паливо тече не тільки через насос, але і омиває електродвигун. Бензин прокачується насосом через електродвигун, одночасно охолоджуючи його. Таке виконання не таїть в собі небезпеки займання, оскільки рідке паливо, що прокачується через насос, не містить повітря і запалитися не може.

Розглянемо будову відцентрового роликового насосу. Роликовий ротаційний насос відрізняється від ротаційного лопатевого тим, що замість лопатей у пази ротора вставлені ролики. Останнє обумовлене прагненням замінити ковзання лопатей по статору коченням. Для бензонасоса це особливо важливо у зв'язку з відсутністю у бензині змащувальної здатності.

Відцентровий роликовий насос (рис. 2.1) складається з нерухомого статора 5, внутрішня поверхня якого зміщена на 1,5 мм щодо осі якоря електродвигуна, циліндричного сепаратора 19, з'єднаного з якорем електродвигуна і роликів 24, розташованих у пазах сепаратора. Розташовується насос у просторі між опорою 4 і кришкою 7. Бензин через штуцер 1 й паз 25 у опорі 4 надходить у сегментний простір, між внутрішньою поверхнею опори і сепаратором, який утворений за рахунок їхнього ексцентриситету й при обертанні сепаратора переноситься роликами в більш вузький простір і через вихідні канали 8 – у порожнину електродвигуна і потім через клапан 14 і штуцер 16 у бензомагістраль. Бензонасос має два клапани, запобіжний та зворотний клапан. Запобіжний клапан 6, що сполучає порожнини нагнітання й усмоктування, служить для обмеження тиску палива вище припустимої норми. Зворотний клапан 14 служить для виключення зливу бензину з магістралі й утворення повітряних пробок після вимикання бензонасоса.

Конструктивно зворотний клапан може бути виконаний з демпфуючим дроселем (від нім. Dampfer - гаситель, Drossel - зменшуючий прохідне січення), вбудованим у штуцер паливного насоса. Демпфер згладжує різке збільшення тиску в системі живлення при пуску паливного насоса і запобігає падінню тиску при виключенні паливного насоса. Дія демпфера схожа з роботою регулятора тиску.

На вході бензонасосів іноземного виробництва перед-бачена фільтруюча сітка. Призначена вона для затримання порівняно крупних сторонніх частинок. Якщо ця сітка буде пошкоджена, то при використовуванні звичайного вітчиз-няного бензину насос вийде з ладу за декілька місяців. Умикається електробензонасос блоком керування через проміжне реле при включенні запалювання. Якщо через 3-5 секунди стартер не включиться, то блок керування відключає бензонасос. Наступне включення бензонасоса відбудеться при запуску двигуна стартером. Для запобігання пониженню тиску в системі на виході паливного насоса встановлюється запорний клапан. Після виключення запалення паливний насос зупиняється, але в системі якийсь час підтримується надмірний тиск.

Діапазони зміни максимального тиску в системах розподіленого впорскування бензину на різних автомобілях – 0,25-0,35 МПа. Продуктивність насосів при 20 °С і 12 В – в межах 1,5-2,5 л/хв. Робоча напруга – 7-15 В, значення сили струму – в межах 4,5-9,5 А.

Зовнішній паливний насос

Насос роликового типу з приводом від електродвигуна постійного струму з постійним магнітом розташований поряд з паливним баком. Насос перекачує паливо з бака через фільтр в паливну магістраль або у форсунку центрального уприскування.

На вал ротора електродвигуна напресований ексцентрик з вирізами по периферії. У кожен виріз вставлений ролик. При обертанні ексцентрика ролики під дією відцентрових сил притискаються до статора, забезпечуючи цим хороше ущільнення. Простір між роликами заповнюється паливом, яке переноситься від вхідного отвору насоса до вихідному. На виході насоса, переважно, встановлюється демпфер для згладжування пульсацій тиску.

Внутрішній паливний насос

Насос розташований вертикально в паливному баці. Внутрішній насос є, переважно, шестеренчастого типу з внутрішнім зачепленням шестерень. Паливо переносять западини між зубами від вхідного до виїзного отвору насоса. При вході зубів в зачеплення паливо видавлюється із западин і під тиском нагнітається у вихідний трубопровід.

Витратомір повітря

Витратоміри повітря можуть бути конструктивно виконані за різними схемами. Ранні системи були так званого пластинчастого типу, більш пізні конструкції були модифікаціями витратомірів так званого термоанемо-метричного типу.

Принцип дії витратомірів термоанемометричного типу наступний. Теплова енергія, необхідна в одиницю часу для підтримки постійного перепаду температур між елементом, що нагрівається, і оточуючим його повітрям, пропорційна масовій витраті повітря, що проходить через задане січення потоку. Теплообмінний елемент являє собою платиновий дріт, розміщений у середині циліндричного повітряного каналу. Діаметр платинового дроту, в залежності від моделей автомобілів та двигунів, знаходиться в межах 0,05...0,1 мм (допустиме відхилення діаметру дроту при цьому складає 1-2 мкм).

На вході й виході з каналу встановлюються спеціальні направляючі для отримання паралельних струменів повітря, яке поступає у витратомір. Перед входом у витратомір установлені захисні грати. Постійний перепад температур у витратомірі дорівнює 150°С, струм при цьому змінюється від 500 до 1500 мА. Величина струму нагріву, яка необхідна для збереження постійного температурного перепаду між повітрям і провідником, є мірою маси повітря, що поступає у двигун. Цей струм перетворюється в імпульси напруги, які обробляються блоком електронного управління, як основний вхідний параметр, нарівні з частотою обертання колінчастого валу двигуна. Діапазон вимірювання витрати повітря, в залежності від моделей автомобілів та двигунів, знаходиться в межах від 7 до 360 кг/ч.

Необхідно зауважити, що повітря, яке поступає у витратомір, навіть після проходження крізь повітряний фільтр виявляється дуже "брудним" (є наявність значної кількості органічних частинок) для термоанемометричного вимірювача. Тому передбачена можливість самоочищення платинового дроту витратоміра повітря. Самоочищення здійснюється після кожної зупинки двигуна автоматичним нагріванням дроту до 1000...1100°С. При підвищенні температури дроту, на ній згоряють усі забруднення, які потрапили на неї. У подальших, більш досконалих конструкціях, тонкий дріт був замінений спеціальною плівкою, нанесеною на керамічну основу. Принцип і точність вимірювань залишилися колишніми, але конструкція при цьому стала більш довговічною.

Датчик масової витрати повітря встановлений у впускній системі двигуна, після повітряного фільтра. Будова датчика термоанемометричного типу зображена на рис. 2.2. У корпусі 8 установлене кільце 1, усередині якого розташовані термокомпенсаційний резистор 3 і чутливий елемент 2 у вигляді платинової нитки діаметром 0,07 мм, які включені в мостову схему електронного модуля 14 датчика. Електронна схема модуля 14, зміною сили струму, підтримує температуру платинової нитки на рівні 150°С. Під час роботи двигуна повітря, яке засмоктується у циліндри двигуна, проходить через корпус 8 і кільце 1, охолоджуючи платинову нитку.

Електрична потужність, яка затрачається на підтримання температури нитки на заданому рівні, є параметром для визначення кількості повітря, що проходить через датчик.

1 – опорне кільце; 2 – платинова нитка; 3 – термокомпенсаційний опір; 4 – кронштейн кріплення кільця; 5 – корпус електронного модуля; 6 – запобіжна сітка; 7 – штопорне кільце; 8 – корпус датчику; 9 – гвинт регулювання вмісту СО у відпрацьованих газах; 10 – кришка; 11 – колодка штекера; 12 – електричні роз’єми; 13 – ущільнювач; 14 – плата електронного модулю

Рисунок 2.2 - Датчик масової витрати повітря термоанемометричного типу

Оскільки температура платинової нитки залежить і від температури повітря, що проходить через витратомір, то термо-компенсаційний резистор 3, який визначає температуру повітря, що проходить через витратомір, вносить відповідну корекцію в режим роботи електронного модуля. В електронному модулі знаходиться змінний резистор із гвинтом 9, за допомогою якого можна провести регулювання концентрації окису вуглецю у відпрацьованих газах на режимі оборотів холостого ходу двигуна. При виникненні несправностей датчика чи його ланцюгів блок керування переходить на резервний режим роботи згідно даних, занесених у пам'ять блоку.

Застосування витратомірів термоанемометричного типу дозволяє безпосередньо встановлювати взаємозв'язок між масами повітря й палива, що поступають у двигун (із корегуванням по режимах) із високою точністю. Проте, вартість термоанемометричного витратоміра значно вище вартості електромеханічного витратоміра заслінчатого типу.

Варіантом термоанемометричного витратоміра є плівковий датчик. Цей датчик складається з керамічної основи, на якій розташована плівка, в яку вмонтовані вимірювальний та компенсаційний резистори. Така конструкція датчика робить його більш дешевим.