Система питания дизелей

Для устранения указанных недостатков карбюратор снабжают специальными вспомогательными устройствами: экономайзером, эконостатом, ускорительным насосом, системами холостого хода и пуска. Кроме того, современные карбюраторы часто имеют ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя. Карбюраторы двигателей автомобилей, работающих в высокогорных условиях, могут быть оборудованы высотными корректорами.

Экономайзер карбюратора представляет собой устройство, обогащающее горючую смесь до состава, необходимого для получения максимальной мощности при полном или близком к нему открытии дроссельной заслонки.

Действие экономайзера основано на изменении сопротивления топливной системы при помощи особого клапана, открывающегося при положении дроссельной заслонки, близком к полному открытию. Изменение сопротивления топливной системы иногда достигается путем увеличения или уменьшения проходного сечения жиклера дозирующей иглой.

Во всех случаях дополнительное количество топлива подается в смесительную камеру или через главную дозирующую систему, либо через отдельный распылитель.

Подача дополнительного количества топлива производится через жиклер экономайзера, устанавливаемый параллельно или последовательно с главным жиклером.

При параллельной установке жиклера экономайзера и главного жиклера топливо подводится в распылитель при открытом клапане экономайзера сразу через два жиклера: главный и жиклер экономайзера. В этом случае сечение главного жиклера подбирают так, чтобы на средних нагрузках, когда клапан закрыт, получалась смесь экономичного состава. Через жиклер экономайзера подается дополнительное количество топлива, необходимое для обогащения смеси.

Суммарная подача топлива при полном открытии дроссельной заслонки должна быть такой, чтобы состав смеси обеспечивал получение максимальной мощности.

При последовательной установке жиклера экономайзера и главного жиклера топливо из поплавковой камеры проходит последовательно через жиклер главной дозирующей системы и жиклер полной мощности (с бо́ль-шим, чем первый, проходным сечением). Когда дроссельная заслонка открывается полностью, клапан экономайзера тоже открывается, и часть топлива, минуя жиклер главной дозирующей системы, через жиклер полной мощности поступает в распылитель. Сопротивление потоку топлива уменьшается, расход топлива увеличивается и смесь обогащается.

Привод клапана экономайзера может быть пневматическим или механическим. Наиболее распространен первый из них.

Момент включения экономайзера с пневматическим приводом определяется разрежением за дроссельной заслонкой. Открытие клапана осуществляется поршневым или диафрагменным устройством. Отличительная особенность рассматриваемого экономайзера − он включается в работу не при одном и том же положении дроссельной заслонки, а при различных, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Эконостат представляет собой отдельную систему, включающую топливный жиклер и распылитель, а иногда, кроме того, воздушный и эмульсионный жиклеры.

Ускорительный насос. При необходимости быстрого увеличения мощности резко открывают дроссельную заслонку. При этом происходит заметное обеднение смеси, приемистость двигателя ухудшается. В отдельных случаях обеднение смеси может быть настолько значительным, что двигатель может перестать работать.

Резкое открытие дроссельной заслонки сопровождается увеличением разрежения в диффузоре карбюратора и приводит к повышению расходов топлива и воздуха. Расход воздуха растет быстрее расхода топлива, в результате чего горючая смесь обедняется. Этому способствует также повышение давления во впускном трубопроводе, являющееся следствием увеличения открытия дроссельной заслонки. С повышением этого давления ухудшается испарение топлива и увеличивается образование пленки на стенках впускного трубопровода. Такое же действие вызывает понижение температуры смеси, происходящее вследствие повышения количества поступающего воздуха. В случае, когда питание системы холостого хода осуществляется из главной дозирующей системы, обеднению горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки способствует недостаточное количество топлива в главной дозирующей системе после главного жиклера.

Для предотвращения обеднения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки в карбюраторах применяется специальное устройство – ускорительный насос, подающий дополнительное количество топлива на указанных режимах.

Насосы-ускорители могут иметь механический или пневматический привод. Нередко их объединяют с экономайзером. Опыты показывают, что впрыск топлива насосом-ускорителем должен продолжаться в течение 1-2 с. Для получения такой затяжной подачи топлива в приводе к поршню или диафрагме ускорительного насоса предусматривается установка пружины.

Система холостого хода. Дроссельная заслонка при работе двигателя на холостом ходу (ХХ) с минимальной частотой вращения nmin почти полностью закрыта. Разрежение в диффузоре уменьшается до нескольких миллиметров водяного столба. Подача топлива через распылитель главной дозирующей системы прекращается.

Для получения смеси, обеспечивающей устойчивую работу двигателя на ХХ при nmin, используется разрежение за дроссельной заслонкой.

Топливо в систему холостого хода обычно поступает через топливный жиклер главной дозирующей системы. После прохождения топлива через топливный жиклер холостого хода к нему, пройдя через воздушный жиклер холостого хода, подмешивается воздух, образуя эмульсию (смесь топлива с воздухом).

При работе двигателя на ХХ при nmin к эмульсии дополнительно подмешивается воздух через отверстие, расположенное выше кромки дроссельной заслонки, после чего эмульсия поступает в задроссельное пространство через регулируемое винтом качества смеси проходное сечение, выходящее в задроссельное пространство отверстия. Назначение верхнего отверстия (отверстия переходной системы) – не допустить переобеднения смеси в первые моменты открывания дроссельной заслонки при переходе от nmin ХХ к большей частоте вращения.

При открывании дроссельной заслонки оба отверстия оказываются в зоне больших разрежений. Подача воздуха через верхнее отверстие прекращается. Эмульсия поступает через оба отверстия, что обеспечивает состав смеси, необходимый для плавного перехода с режима nmin ХХ к работе при большей частоте вращения как без нагрузки, так и с нагрузкой.

Регулировочным винтом качества смеси и упорным винтом, ограничивающим закрытие дроссельной заслонки при работе двигателя на ХХ при nmin, регулируют устойчивую минимальную частоту вращения холостого хода.

Пусковое устройство. При пуске холодного двигателя скорость воздуха в диффузоре карбюратора незначительна и вытекающее из распылителя топливо плохо распыливается и испаряется. По этой причине и по причине отсутствия подогрева топлива от стенок значительное количество его оседает на стенках впускного коллектора в виде пленки.

Истинный коэффициент α, соответствующий доле легких фракций бензина, успевающих испарится при таких неблагоприятных условиях, высок, и горючая смесь часто оказывается невоспламеняемой. Чтобы она воспламенялась, необходимо уменьшить усредненное значение α, тогда состав смеси по легким фракциям окажется оптимальным, обеспечивающим ее надежное воспламенение.

Наиболее распространенным пусковым устройством является воздушная заслонка, устанавливаемая в приемном патрубке карбюратора. Во время пуска двигателя она вручную или автоматически прикрывается, вследствие чего разрежение в диффузоре значительно возрастает, интенсивность истечения топлива через жиклеры увеличивается, и горючая смесь обогащается. При полностью закрытой воздушной заслонке дроссельная заслонка автоматически открывается на определенный угол. Когда двигатель запустился с прикрытой воздушной заслонкой, ее проходное сечение автоматически увеличивается с помощью дополнительных устройств с целью предотвращения переобогащения горючей смеси.

 

 

2. Система  впрыскивания бензина

 

Быстрое и широкое распространение этих систем объясняется их преимуществами по сравнению с карбюраторными. В значительной степени этому способствовал прогресс электронной техники.

К указанным преимуществам систем относятся:

• более точное дозирование топлива на всех эксплуатационных режимах с учетом многих факторов;
• хорошая приспособленность системы к диагностированию и объединению с другими системами управления двигателем и автомобилем (например, зажиганием, наддувом, трансмиссией, тормозной системой);
• улучшение экономических, экологических и мощностных показателей двигателя.

На рис. 5 представлена классификация наиболее распространенных в настоящее время систем впрыскивания бензина.

 

Рис. 5. Классификация систем впрыскивания бензина

 

При фазированном впрыскивании момент подачи топлива форсункой согласовывается с открытием впускных клапанов. При нефазированном подача топлива в зону впускных клапанов осуществляется одновременно всеми форсунками или группами из нескольких форсунок. При этом цикловая подача разделяется на две равные части, впрыскиваемые с интервалом 360º поворота коленчатого вала, что способствует выравниванию условий смесеобразования в разных цилиндрах.

 

2.1 Система распределенного впрыскивания

 

Основными преимуществами этой системы являются: возможность увеличения степени сжатия на 0,5... 1,5 единицы вследствие отсутствия подогрева впускного коллектора и испарения большей части топлива в цилиндре; уменьшение количества бензина, находящегося во впускной системе в виде пленки, а следовательно, и повышение качества протекания рабочего процесса в цилиндpax при работе на неустановившихся режимах; увеличение массового наполнения цилиндров воздухом вследствие отсутствия потребности в подогреве впускного коллектора и снижения гидравлического сопротивления впускного тракта; относительно хорошее сочетание с различными системами наддува. Вследствие этого в настоящее время эта система получила наиболее широкое распространение.

Система распределенного впрыскивания обеспечивает подачу топлива в зону впускных клапанов электромагнитными форсунками. Главным командным параметром для программного электронного управления цикловой подачей топлива служит цикловой расход воздуха. Сигналы датчиков расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки обрабатываются коммутатором – электронным блоком управления (ЭБУ), который в соответствии с заложенной в него программой выдает электрические импульсы, управляющие открытием клапанов форсунок. Продолжительность импульсов определяется режимом работы двигателя. Использование в системе впрыскивания λ-зонда (датчика, следящего за содержанием кислорода в ОГ) позволяет корректировать продолжительность импульсов, обеспечивая на большинстве режимов работы двигателя близкий к стехиометрическому состав горючей смеси.

Структурная схема системы распределенного впрыскивания с программным управлением представлена на рис. 6, функциональные схемы (с нефазированным и с фазированным впрыском) – на рис. 7. Основными элементами системы являются датчики, контроллер, электробензонасос с реле включения, регулятор холостого хода, электромагнитные форсунки и модуль зажигания. Схема системы распределенного впрыскивания бензина с обратной связью представлена на рис. 8, где отражены основные элементы (позиции 1–37) типичной системы впрыскивания бензина (инжекторной системы).

 

Рис. 6. Структурная схема системы впрыскивания бензина

 

Рис. 7. Функциональные схемы систем впрыскивания топлива:

а – с нефазированным (попарным) впрыскиванием; б – с фазированным

(последовательным) впрыскиванием; ДПКВ – датчик положения коленчатого вала;

ДС – датчик скорости автомобиля; ДТ – датчик температуры охлаждающей жидкости;

ДД – датчик детонации; ДРВ – датчик расхода воздуха; ДПДЗ – датчик положения

дроссельной заслонки; ДК – датчик кислорода (λ-зонд); СО-П – СО-потенциометр;

ДФ – датчик фаз; Ф – форсунка; ЭБН – электробензонасос;

РХХ – регулятор холостого хода; ВСОЖ – вентилятор системы охлаждения двигателя;

КОНД – кондиционер; СУПБ – система улавливания паров бензина;

МЗ – модуль зажигания; Св – свечи зажигания

 

Бензин из бака (рис. 8) нагнетается электрическим бензонасосом 28 через фильтр тонкой очистки 23 в рампу форсунок. Для обеспечения постоянного избыточного давления топлива перед форсунками относительно давления воздуха во впускном коллекторе предусмотрен стабилизатор давления 25.

Из рампы (распределителя) форсунок топливо подводится к индивидуальным электромагнитным форсункам 26. Факел распыленного форсункой топлива направляется в патрубок впускного клапана.

Количество поступающего в цилиндры воздуха регулируется дроссельной заслонкой. Между воздушным фильтром и шлангом впускного патрубка установлен датчик 3 массового расхода воздуха.

 

Рис. 8. Схема системы распределенного впрыскивания бензина с обратной связью ВАЗ-2110, 2111,2112:

1 – аккумуляторная батарея; 2 –  воздушный фильтр; 3 – датчик массового  расхода

воздуха; 4 – колодка диагностики; 5 – контрольная лампа «CHECK ENGINE»;

6 – регулятор холостого хода; 7 – датчик положения дроссельной  заслонки;

8 – дроссельный патрубок; 9 –  тахометр; 10 – спидометр; 11 – указатель  уровня топлива; 12 – маршрутный компьютер; 13 – блок управления иммобилизатором;

14 – модуль зажигания; 15 – контроллер (ЭБУ); 16 – реле включения электровентилятора; 17 – электровентилятор системы охлаждения;

18 – предохранительный клапан; 19 – гравитационный клапан; 20 – реле включения электробензонасоса; 21 – двухходовой клапан; 22 – адсорбер; 23 – топливный фильтр;

24 – датчик фаз; 25 – регулятор  давления топлива; 26 – форсунка;

27 – датчик детонации; 28 – электробензонасос с датчиком указателя уровня топлива;

29 – датчик скорости автомобиля; 30 – датчик положения коленчатого вала;

31 – свеча зажигания; 32 – датчик  температуры охлаждающей жидкости;

33 – адсорбер с электромагнитным  клапаном продувки; 34 – датчик  концентрации

кислорода; 35 – нейтрализатор; 36 – выключатель зажигания; 37 – реле зажигания