Система питания двигателя с впрыском топлива. Система курсовой устойчивости

 

 

Федеральное агентство  по образованию РФ

Сибирская автомобильно-дорожная академия

(СибаДИ)

 

 

 

 

Факультет ЗАОЧНЫЙ

Кафедра автомобили и

тракторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

По дисциплине: автомобили

На тему: Система питания двигателя с впрыском топлива.

 Система курсовой устойчивости

 

Студента   Маслова Алексея Юрьевича 

 

Курс    3       Шифр ___________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2012 г.

 

 

Содержание

 

Система питания двигателя  с впрыском топлива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

 

Система курсовой устойчивости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

 

Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система питания  двигателя с впрыском топлива

 

Система впрыска топлива - система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях. Основное отличие от карбюраторной системы - подача топлива осуществляется путем непосредственного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр. Автомобили с данной системой питания часто называют инжекторными.

Классификация по точке установки и количеству форсунок:

- моновпрыск или центральный впрыск-одна форсунка на все цилиндры, расположенная, как правило, на месте карбюратора (на впускном коллекторе). В настоящее время непопулярна.

- распределённый впрыск-каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе.

В то же время различают  несколько типов распределённого  впрыска:

- одновременный- все форсунки открываются одновременно.

- попарно-параллельный- форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, ПП используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке Датчика Положения Распределительного Вала ДПРВ (так называемой Фазы).

- фазированный впрыск-каждая форсунка управляется отдельно, и открывается непосредственно перед тактом впуска.

- прямой впрыск — форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.

 

С середины 1980-х годов  карбюраторы стали вытесняться  более эффективными инжекторными системами. Главными их преимуществами являются лучшие пусковые свойства (они меньше зависят от окружающей температуры), надежность, экономичность, лучшие мощностные характеристики, а также меньшая токсичность выхлопа. Однако инжекторные системы более привередливы к качеству бензина. Так, не допускается работа двигателей с системой впрыска топлива на этилированном бензине. Это приводит к выходу из строя нейтрализатора и датчика концентрации кислорода.

 Слово injector в переводе  с английского означает «форсунка» (рис. 1). Первые системы питания, использовавшие принцип впрыска, появились в конце XIX века, однако из-за сложной конструкции и отсутствия должных систем управления не нашли широкого применения. Вновь о системах впрыска вспомнили в 1960-х годах. Тогда они были исключительно механическими, затем им на смену пришли современные системы впрыска с электронным управлением. Эти системы в зависимости от количества форсунок и места впрыска топлива делятся на одноточечные (моновпрысковые) (рис. 2а) и многоточечные (в них каждый цилиндр имеет персональную форсунку, впрыскивающую топливо во впускной коллектор в непосредственной близости от впускного клапана конкретного цилиндра) (рис. 2).

  Рис. 2. Электромагнитная  форсунка 

 Моновпрыск направляет  подготовленную смесь во впускной коллектор. В этом он схож с карбюратором. На современных транспортных средствах работой инжекторов и моновпрысков управляют электронные процессоры. Они контролируют работу каждого цилиндра.

 Рассмотрим устройство  простейшей инжекторной системы  (рис. 3). Она включает в себя следующие элементы:

- электрический бензонасос;

- регулятор давления;

- электронный блок управления;

- датчики угла поворота дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и количества оборотов коленчатого вала;

- инжектор.

 Во впрысковой системе  питания используют двухступенчатый  неразборный электрический бензонасос  роторно-роликового типа. Его устанавливают  в топливном баке. Такой насос  подает топливо под давлением  свыше 280 кПа. 

 Регулятор давления  поддерживает необходимую разницу давлений между топливом в форсунках и воздухом во впускном коллекторе. Он выполнен в виде мембранного клапана, установленного на топливной рампе. При повышении нагрузки двигателя этот регулятор увеличивает давление топлива, подаваемого к форсункам, а при снижении — уменьшает, возвращая избыток топлива по сливной магистрали в бак.

 Электронный блок  управления (компьютер) - «мозг» системы  впрыска топлива. Он обрабатывает  информацию от датчиков и управляет  всеми элементами системы питания.  В него непрерывно поступают сведения о напряжении в бортовой сети автомобиля, его скорости, положении и количестве оборотов коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, массовом расходе топлива, температуре охлаждающей жидкости, наличии детонации, содержании кислорода в выхлопе. Используя эту информацию, блок управляет подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, вентилятором системы охлаждения, адсорбером системы улавливания паров бензина (в качестве адсорбера применяется активированный уголь), системой диагностики и т. д.

  Рис. 2. Системы впрыска: 

а — одноточечная; б  — многоточечная 

 Рис. 3. Инжекторная  система: 

1-топливный бак; 2-электробензонасос; 3-топливный фильтр; 4-регулятор давления  топлива; 5-форсунка; 6-электронный блок управления; 7-датчик массового расхода воздуха; 8-датчик положения дроссельной заслонки; 9-датчик температуры ОЖ; 10-регулятор ХХ; 11-датчик положения коленвала; 12-датчик кислорода; 13-нейтрализатор; 14- датчик детонации; 15- клапан продувки адсорбера; 16- адсорбер

 При возникновении  неполадок в системе электронный  блок управления предупреждает  о них водителя с помощью  контрольной лампы Check Engine (этот  индикатор может быть выполнен  как в виде указанной надписи,  так и в виде пиктограммы  с изображением двигателя). В его оперативной памяти сохраняются диагностические коды, указывающие места возникновения неисправностей. Специалисты с помощью определенных манипуляций или специального считывающего устройства могут получить информацию об этих кодах и быстро обнаружить неполадки.

 Датчик положения  дроссельной заслонки размещен  на дроссельном патрубке и  связан с осью дроссельной  заслонки. Он представляет собой  потенциометр. При нажатии на  педаль газа поворачивается дроссельная  заслонка и увеличивается напряжение на выходе датчика.

Обрабатывая эту информацию, электронный блок управления корректирует подачу топлива в зависимости  от угла открытия дроссельной заслонки (то есть в зависимости от того, насколько  сильно вы нажмете на педаль газа).

 Датчик температуры охлаждающей жидкости — это термистор, то есть резистор, сопротивление которого зависит от температуры: при низкой температуре он имеет высокое сопротивление, а при высокой температуре — низкое. Датчик расположен в потоке охлаждающей жидкости двигателя. Электронный блок управления измеряет падение напряжения на датчике и таким образом определяет температуру охлаждающей жидкости. Эту температуру он постоянно учитывает, управляя работой большинства систем.

 Датчик положения  коленвала (индуктивный) координирует работу форсунок. С его помощью блок управления, получив информацию о положении коленчатого вала и соответственно о тактах двигателя, дает сигнал на срабатывание конкретной форсунки, которая в нужный момент подает распыленное топливо к соответствующему цилиндру.

 Системы впрыска  современных автомобилей, в отличие  от простейшего инжектора, оборудуют  целым рядом дополнительных устройств  и датчиков, улучшающих работу  двигателя: лямбда-зондом, каталитическим  нейтрализатором, датчиками детонации  и температуры впускного воздуха и т. д.

Принцип работы. В контроллер, при работе системы, поступает, со специальных датчиков, следующая информация:

-о положении и частоте  вращения коленчатого вала,

-о массовом расходе  воздуха двигателем,

-о температуре охлаждающей  жидкости,

-о положении дроссельной  заслонки,

-о содержании кислорода  в отработавших газах (в системе  с обратной связью),

-о наличии детонации  в двигателе,

-о напряжении в  бортовой сети автомобиля,

-о скорости автомобиля,

-о положении распределительного  вала (в системе с последовательным  распределенным впрыском топлива),

-о запросе на включение  кондиционера (если он установлен на автомобиле),

-о неровной дороге (датчик неровной дороги),

-о температуре входящего воздуха.

На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами:

-топливоподачей (форсунками  и электробензонасосом),

-системой зажигания,

-регулятором холостого  хода,

-адсорбером системы  улавливания паров бензина (если  эта система есть на автомобиле),

-вентилятором системы  охлаждения двигателя,

-муфтой компрессора  кондиционера (если он есть на  автомобиле),

-системой диагностики.

Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать большое число программных функций и данных с датчиков. Также, современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения и многие другие характеристики и спецификации. Ранее использовалась механическая система управления впрыском.

Преимущества, по сравнению  с двигателями, оборудованными карбюраторной  системой подачи топлива:

- уменьшение расхода топлива;

- упрощается запуск двигателя;

- приближенная к линейной характеристика крутящего момента (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя);

- не требует ручной регулировки системы впрыска, т.к. выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода;

- поддерживает примерно стехиометрический состав рабочей смеси, что несколько уменьшает выброс несгоревших углеводородов и повышает экологичность (альфа ~ 0.98-1.2).

Основные недостатки двигателей с блоком управления по сравнению с карбюраторными:

- высокая стоимость  узлов;

- низкая ремонтопригодность элементов;

- высокие требования к фракционному составу топлива;

- необходимость в специализированном персонале и оборудовании для диагностики, обслуживания и ремонта, высокая стоимость ремонта.

Зависимость от электропитания и критически важное требование к  постоянному наличию напряжения питания (у более современного варианта, контролируемого электроникой).

Системы управления двигателем в автомобилестроении начали применяться с 1951 года, когда механической системой непосредственного впрыска бензина производства западногерманской фирмы Bosch был оснащён двухтактный двигатель микролитражного купе 700 Sport, выпущенного небольшой фирмой Goliath из Бремена. В 1954 году появилось легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL («Крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch. Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения в странах Запада жёстких требований к экологической безопасности автомобилей идея непосредственного впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью  с электронным управлением системы  впрыска бензина стал седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объёмом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л.с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л.с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К концу первого десятилетия 21 века системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях.

С середины 1980-х годов  карбюраторы стали вытесняться  более эффективными инжекторными системами. Главными их преимуществами являются лучшие пусковые свойства (они меньше зависят от окружающей температуры), надежность, экономичность, лучшие мощностные характеристики, а также меньшая токсичность выхлопа. Однако инжекторные системы более привередливы к качеству бензина. Так, не допускается работа двигателей с системой впрыска топлива на этилированном бензине. Это приводит к выходу из строя нейтрализатора и датчика концентрации кислорода.