Электронная система впрыска топлива

Карбюраторное питание бензиновых двигателей, безусловно, уступает системам питания с электронным дозированием топлива. Системы впрыска бензина более сложны из-за наличия большого числа прецизионных подвижных и электронных элементов и требуют более высокой квалификации обслуживающего персонала.

Топливные системы классифицируют по следующим признакам:

• по способу подачи топлива — непрерывный и прерывистый;

• по типу дозирующих узлов — плунжерные насосы, распределители, форсунки, регуляторы давления;

• по способу регулирования количества горючей смеси — пневматическое, механическое, электронное;

• по основным параметрам регулирования состава смеси — разряжению во впускной системе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воздуха.

Впрыск бензина позволяет более точно распределить топливо по цилиндрам из-за отсутствия добавочного сопротивления потоку воздуха на впуске в виде карбюратора и диффузоров. Более высокий коэффициент наполнения цилиндров обеспечивает получение более высокой мощности двигателя. При впрыске возможно большее перекрытие клапанов. Лучшая продувка и большая равномерность состава горючей смеси по цилиндрам снижают температуру деталей, что в свою очередь позволяет уменьшить октановое число топлива на 2—3 единицы, т. е. поднять степень сжатия без опасности детонации. Система впрыска «K-Jetronic» фирмы «BOSCH» (рис. 56, 57) представляет собой механическую систему постоянного впрыска топлива и включает в себя топливный бак, топливный электронасос, накопитель топлива, топливный фильтр, расходомер воздуха с напорным диском, дозаторраспределительного топлива, регулятор давления топлива, регулятор управляющего давления воздуха, форсунки, пусковую электромагнитную форсунку. Количество впрыскиваемого топлива строго пропорционально количеству поступающего воздуха. Это соотношение 1 к 14,7.

При работе двигателя топливный электронасос забирает топливо из бака и подает его под давлением (0,5 МПа) через накопитель и фильтр к дозатору распределителя. Далее топливо поступает к форсункам, установленным перед впускными клапанами во впускном трубопроводе. Форсунки непрерывно распыляют топливо. Если при карбюраторном питании дроссельная заслонка регулирует количество подаваемой в цилиндры горючей смеси, то при системе впрыска дроссельная заслонка регулирует только подачу чистого воздуха. Для того чтобы установить требуемое соотношение между количеством поступающего воздуха и количеством впрыскиваемого бензина, используется расходомер воздуха с напорным диском и дозатор-распределитель топлива.

При пуске холодного двигателя электронасос быстро повышает давление топлива. Если температура двигателя менее 35 °С, термореле включает пусковую форсунку с электромагнитным управлением, и она впрыскивает дополнительное количество топлива. Одновременно включается добавочный клапан воздуха. Этим обеспечивается надежный пуск холодного двигателя и устойчивая его работа на холостом ходу. Продолжительность работы пусковой форсунки определяет термореле. При температуре выше 35 °С она отключается.

При работе двигателя на частичных нагрузках смесь обогащается или обедняется. Для того чтобы состав рабочей смеси соответствовал режиму работы двигателя в системе впрыска со стороны верхней части плунжера, в распределитель подводится по каналу топливо с управляющим давлением.

Если давление большое, сопротивление перемещению плунжера увеличивается — смесь обедняется. В противном случае сопротивление перемещению плунжера уменьшается — смесь обогащается. При резком открытии дроссельной заслонки обогащение смеси обеспечивается моментальной реакцией напорного диска.

Смазочная система

Смазочная система служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей двигателя, частичного отвода теплоты и продуктов изнашивания. Масло, поступающее к трущимся поверхностям, уменьшает потери на трение и износ деталей, охлаждает трущиеся поверхности и очищает их от

продуктов изнашивания. Автомобильные двигатели имеют комбинированную смазочную систему, в которой масло к трущимся поверхностям одних деталей подается под давлением от насоса, а к другим — путем разбрызгивания и самотеком. Под давлением смазываются наиболее нагруженные детали: коренные и шатунные шейки коленчатого вала, коренные шейки распределительного вала, подшипники коромысел, поршневые пальцы. Разбрызгиванием смазываются такие детали, как клапанный механизм, зубчатые колеса газораспределения, «зеркало» цилиндров.

Самотеком смазываются штанги, толкатели, кулачки распределительного вала и др. Смазочная система включает в себя масляный насос, резервуар для масла (поддон картера), маслоприемник с сетчатым фильтром первичной очистки масла, масляные фильтры, масляные каналы и маслопроводы, масляный радиатор, редукционный и перепускные клапаны, маслозаливную горловину с крышкой, приборы контроля уровня и давления масла, приборы вентиляции картера. При работе двигателя масло засасывается из поддона картера насосом через маслоприемник и подается в фильтр. Фильтр, через который проходит все масло, поступающее в главную магистраль, называется последовательно включенным или полнопоточным. Если проходит только часть масла (10—15 %), фильтр называется неполнопоточным. Из фильтра масло поступает в масляную магистраль, выполненную в

виде продольного канала в картере двигателя. Максимальное давление масла, создаваемое насосом, ограничивается редукционным клапаном. Из главной магистрали масло под давлением по каналам поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала и в полую ось коромысел. От коренных подшипников по каналам в шейках и щеках масло поступает к шатунным подшипникам коленчатого вала. В двигателях марки «ЯМЗ» по каналу в шатуне масло подается под давлением для смазывания поршневого пальца. Вытекающее через зазоры в подшипниках коромысел масло разбрызгивается движущимися деталями, стекая по штангам, смазывает их

наконечники, толкатели и кулачки распределительного вала. В картере масло в виде тумана оседает на стенки цилиндров. У некоторых двигателей в нижней головке шатуна имеется отверстие, через которое при его совпадении с каналом в шатунной шейке масло выбрасывается в наиболее нагруженную часть стенки цилиндра.

Давление масла контролируется электрическим манометром, датчик которого установлен в главной масляной магистрали, а указатель — на щитке приборов. Давление масла в карбюраторных двигателях 0,05—0,4 МПа, в дизелях 0,1—0,6 МПа. Для охлаждения масла некоторые двигатели снабжены радиатором. Охлажденное масло сливается в поддон картера.

Различают односекционные и двухсекционные насосы. Вторая секция подает масло в радиатор для охлаждения. Масляный насос состоит из корпуса, в котором размещены зубчатые колеса (зазор между торцами зубьев зубчатых колес и стенками корпуса делается минимальным); вала привода, на котором крепится посредством шпонки ведущее зубчатое колесо; крышки; редукционного клапана; пробки. Ведомое зубчатое колесо свободно вращается на оси. Масло транспортируется во впадинах между зубьями зубчатых колес и выдавливается в нагнетательный канал по мере того, как зубья входят в зацепление. Редукционный клапан предохраняет систему маслоподачи от чрезмерных давлений, возникающих при пуске холодного двигателя, когда вязкость масла велика. Редукционный клапан находится в канале, соединяющем полости нагнетания и всасывания. Канал перекрывается шариком или поршнем, поджимаемым пружиной. С помощью пробки регулируют сжатие пружины, а следовательно, и давление в масляной магистрали. При повышении давления поршень отходит от седла, и масло проходит из полости нагнетания в полость всасывания. Маслоприемники служат для забора масла из поддона картера и, как правило, являются первичным фильтром его очистки. Фильтрующая сетка удерживается в корпусе пружиной. На корпусе имеются ребра, в которые кромкой упирается сетка, образуя щели между нею и корпусом. При засорении фильтрующая сетка прогибается, и масло поступает в насос через щели. Крепление фильтрующей сетки может быть и другим.

Масляные фильтры (рис. 39) служат для очистки масла от механических примесей (продуктов изнашивания трущихся деталей, нагара и т. п.). Масляные фильтры в зависимости от принципа действия разделяют на щелевые и центробежные. В щелевых фильтрах размеры задерживающихся частиц определяются величиной отверстий (щелей), через которые проходит масло. В центробежных фильтрах твердые частицы удаляются из масла под действием центробежных сил. В зависимости от размеров задерживаемых частиц фильтры делятся на фильтры грубой (частицы до 40 мкм) и тонкой

(частицы до 1—2 мкм) очистки. Фильтры тонкой очистки имеют большое сопротивление и включаются параллельно. Через них проходит около 10 % масла. В настоящее время широко используются полнопоточные фильтры тонкой очистки с большой фильтрующей поверхностью. Такие фильтры иногда снабжают секцией грубой очистки. Фильтры тонкой очистки, включенные в магистраль последовательно, обязательно имеют перепускной клапан. Щелевой фильтр состоит из корпуса, сливной трубки, картонного фильтрующего элемента, пружины и крышки, которая болтом крепится к корпусу. Масло, нагнетаемое насосом, по маслопроводу подводится к фильтру, просачивается через микропоры картонного фильтрующего элемента, проходит через отверстия внутрь сливной трубки и по каналу поступает в блок цилиндров. Центробежные масляные фильтры (центрифуги) с реактивным приводом, как правило, являются фильтрами тонкой очистки. Они включаются в смазочную систему последовательно и состоят из корпуса, неподвижной полой оси, на которой расположен вращающийся ротор с колпаком, колпака фильтра. В двух приливах днища ротора ввернуты противоположно направленные жиклеры. Масло под давлением подводится к фильтру через полую ось, и полость ротора заполняется. Затем масло попадает в трубки и вытекает с большой скоростью через жиклеры в полость корпуса и сливается в поддон картера. Создаваемая вытекающим из жиклеров маслом реактивная тангенциально направленная сила заставляет ротор вместе с колпаком вращаться с частотой вращения 6000—8000 мин-1 При вращении вместе с колпаком масла тяжелые механические частицы отбрасываются центробежными силами к внутренней стенке колпака ротора, образуя на ней плотный осадок, а из жиклеров вытекает очищенное масло. Если центрифуга применяется в качестве полнопоточного фильтра тонкой очистки, то часть масла (10—20 %) используется на реактивный привод, а остальное под давлением поступает в главную масляную магистраль. В современных центрифугах используется не только реактивный привод, но и принцип гидравлической турбины. В этом случае масло, поступающее в ротор центрифуги, под давлением направляется на лопатки

установленной в нем турбины и раскручивает их. Поэтому исключается потеря масла на реактивный привод, и все количество масла, поданное насосом и прошедшее очистку, поступает к трущимся поверхностям деталей. Масляный радиатор. Необходимую температуру масла (80—110 °С) поддерживают с помощью двух систем — охлаждения и смазочной, работа которых тесно связана между собой. Масляные радиаторы (рис. 40) по конструкции аналогичны трубчато-пластинчатым радиаторам системы охлаждения или выполнены из оребренных трубок. Через радиатор масло прокачивается либо самостоятельным масляным насосом (секцией), либо отбирается из главной магистрали, питаемой основным насосом через жиклер. Секцию насоса, подающего масло в радиатор, снабжают перепускным клапаном, отрегулированным на избыточное давление (0,12 МПа). Если радиатор питается от общего насоса, то в смазочную систему вводят предохранительный клапан, который отключает радиатор при понижении давления в системе до 0,1 МПа.

Вентиляция картера

В процессе работы двигателя в его картер прорываются газы, состоящие из горючей смеси и продуктов полного и частичного сгорания смеси. Количество картерных газов увеличивается по мере износа поршней, поршневых колец и цилиндров. В газах содержатся загрязняющие масло- сернистые соединения и пары воды, что ухудшает качество масла, оказывает коррозирующее действие на подшипники. Весьма нежелательно проникновение картерных газов в кузов или кабину автомобиля, так как эти газы токсичны. Вентиляция картера двигателя (рис. 41) позволяет уменьшить вредное влияние картерных газов. Вентиляция картера может быть выполнена с отводом газов наружу — открытая система или в систему питания двигателя — закрытая система, для дожигания их в цилиндрах. При открытой системе вентиляции картера двигателя устанавливается эжекционная трубка, конец которой имеет косой срез (направлен противоположно движению автомобиля). При закрытой системе вентиляции пространство картера соединяется с впускным трубопроводом. Газы отводятся через маслоуловитель и перепускной клапан во впускной трубопровод. Свежий воздух поступает в

картер через фильтр маслозаливной горловины. Во время работы двигателя на режиме холостого хода разрежение во впускном трубопроводе сильно возрастает, что приводит к нарушению состава горючей смеси и неустойчивой работе двигателя. Для предотвращения этого устанавливается перепускной клапан.

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя, чтобы он не перегревался и не переохлаждался.

Требования к системе охлаждения:

• автоматическое поддержание оптимального теплового режима в двигателе, независимого от режима работы и внешних условий;

• быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры;

• длительное сохранение теплоты после остановки двигателя;

• малые энергетические затраты, связанные с приводом агрегатов системы охлаждения.

Сгорание топливовоздушной смеси сопровождается выделением значительного количества теплоты. Если двигатель не охлаждать или охлаждать недостаточно, то его детали могут нагреться до высокой температуры, а это уменьшает их прочность и наполнение цилиндров, ухудшает условия

работы смазочной системы вследствие снижения вязкости перегретого масла, ускоряет срабатывание присадок к маслам и увеличивает количество отложений и нагара на деталях. Переохлаждение двигателя сопровождается ростом механических потерь из-за повышения вязкости масла, ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, следствием чего является повышенный расход топлива. Конденсация паров воды в картерной полости холодного двигателя и на стенках цилиндров интенсифицирует коррозионный износ. В отработавших газах повышается содержание углеводородов несгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соединений. Принудительный отвод теплоты от деталей двигателя осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.