Тестовые задания по теме «Система питания инжекторных двигателей»
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
к теоретическим занятиям по
МДК 01.01 «Устройство автомобилей»
Специальность: 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
Тема: Система питания инжекторных двигателей
Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 « Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта » специальности 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» дневной формы обучения.
Организация-разработчик: Морской колледж ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет».
Разработчик: Минаев Николай Александрович, преподаватель.
1.В каком двигателе внутреннего сгорания осуществляется более точное дозирование топлива по цилиндрам?
б) с системой распределённого впрыска топлива
в) с системой центрального впрыска топлива
2.При отказе какого из перечисленных датчиков двигатель прекращает работать?
а) датчик детонации
б) датчик скорости автомобиля
в) датчик положения коленчатого вала
г) датчик положения дроссельной заслонки
3.Где установлен регулятор давления топлива в системе с распределённым впрыском?
а) на топливной магистрали
б) на топливной рампе
в) в топливном баке
4.Где располагается датчик скорости автомобиля?
а) на коробке передач автомобиля
б) на выпускном трубопроводе
в) на блоке цилиндров двигателя
5.Как должен поступить водитель при загорании лампочки «CHECKENGINE» на приборной панели?
а) остановиться, заглушить мотор и вызвать специалиста
б) проверить электро предохранители и продолжать движение
в) д оехать до ближайшей станции тех. обслуживания и пригласить автомеханика для обнаружения и устранения неисправности
г) продолжать эксплуатацию автомобиля, не обращая внимания на сигнал лампы
6.Где располагается электробензонасос при впрысковых системах питания автомобилей ВАЗ?
а) в блоке цилиндров двигателя
б) в топливной магистрали
в) в топливном баке
г) под днищем автомобиля
7.Чем обеспечивается необходимое количество топлива, впрыскиваемого форсункой?
а) давлением топлива
б) продолжительностью электрического импульса подаваемого на электромагнит форсунки от ЭБУ
в) положением дроссельной заслонки
г) всеми указанными параметрами
8.При работе какой из систем впрыска контроллер включает форсунки не попарно, а последовательно в порядке зажигания?
а) при распределённом впрыске
б) при центральном впрыске
в) при непосредственном впрыске
г) при работе любой из указанных систем
9.Как регулятор давления топлива поддерживает необходимое давление топлива в рампе?
а) отводом избыточного топлива в сливную магистраль
б) отключением электро бензонасоса
в) перекрытием топливной магистрали
10.Где установлен датчик концентрации кислорода во впрысковых системах питания с обратной связью?
б) во впускном трубопроводе
в) на блоке цилиндров
г) в приёмной трубе глушителя перед нейтрализатором
11.Чем управляет дроссельный патрубок?
а) количеством топлива подаваемого в систему питания
б) количеством горючей смеси
в) количеством воздуха поступающего в систему питания
г) всеми перечисленными параметрами
12.Где устанавливается агрегат центрального впрыска?
1. СИСТЕМА ПИТАНИЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ СЛУЖИТ ДЛЯ:
1) хранения топлива;
2) воспламенения бензина;
3) хранения сжатого воздуха;
4) отвода отработавших газов;
5) приготовления горючей смеси;
6) подачи горючей смеси в цилиндр.
11) свечи зажигания;
12) топливные фильтры;
13) воздушный фильтр;
14) впускной трубопровод;
15) выпускной трубопровод.
2. ФИЛЬТРАЦИЯ БЕНЗИНА ПРОИСХОДИТ В:
5) фильтре грубой очистки;
6) фильтре тонкой очистки;
7) фильтре жесткой очистки;
8) фильтре мягкой очистки.
3. ПРИВОД БЕНЗОНАСОСА ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ОТ:
2) коленчатого вала;
3) масляного насоса;
4) жидкостного насоса;
5) распределительного вала;
6) системы электроснабжения.
Установите правильную последовательность
4. РАБОТА СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ЗИЛ-131:
4) фильтр грубой очистки;
5) фильтр тонкой очистки.
Выберите номера всех правильных ответов
5. СОСТАВ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ ОЦЕНИВАЕТСЯ:
1) мощностью двигателя;
2) коэффициентом наполнения;
3) коэффициентом избытка воздуха;
4) коэффициентом остаточных газов.
6. КОЛИЧЕСТВО ПОДАВАЕМОЙ ИЗ КАРБЮРАТОРА ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ ЗАВИСИТ ОТ ПОЛОЖЕНИЯ:
1) воздушной заслонки;
2) дроссельной заслонки;
3) клапана экономайзера;
4) поршня ускорительного насоса;
5) уровня топлива в поплавковой камере.
7. КОЭФФИЦИЕНТОМ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА НАЗЫВАЕТСЯ ОТНОШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА_____ПОСТУПИВШЕГО В ЦИЛИНДР, К ЕГО НЕОБХОДИМОМУ КОЛИЧЕСТВУ ДЛЯ ПОЛНОГО СГОРАНИЯ ПОСТУПИВШЕГО В ЦИЛИНДР ТОПЛИВА.
8. ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА:
1) бедная; А. а = 0,4—0,7;
3) обедненная; С. а = 1,05. 1,15;
4) нормальная; D. а = 1,2. 1,25;
5) обогащенная. Е. а = 0,8. 0,95.
9. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
2) средние нагрузки;
3) пуска холодного двигателя;
4) ускорение и полная мощность.
КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА:
Выберите номера всех правильных ответов
10. ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ТОПЛИВА В ПОПЛАВКОВОЙ КАМЕРЕ КАРБЮРАТОРА ВЫЗОВЕТ:
1) хлопки в глушителе;
2) увеличение мощности;
3) хлопки в карбюраторе;
4) уменьшение мощности;
5) переобеднение горючей смеси;
6) переобогащение горючей смеси.
11. ПОДДЕРЖАНИЕ УРОВНЯ БЕНЗИНА В ПОПЛАВКОВОЙ КАМЕРЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ:
1) положением поплавка;
2) работой экономайзера;
3) работой ускорительного насоса;
4) положением воздушной заслонки;
5) положением дроссельной заслонки.
12. ПЕРЕОБЕДНЕНИЕ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ МОЖЕТ БЫТЬ ВЫЗВАНО:
1) засорением воздушного фильтра;
2) засорением топливного жиклера;
3) засорением воздушного жиклера;
4) низким уровнем топлива в поплавковой камере;
5) высоким уровнем топлива в поплавковой камере;
6) подсасыванием воздуха через неплотности впускной системы.
13. ПОЗИЦИЯ 10 НА РИС. 6.1 ОЗНАЧАЕТ КЛАПАН:
4) поплавковой камеры;
5) обратный ускорительного насоса.
Рис. 6.1. Карбюратор K-88AM
Дополните и выберите номера всех правильных ответов
14. ПОЗИЦИЯ 6 НА РИС. 6.1 ОЗНАЧАЕТ ОН СЛУЖИТ ДЛЯ:
1) ускорения потока воздуха;
2) обогащения состава смеси;
3) увеличения разряжения перед распылителем;
4) поддержания уровня топлива в поплавковой камере.
15. В СИСТЕМУ ХОЛОСТОГО ХОДА ВХОДЯТ ПОЗИЦИИ НА РИС. 6.1:
16. СИСТЕМА ПУСКА ХОЛОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ:
3) прикрывает воздушную заслонку;
4) открывает воздушную заслонку;
5) закрывает дроссельную заслонку;
6) приоткрывает дроссельную заслонку.
17. НА РИС. 6.2 ПОКАЗАН:
2) ускорительный насос;
3) система холостого хода карбюратора;
4) ограничитель максимальной частоты вращения.
С ПРАВОЙ СТОРОНЫ ПОКАЗАН:
6) топливный фильтр;
7) датчик частоты вращения;
8) исполнительный механизм.
10) на носке коленвала;
11) на носке распредвала.
18. ЭКОНОМАЙЗЕР КАРБЮРАТОРА ГОРЮЧУЮ СМЕСЬ:
19. ДВУХКАМЕРНЫЕ КАРБЮРАТОРЫ ИМЕЮТ:
1) два экономайзера;
2) две поплавковые камеры;
3) две смесительные камеры;
4) две дроссельные заслонки;
5) два ускорительных насоса.
20. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БЕНЗОНАСОСА:
1) соответствует потребности двигателя;
2) превышает потребность двигателя в 3—5 раз;
3) превышает потребность двигателя в 2—3 раз;
4) превышает потребность двигателя в 2 раза.
21. НОМЕР ПОЗИЦИИ (РИС. 6.3) КЛАПАНА ЭКОНОМАЙЗЕРА ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ХОЛОСТОГО ХОДА:
22. ДЕТАЛИ УСКОРИТЕЛЬНОГО НАСОСА НА РИС. 6.3:
2) 9 и 10, 4) 30 и 31.
23. ТИПЫ ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРОВ:
1) сухой; 5) двухступенчатый;
2) мокрый; 6) трехступенчатый.
24. НАДДУВ ДВИГАТЕЛЯ МОЖЕТ БЫТЬ:
ОН ПРОИЗВОДИТСЯ ДЛЯ:
5) увеличении массы свежего заряда;
6) увеличения объема свежего заряда;
7) увеличения мощности двигателя;
8) охлаждения двигателя.
25. РАБОТА ФОРСУНКИ ИНЖЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ УПРАВЛЯЕТСЯ:
1) топливной рампой;
2) регулятором давления;
3) электронным блоком управления;
4) датчиком массового расхода воздуха;
5) датчиком скорости движения.
26. ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ТИПА MOTRONIC:
1) управляет работой форсунок;
2) управляет работой бензонасоса;
3) управляет работой системы зажигания;
4) контролирует состояние топливного фильтра;
5) анализирует сигналы, полученные с датчиков;
6) информирует водителя об исправности системы;
7) получает сигналы с датчиков состояния двигателя.
27. РАЗМЕЩЕНИЕ ТОПЛИВНОГО НАСОСА СИТСЕМЫ ПИТАНИЯ ТИПА MOTRONIC:
Компоненты системы смесеобразования в бензиновом двигателе
Компоненты системы смесеобразования должны обеспечивать надлежащее образование топливно-воздушной смеси при использовании той или иной системы впрыска топлива. В системе с впрыском топлива во впускной коллектор, это в основном задача топливного инжектора, в то время как в системе прямого впрыска топлива может быть установлена дополнительная заслонка для повышения турбулентности. Вот о том, какие компоненты системы смесеобразования бывают, мы и поговорим в этой статье.
Форсунка для систем с впрыском топлива во впускной трубопровод
Конструкция и функция топливной форсунки
Электромагнитная форсунка включает следующие основные компоненты (см. рис. «Топливная форсунка для систем с впрыском топлива во впускной трубопровод» ):
Фильтр на впуске топлива защищает форсунку от загрязнений. Уплотнительное кольцо (круглого сечения) на гидравлическом соединителе служит для уплотнения форсунки в топливной рампе. Нижнее уплотнительное кольцо обеспечивает уплотнение между форсункой и впускным трубопроводом.
Когда катушка электромагнита обесточена, шарик игольчатого клапана прижимается к седлу конической формы пружиной и усилием, создаваемым давлением топлива. При этом система подачи топлива изолирована от впускного трубопровода.
Когда на катушку электромагнита подается электрическое питание, создается магнитное поле, притягивающее якорь электромагнита игольчатого клапана. Шарик клапана поднимается над седлом, и происходит впрыск топлива. Когда катушка обесточивается, игольчатый клапан закрывается под действием усилия пружины.
Топливо распыляется пластиной с отверстиями. Для лучшего распыления топлива ранее использовавшиеся распылительные пластины с четырьмя отверстиями были заменены на распылительные пластины с большим количеством отверстий (до двенадцати). Штампованные диафрагмы обеспечивают хорошую стабильность количества впрыскиваемого топлива. Форма струи топлива, выходящей из форсунки, определяется количеством отверстий в распылительной пластине и их конфигурацией.
Количество топлива, впрыскиваемое за единицу времени, определяется в основном предварительным давлением в системе подачи топлива, противодавлением во впускном трубопроводе и геометрией области выпуска топлива.
Образование и направление струи топлива в форсунках
Процесс образования струи топлива, т.е. ее форма, угол рассеивания и размер капель топлива оказывают влияние на образование топливно-воздушной смеси. Различная геометрия впускного трубопровода и головки блока цилиндров вызывают необходимость в создании струй топлива различной формы. Различные варианты формы струи топлива показаны ниже.
Конусная форма распыления
Отдельные струи топлива, выходящие из отверстий распылительной пластины (см. рис. а, «Формы струй топлива» ), вместе образуют конусную струю.
Форсунки, обеспечивающие конусную форму струи топлива, обычно устанавливаются на двигателях с одним впускным клапаном на каждый цилиндр. Однако они могут использоваться и на двигателях с двумя впускными клапанами на одном цилиндре.
Двухструйная форсунка
Двухструйные форсунки (см. рис. Ь, «Формы струй топлива» ) часто используются на двигателях с двумя впускными клапанами на одном цилиндре. Отверстия в распылительной пластине расположены таким образом, что из форсунки выходят две конусные струи, направленные к соответствующим впускным клапанам или на перегородку между впускными клапанами.
Форсунка с угловым отклонением струи: Струя топлива выходит из форсунки под углом к ее оси (см. рис. с, «Формы струй топлива» ).
Такие форсунки в основном используются, когда конструктивные особенности камеры сгорания не позволяют использовать форсунку с соосным направлением струи.
Электрическая активация форсунки
Выходной модуль в блоке управления двигателем приводит форсунку в действие, подавая на нее соответствующий сигнал (см. рис. а, «Активация топливной форсунки» ). При подаче напряжения электрический ток в катушке электромагнита возрастает (см. рис. Ь), что вызывает подъем игольчатого клапана (см. рис. с). Максимальный подъем клапана достигается по истечении времени подъема. Впрыск топлива начинается, как только шарик клапана выходит из седла. Зависимость количества впрыскиваемого топлива от времени показана на рис. d.
Поскольку после обесточивания катушки магнитное поле не исчезает мгновенно, клапан закрывается с задержкой. Клапан полностью закрывается по истечении времени отпадания.
Нелинейность характеристики на участках открытия и отпадания клапана форсунки должна быть скомпенсирована в течение периода открытого состояния форсунки (время впрыска). Скорость подъема шарика клапана также зависит от напряжения аккумуляторной батареи Слияние напряжения компенсируется посредством коррекции продолжительности впрыска.
Форсунка высокого давления для бензинового двигателя
С связи с тем, что для систем прямого впрыска топлива требуется более высокое давление, форсунка должна отвечать дополнительным требованиям. Для систем прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей были разработаны специальные топливные форсунки высокого давления.
Функциями форсунки высокого давления являются дозирование и распыление топлива. Распыление топлива необходимо для смешивания топлива с воздухом в камере сгорания. В зависимости от режима работы топливо концентрируется вблизи свечи зажигания (послойный заряд) или равномерно распределяется во всем объеме камеры сгорания (однородное распределение).
Чтобы обеспечить оптимальное смесеобразование, топливо впрыскивается под давлением до 200 бар. Требуемое количество топлива разделяется на несколько коротких впрысков.
Конструкция и функция форсунки высокого давления
Топливная форсунка высокого давления (см. рис. «Топливная форсунка высокого давления для систем прямого впрыска» ) состоит из корпуса, седла клапана, игольчатого клапана с якорем электромагнита, пружины и катушки электромагнита.
При протекании через катушку электрического тока создается магнитное поле, которое поднимает игольчатый клапан из седла, преодолевая усилие пружины. При этом открывается выпускное отверстие клапана. Поскольку давление топлива значительно выше давления в камере сгорания, топливо впрыскивается в камеру сгорания. Тонкое распыление топлива обеспечивается за счет надлежащей геометрии сопла на конце форсунки.
Когда катушка обесточивается, игла клапана прижимается пружиной к седлу и перекрывает подачу топлива.
Поскольку игольчатый клапан открывается внутрь, процессу закрытия способствует давление, имеющееся в топливной рампе. В то же время во время открытия клапана, это давление действует в направлении, противоположном направлению открытия. В результате для этих форсунок требуется более сильное магнитное поле, чем для обычных топливных форсунок для систем с впрыском топлива во впускной трубопровод.
Образование струи топлива
Точное дозирование топлива может осуществляться за счет открытия клапана и удержания его с полностью поднятой иглой в течение определенного времени. Количество впрыскиваемого топлива зависит от давления в топливной рампе, противодавления в камере сгорания и времени открытия клапана. Распыление топлива обеспечивается соответствующей геометрией седла клапана и направляющей потока, служащей для создания завихрений.
В топливных форсунках второго поколения завихряющие клапаны с одним отверстием, создающие «полую» коническую струю, заменены клапанами с несколькими отверстиями, имеющими намного лучшие характеристики в отношении формы струи, тонкости распыления топлива, распределения отдельных струй по массе топлива и т.д. Эти форсунки обеспечивают адаптацию отдельных струй топлива к геометрии камеры сгорания (нацеливание струи), что позволяет повысить рабочие характеристики двигателя, снизить токсичность отработавших газов, обеспечить более ровную работу двигателя и т.д.
Активация топливной форсунки высокого давления
Чтобы обеспечить надежный и повторяемый впрыск, электрический ток, протекающий по катушке, должен иметь определенную достаточно сложную форму. Сигнал включения форсунки выдает микропроцессор блока управления двигателем (см. рис. а, «Характеристики топливного инжектора высокого давления» ). В соответствии с этим сигналом выходной модуль Преобразователь постоянного напряжения в блоке управления двигателем генерирует бустерное напряжение величиной 65 В. Это напряжение необходимо для как можно более быстрого создания высокого электрического тока на начальной стадии. Это необходимо, чтобы как можно быстрее поднять иглу клапана. На этой стадии игла клапана достигает положения максимального подъема (см. Рис. с). Когда форсунка будет полностью открыта, для ее удержания в открытом положении достаточно значительно меньшего электрического тока (ток удержания). При постоянном подъеме иглы клапана количество впрыскиваемого топлива пропорционально продолжительности впрыска (см. рис. d).
Завихряющие заслонки
Завихряющие заслонки располагаются перед впускными клапанами (см. рис. «Завихряющая заслонка» ) и обычно находятся в горизонтальном положении. Будучи закрытой, завихряющая заслонка ускоряет движение заряда, тем самым способствуя смешиванию воздуха и топлива в камере сгорания. Кроме того, повышение турбулентности потока позволяет увеличить скорость сгорания топлива, тем самым, оказывает положительное влияние на расход топлива и плавность работы двигателя.
В системах прямого впрыска топлива имеющееся в наличии время смесеобразования значительно меньше, чем в системах с впрыском топлива во впускной трубопровод. Для обеспечения достаточно хорошего смесеобразования в течение этого короткого периода, прежде всего при малых частотах вращения коленчатого вала, в системах прямого впрыска топлива иногда применяются
Имеются два различных вида завихряющих заслонок: с двухступенчатой конструкцией и работающих в непрерывном режиме.
Чем обеспечивается необходимое количество топлива впрыскиваемого форсункой
1. Система впрыска «K-Джетроник»
Общая характеристика системы
Система впрыска К-Джетроник фирмы Бош представляет собой механическую систему постоянного впрыска топлива. Отсюда и название системы К-Джетроник – от немецкого слова « Kontinuierlich » (постоянно, непрерывно).
Топливо под давлением поступает к форсункам, установленным перед впускными клапанами во впускном коллекторе. Форсунка непрерывно распыляет топливо, поступающее под давлением. Давление топлива (расход) зависит от нагрузки двигателя (от разрежения во впускном трубопроводе) и от температуры охлаждающей жидкости.
Количество подводимого воздуха постоянно измеряется расходомером, а количество впрыскиваемого топлива строго пропорционально (1:14,7) количеству поступающего воздуха (за исключением ряда режимов работы двигателя, таких как пуск холодного двигателя, работа под полной нагрузкой и т.д.) и регулируется дозатором-распределителем топлива. Дозатор-распределитель состоит из регулятора количества топлива и расходомера воздуха. Регулирование количества топлива обеспечивается распределителем, управляемым расходомером воздуха и регулятором управляющего давления. В свою очередь воздействие регулятора управляющего давления определяется величиной подводимого к нему разрежения во впускном трубопроводе и температурой жидкости системы охлаждения двигателя.
Принцип действия системы
Система К-Джетроник выполняет следующие функции:
· измерение количества всасываемого воздуха;
Конструктивная схема системы впрыска К-Джетроник представлена на рис.2.
При повороте ключа в замке зажигания 18 (рис.2) включается топливный насос с электрическим приводом 13, который подает топливо из бака 8, через накопитель топлива 10 и топливный фильтр 9 к дозатору топлива 6. С помощью встроенного в дозатор регулятора давления 7 в дозаторе поддерживается постоянное давление топлива. От дозатора топливо поступает к клапанным форсункам 1. Форсунки непрерывно впрыскивают топливо во впускные каналы двигателя и, при открытии впускных клапанов, топливная смесь поступает в камеры сгорания цилиндров.
Рисунок 2 – Конструктивная схема системы впрыска топлива К-Джетроник:
Количество топлива, которое подается к форсункам, определяется положением дроссельной заслонки 3. Чем больше открыта дроссельная заслонка, тем больше воздуха проходит через впускной трубопровод и тем больше топлива необходимо подавать к форсункам для нормальной работы двигателя. Для определения количества проходящего через впускной трубопровод воздуха служит расходомер воздуха 12. Расходомер воздуха совместно с дозатором топлива конструктивно составляет единый узел – корректор состава горючей смеси. Расположенный между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой напорный диск расходомера воздуха отклоняется под динамическим напором всасываемого во впускной трубопровод воздуха. Отклонение напорного диска передается через систему рычагов на распределительный золотник дозатора топлива. Распределительный золотник, перемещаясь вверх, определяет подачу топлива через дифференциальные клапаны 4 к механическим клапанным форсункам 1и дальше в цилиндры двигателя, обеспечивая оптимальный состав топливно-воздушной смеси.
Подача топлива во время прогрева двигателя осуществляется с помощью регулятора управляющего давления 5. Для увеличения частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу во время прогрева двигателя служит клапан подачи дополнительного воздуха 2, установленный в воздушном канале, выполненном параллельно дроссельной заслонке.
Пусковая форсунка 14 используется для облегчения пуска холодного двигателя, продолжительность открытия которой изменяется в зависимости от температуры двигателя с помощью термореле 17.
При пуске двигателя топливо одновременно подается к пусковой форсунке, регулятору давления топлива 6, распределителю, нижним камерам дифференциальных клапанов и каналу управляющего давления (рис.3).
В зависимости от величины управляющего давления на верхний торец распределителя действует сила, которая тормозит или облегчает движение распределителя вверх. Таким образом, появляется возможность коррекции подачи топлива к форсункам. Эта возможность реализуется для некоторых режимов работы двигателя с помощью уже упоминавшегося регулятора управляющего давления.
Рисунок 3 – Схема работы системы К-Джетроник при пуске двигателя:
1 – дозатор топлива; 2 – топливный бак; 3 – топливный насос с электрическим приводом; 4 – накопитель топлива; 5 – топливный фильтр; 6 – регулятор давления топлива в системе
Приготовление горючей смеси – это дозирование топлива в соответствии с количеством поступившего воздуха. Дозирование топлива осуществляется в устройстве регулирования состава смеси, включающем расходомер воздуха и дозатора топлива.
На некоторых режимах работы двигателя потребность в топливе сильно отличается от нормальной – в таких случаях при подготовке смеси необходимы корректировки.
Поступившее в двигатель количество воздуха является мерой его мощности. Оно служит основным изменяемым параметром, определяющим базовое количество впрыскиваемого топлива, а также представляет собой точный параметр для определения расхода топлива.
Поскольку всасываемый воздух, перед впуском его в цилиндры, должен сначала пройти через расходомер, процесс измерения количества воздуха предшествует фактическому наполнению цилиндра. Это делает возможным производить корректировку смеси в любой момент времени.
Расходомер воздуха, измеряющий количество всего поступающего в двигатель воздуха, установлен перед дроссельной заслонкой и работает по принципу поплавка. Он состоит из диффузора 1 (рис. 14), в котором находится вывешенный поплавок – напорный диск 2, закрепленный на рычаге 7. Воздух, протекающий через диффузор, сдвигает напорный диск на определенное расстояние по отношению к ее первоначальному положению.
На оси 6 вращения рычага напорного диска закреплен второй рычаг с роликом. Ролик упирается непосредственно в нижний конец распределителя. Наличие второго рычага с регулировочным винтом 4 позволяет менять относительное положение рычагов, а значит напорного диска и упорного ролика (распределителя) и этим изменять состав горючей смеси. На некоторых автомобилях при необходимости этим винтом можно отрегулировать содержание СО в отработавших газах (при его завертывании смесь обедняется).
При возможных обратных вспышках (перебои в зажигании) во впускном тракте могут создаваться значительные пики давления. Поэтому расходомер сконструирован так, чтобы при обратной вспышке напорный диск, преодолевая сопротивление пружины 8, может отклоняться в обратную сторону, открывая разгрузочный диффузор 3. Глубину опускания напорного диска ограничивает резиновый демпфирующий упор.
Вес напорного диска и системы рычагов уравновешивает противовес 5. Пластинчатая пружина 8 обеспечивает установку напорного диска в его первоначальное нерабочее положение.
Дозатор топлива дозирует базовое количество топлива по отдельным цилиндрам в соответствии с положением напорного диска в расходомере воздуха.
Положение этого диска определяет количество поступившего в двигатель воздуха. Рычаг, в зависимости от положения напорного диска, перемещает распределитель 5 (рис. 15).
Распределитель 5 открывает или перекрывает в большей или меньшей степени дозирующие щели, имеющиеся в гильзе 6 распределителя. При этом топливо может поступать к дифференциальным клапанам и, тем самым, к форсункам в зависимости от степени открытия дозирующих щелей.
Рисунок 15 – Схема работы дозатора топлива:
При небольшом ходе напорного диска распределитель поднимается на небольшое расстояние (рис. 16, б), а поэтому открывает дозирующие щели не полностью. При большом ходе напорного диска распределитель освободит большее сечение дозирующих щелей (рис. 16, в). Таким образом, существует линейная зависимость между перемещением напорного диска и освобождением проходного сечения дозирующих щелей, через которые проходит топливо (рис. 17).
Рисунок 16 – Распределитель и гильза с дозирующими щелями:
а – исходное положение; б – частичная нагрузка; в – полная нагрузка
Рисунок 17 – Гильза распределителя с дозирующими щелями.
Дозирующая щель изображена в увеличенном масштабе. Ширина дозирующей щели около 0,2 мм.
Управляющее давление отделяется от давления топлива в системе через отверстие дросселирующего канала 2 (рис. 18). При этом назначение дросселя состоит в разделении контуров управляющего давления и давления в системе. Соединительная магистраль 3 связывает между собой дозатор и регулятор управляющего давления.
Управляющее давление при пуске холодного двигателя составляет примерно 0,05 МПа. После прогрева двигателя регулятор управляющего давления поднимает управляющее давление до 0,37 МПа. Через демпфирующий дросселирующий канал управляющее давление давит на распределитель, создавая таким образом противодавление потоку воздуха, проходящему через расходомер. При этом демпфирующий дросселирующий канал предотвращает возможные колебания напорного диска, вызванные пульсацией воздуха на впуске.
Величина управляющего давления влияет на процесс дозирования топлива. Низкое давление всасываемого воздуха может приводить к дальнейшему подъему напорного диска. Как следствие, распределитель еще больше открывает дозирующий щели 11, подавая к двигателю больше топлива. При более высокой величине управляющего давления всасываемый воздух уже не в состоянии высоко поднимать напорный диск, и, следовательно, к двигателю поступает меньше топлива.
Изменением величины управляющего давления возможно изменять коэффициент избытка воздуха для повышения мощности двигателя на максимальных оборотах, а также обогащать горючую смесь при пуске холодного двигателя.
Если двигатель работает в диапазоне частичной нагрузки с очень бедной смесью, то в режиме полной нагрузки дополнительно к коррекции смеси с помощью формы диффузора, необходимо дополнительно обогатить смесь с помощью уменьшения управляющего давления. Решение этой задачи берет на себя регулятор управляющего давления.
Рисунок 18 – Конструкция дифференциального клапана, связанного с контурами управляющего давления и давления в системе:
Расходомер воздуха имеет линейную характеристику. Это означает, что при подаче двойного количества воздуха перемещение напорного диска увеличивается вдвое. Для того, чтобы количество подаваемого к форсункам топлива также изменялось в прямой пропорции с изменением количества расходуемого воздуха, поддерживается постоянный перепад давления на переходных сечениях дозирующих щелей независимо от количества протекающего топлива.
Постоянный перепад давлений создают дифференциальные клапаны (рис. 19), которые поддерживают постоянную разницу давлений между верхней 2 и нижней 8 камерами независимо от количества пропускаемого воздуха. Эта разница давлений составляет 0,01 МПа. Благодаря дифференциальным клапанам возможно повышение точности дозирования топлива.
Рисунок 19 – Дозатор топлива с дифференциальными клапанами:
1 – подвод топлива под давлением; 2 – верхняя камера дифференциального клапана; 3 – трубопровод к клапанной форсунке; 4 – распределитель; 5 – управляющая кромка распределителя; 6 – пружина клапана; 7 – диафрагма; 8 – нижняя камера дифференциального клапана
Верхняя камера клапана отделена от нижней камеры с помощью диафрагмы 7. Нижние камеры всех клапанов соединены друг с другом с помощью кольцевого трубопровода и находятся под давлением топлива в системе. Седло клапана находится в верхней камере, соединенной, соответственно, с одной дозирующей щелью и трубопроводом 3 подвода топлива к клапанной форсунке. Относительно друг друга камеры герметизированы. На диафрагмы воздействует усилие пружин 6, которое определяет разность давлений.
Если в верхнюю камеру поступает большое количество топлива (рис.20, а), то диафрагма изгибается вниз и открывает выпускной отверстие клапана до тех пор, пока вновь не установится необходимая разница давлений. Если количество поступающего к форсункам топлива падает (рис.20, б), то, в связи с равновесием сил у диафрагмы, уменьшается и поперечное сечение открытого отверстия клапана, до тех пор, пока не установится разница давлений 0,01 МПа. То есть, обеспечивается поддержание равновесия сил, воздействующих на диафрагму, которое сохраняется для любой базовой дозы топлива посредством регулирования поперечного сечения открытого отверстия клапана.
Рисунок 20 – Схема работы дифференциальных клапанов:
а – положение при большом количестве впрыскиваемого топлива;
б – положение при небольшом количестве впрыскиваемого топлива
Корректировка состава горючей смеси в соответствии
с рабочими режимами
Обогащение смеси при пуске холодного двигателя
При пуске холодного двигателя возникают конденсационные потери части топлива, из-за которых горючая смесь становится бедной. Чтобы компенсировать это и облегчить пуск холодного двигателя необходимо впрыскивать дополнительное количество топлива. Дополнительное топливо впрыскивается пусковой форсункой 13 (рис.22) в течение определенного времени во впускной трубопровод. Продолжительность открытия пусковой форсунки ограничивает термореле 14 в зависимости от температуры двигателя.
При подобном обогащении смеси при пуске холодного двигателя коэффициент избытка воздуха временно падает ниже единицы.
Пусковая форсунка (рис. 23) приводится в действие с помощью электромагнита 4, внутри которого расположен электромагнитный якорь 3, нижняя часть которого представляет собой топливный клапан. В исходном положении подвижный якорь прижимается пружиной к уплотнению и тем самым перекрывает подачу топлива.
При возбуждении электромагнита якорь поднимается от своего седла и освобождает проход для топлива. По касательной топливо попадает в центробежную форсунку 5, завихряющую поток топлива. Центробежная форсунка распыляет топливо особенно мелко и обогащает топливом воздух во впускном трубопроводе за дроссельной заслонкой. Угол распыливания топлива составляет 80 °.
Пусковая форсунка расположена во впускном трубопроводе так, чтобы обеспечивалось равномерное распределение горючей смеси по цилиндрам.
Рисунок 22 – Схема работы системы К-Джетроник при пуске холодного двигателя:
Термореле (рис.24) определяет начало и продолжительность открытия пусковой форсунки в зависимости от температуры двигателя. Такое реле состоит из электроподогреваемой биметаллической пластины 3, замыкающей или размыкающей контакты 5 в зависимости от температуры.
Включение термореле в работу осуществляется выключателем зажигания. Термореле крепится в таком месте двигателя, которое подвергается воздействию рабочей температуры двигателя. Во время пуска холодного двигателя термореле ограничивает продолжительность открытия пусковой форсунки. При большой продолжительности пуска либо при попытках повторного пуска двигателя пусковая форсунка не подает топливо.
Если двигатель достиг рабочей температуры, термореле прогревается теплотой двигателя настолько, что постоянно остается разомкнутым, не включая пусковую форсунку.
Стабилизация частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода
Для преодоления повышенного трения трущихся пар, находящихся в холодном состоянии, и обеспечения устойчивости работы двигателя на холостом ходу, во время прогрева в двигатель необходимо подавать больше горючей смеси.
При холодном двигателе наблюдается повышенное сопротивление трения, которое должно дополнительно преодолеваться на режиме холостого хода. Посредством устройства подачи дополнительных порций воздуха двигатель всасывает больше воздуха в обход дроссельной заслонки (рис. 26). Поскольку расходомер воздуха измеряет этот дополнительный воздух, учитывая его при дозировании топлива, в целом двигатель получает больше горючей смеси. Благодаря этому обеспечивается устойчивая работа холодного двигателя на холостом ходу.
Для дополнительной подачи воздуха служит клапан 15 (рис.26), подсоединенный параллельно дроссельной заслонке в байпасном канале.
Рисунок 26 – Схема работы системы К-Джетроник при прогреве холодного двигателя:
1 – воздушный канал с диафрагменной заслонкой; 2 – биметаллическая пластина; 3 – нагревательная спираль
В зависимости от температуры двигателя окно диафрагмы устанавливается таким образом, что при пуске холодного двигателя соответственно освобождается большее поперечное сечение байпасного канала. Однако при дальнейшем повышении температуры двигателя поперечное сечение байпасного канала уменьшается до полного его закрытия при достижении рабочей температуры. Биметаллическая пластина 2 нагревается дополнительно спиралью 3, что позволяет точнее регулировать прогрев двигателя.
Место установки клапана выбрано таким образом, что он воспринимает температуру двигателя. Поэтому при горячем двигателе клапан закрыт.
Обогащение смеси на режиме полной нагрузки
Двигатели, работающие на режиме частичной нагрузки на предельно обедненных смесях, требуют при переходе на режим полной нагрузки обогащения смеси, что может быть достигнуто за счет использования воздушного диффузора специальной формы.
Эту задачу выполняет специальный регулятор управляющего давления (рис.28), который изменяет величину управляющего давления в зависимости от давления во впускном трубопроводе.
Такой регулятор снабжен двумя клапанными пружинами 7 вместо одной. Наружная пружина располагается на корпусе также, как и у обычного регулятора управляющего давления (рис.25), а внутренняя пружина – к диафрагме полной нагрузки 10, разделяющей регулятор на две камеры. В верхней камере, которая соединена с впускным трубопроводом каналом 3, расположенным за дроссельной заслонкой, действует давление впускного трубопровода. Нижняя камера соединяется с атмосферой либо непосредственно через отверстие 9, либо через воздушный фильтр (в зависимости от конструкции регулятора).
При низком давлении во впускном трубопроводе на режимах холостого хода и частичной нагрузки диафрагма 10 поднимается до верхнего упора 8, при этом внутренняя пружина получает максимальное предварительное натяжение. Следовательно, предварительным усилием обеих пружин клапана 4 задается определенная величина управляющего давления для этих двух режимов работы двигателя.
При достижении режима полной нагрузки дроссельная заслонка открывается на большую величину и разряжение во впускном трубопроводе снижается. Из-за этого диафрагма 10 отходит от верхнего упора 8 и прижимается к нижнему упору 11. Внутренняя пружина клапан разгружается, управляющее давление снижается до нормы и результатом этого является обогащение смеси.
Рисунок 28 – Регулятор управляющего давления:
а – на режиме холостого хода или частичной нагрузки; б – на режиме полной нагрузки
Для работы нейтрализаторов регулирование смеси должно быть очень точным, так как отклонение коэффициента избытка воздуха от a =1,00 на 1% существенно нарушает оптимальную работу нейтрализатора.
Создать открытую систему регулирования, работающую со столь высокой степенью точности, пока не удалось. Задача для системы К-Джетроник была решена с помощью закрытой системы регулирования с обратной связью.
Схема системы К-Джетроник для автомобилей с трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами представлена на рис. 29.
Рисунок 29 – Схема системы К-Джетроник для автомобилей с трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами:
Обратной связью в системе регулирования служит датчик содержания кислорода 12 (рис.29) (лямбда-зонд) в выхлопных газах, который устанавливается в выпускном коллекторе.
Для того, чтобы скорректировать количество впрыскиваемого топлива для получения оптимальной смеси ( a =1), необходимо изменять давление в нижних камерах дозатора топлива 9. Если, например, давление в нижних камерах понижается, значит повышается дифференциальное давление у дозирующих щелей, вследствие чего увеличивается количество впрыскиваемого топлива.
С помощью контура регулирования, замкнутого лямбда-зондом, могут распознаваться и корректироваться отклонения от определенного соотношения воздуха и топлива. Принцип регулирования основывается на измерении остаточного содержания кислорода в отработавших газах с помощью лямбда-зонда. Остаточное содержание кислорода является мерой для состава подаваемой к двигателю смеси из воздуха и топлива. Датчик содержания кислорода в выпускном трубопроводе поставляет информацию о том, богаче или беднее смесь, чем стехиометрическая ( a =1,00).
При отклонении от этой величины выходной сигнал датчика выдает скачок напряжения, который оценивает схема регулирования. Подготовленный в схеме регулирования сигнал используется для воздействия на исполнительный элемент системы впрыска топлива – тактовый клапан.
Таким образом, топливо может дозироваться настолько точно, что во всех режимах в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала, коэффициент избытка воздуха является оптимальным. При этом явления износа двигателя не играют никакой роли. При значениях выше a =1,00 происходит увеличение, ниже a =1,00 – уменьшение подачи топлива.
Фильтр на впуске топлива защищает форсунку от загрязнений. Уплотнительное кольцо (круглого сечения) на гидравлическом соединителе служит для уплотнения форсунки в топливной рампе. Нижнее уплотнительное кольцо обеспечивает уплотнение между форсункой и впускным трубопроводом.
Выходной модуль в блоке управления двигателем приводит форсунку в действие, подавая на нее соответствующий сигнал (см. рис. а, «Активация топливной форсунки» ). При подаче напряжения электрический ток в катушке электромагнита возрастает (см. рис. Ь), что вызывает подъем игольчатого клапана (см. рис. с). Максимальный подъем клапана достигается по истечении времени подъема. Впрыск топлива начинается, как только шарик клапана выходит из седла. Зависимость количества впрыскиваемого топлива от времени показана на рис. d.
Чтобы обеспечить надежный и повторяемый впрыск, электрический ток, протекающий по катушке, должен иметь определенную достаточно сложную форму. Сигнал включения форсунки выдает микропроцессор блока управления двигателем (см. рис. а, «Характеристики топливного инжектора высокого давления» ). В соответствии с этим сигналом выходной модуль Преобразователь постоянного напряжения в блоке управления двигателем генерирует бустерное напряжение величиной 65 В. Это напряжение необходимо для как можно более быстрого создания высокого электрического тока на начальной стадии. Это необходимо, чтобы как можно быстрее поднять иглу клапана. На этой стадии игла клапана достигает положения максимального подъема (см. Рис. с). Когда форсунка будет полностью открыта, для ее удержания в открытом положении достаточно значительно меньшего электрического тока (ток удержания). При постоянном подъеме иглы клапана количество впрыскиваемого топлива пропорционально продолжительности впрыска (см. рис. d).
Будучи закрытой, завихряющая заслонка ускоряет движение заряда, тем самым способствуя смешиванию воздуха и топлива в камере сгорания. Кроме того, повышение турбулентности потока позволяет увеличить скорость сгорания топлива, тем самым, оказывает положительное влияние на расход топлива и плавность работы двигателя.
