Презентация к уроку 30 по дисциплине СД 10 «Электрооборудование и электронные системы управления автомобилями» Автор - Бондаренко В.А. преподаватель спецдисциплин. - презентация

1 Презентация к уроку 30 по дисциплине СД 10 «Электрооборудование и электронные системы управления автомобилями» Автор - Бондаренко В.А. преподаватель спецдисциплин ГАПОУ «Орский машиностроительный колледж»

2 План урока 1 История особенности непосредственного впрыска 2 Конструктивные особенности двигателя 3 Режимы работы двигателя 4 Система впускных заслонок 5 Рециркуляция отработанных газов

3 1 История и особенности непосредственного впрыска Первые системы впрыска бензина непосредственно в цилиндры двигателя появились еще в первой половине ХХ в. и использовались на авиационных двигателях. Попытки применения непосредственного впрыска в бензиновых двигателях автомобилей были прекращены в 40-е годы ХХ в., потому что такие двигатели получались дорогостоящими, неэкономичными и сильно дымили на режимах большой мощности. Впрыскивание бензина непосредственно в цилиндры связано с определенными трудностями. Форсунки для непосредственного впрыска бензина работают в более сложных условиях, чем те, что установлены во впускном трубопроводе..

4 1 История особенности непосредственного впрыска Головка блока, в которую должны устанавливаться такие форсунки, получается более сложной и дорогой. Время, отводимое на процесс смесеобразования при непосредственном впрыске, существенно уменьшается, а значит, для хорошего смесеобразования необходимо подавать бензин под большим давлением. Со всеми этими трудностями удалось справиться специалистам компании Mitsubishi, которая впервые применила систему непосредственного впрыска бензина на автомобильных двигателях. Первый серийный автомобиль Mitsubishi Galant с двигателем 1,8 GDI (Gasoline Direct Injection непосредственный впрыск бензина) появился в 1996 г.компании MitsubishiMitsubishi Galant

5 1 История особенности непосредственного впрыска Преимущества системы непосредственного впрыска заключаются в основном в улучшении топливной экономичности, а также и некоторого повышения мощности. Первое объясняется способностью двигателя с системой непосредственного впрыска работать на очень бедных смесях. Повышение мощности обусловлено в основном тем, что организация процесса подачи топлива в цилиндры двигателя позволяет повысить степень сжатия до 12,5 (в обычных двигателях, работающих на бензине, редко удается установить степень сжатия свыше 10 из-за наступления детонации).степень сжатия детонации Первостепенной целью разработки новых двигателей является снижение расхода топлива и уменьшение выброса вредных веществ. При этом должны быть получены следующие результаты: снижение благодаря экономии топлива затрат на эксплуатацию автомобиля и получение поощрительных налоговых льгот для автомобилей с низкими выбросами вредных веществ снижение загрязнения среды обитания вредными веществами экономия сырьевых ресурсов

6 2 Конструктивные особенности двигателя 1 Пленочный измеритель массового расхода воздуха с датчиком температуры воздуха на впуске для более точного определения нагрузки двигателя 2 Датчик давления во впускном трубопроводе для расчета количества перепускаемых отработавших газов 3 Система заслонок во впускных каналах для целенаправленного управления потоками воздуха на входе в цилиндры двигателя 4 Электромагнитный клапан системы рециркуляции отработавших газов с увеличенными проходными сечениями для перепуска большего количества газов 5 Датчик давления для регулирования разрежения в магистрали к вакуумному усилителю тормозного привода 6 Блок управления дроссельной заслонкой 7 Клапан продувки адсорбера 8 Блок управления системой Motronic

7 2 Конструктивные особенности двигателя В контур низкого давления входят: 1. топливный бак 2. топливный электронасос 3. топливный фильтр 4. клапан перепуска топлива 5. регулятор давления топлива В контур высокого давления входят: 6. топливный насос высокого давления 7. трубопровода высокого давления 8. распределительный трубопровод 9. датчик давления топлива 10. клапан регулятора давления 11. форсунки высокого давления

8 2 Конструктивные особенности двигателя Топливная система Топливная система разделена на контуры высокого и низкого давления. Часть топлива подводится в цилиндры через систему улавливания паров бензина. Контур низкого давления Контур низкого давления охватывает часть топливной системы от расположенного в баке электронасоса до насоса высокого давления. Давление топлива в этом контуре обычно равно 3 бар и только при пуске горячего двигателя может быть повышено до 5,8 бар. Контур высокого давления Контур высокого давления начинается с топливного насоса высокого давления, который подает топливо в распределительный трубопровод. На распределительном трубопроводе установлен датчик давления топлива, сигналы которого используются для поддержания давления в диапазоне от 50 до 100 бар посредством клапана регулятора. Впрыск топлива в цилиндры осуществляется через форсунки высокого давления.

9 2 Конструктивные особенности двигателя Форсунка двигателя GDI может работать в двух режимах, обеспечивая мощный (а) или компактный (б) факел распыленного бензина. В двигателе GDI топливный насос обеспечивает давление 5 МПа. Электромагнитная форсунка, установленная в головке блока цилиндров, впрыскивает бензин непосредственно в цилиндр двигателя и может работать в двух режимах. В зависимости от подаваемого электрического сигнала она может впрыскивать топливо или мощным коническим факелом, или компактной струей. Поршень двигателя с непосредственным впрыском бензина имеет специальную форму (процесс сгорания над поршнем) Днище поршня имеет специальную форму в виде сферической выемки. Такая форма позволяет закрутить поступающий воздух, направить впрыскиваемое топливо к свече зажигания, установленной по центру камеры сгорания. Впускной трубопровод расположен не сбоку, а вертикально сверху. Он не имеет резких изгибов, и поэтому воздух поступает с высокой скоростью.

10 3 Режимы работы двигателя В работе двигателя с системой непосредственного впрыска можно выделить три различных режима: 1) режим работы на сверх бедных смесях; 2) режим работы на стехиометрической смеси; 3) режим резких ускорений с малых оборотов; Первый режим используется в том случае, когда автомобиль движется без резких ускорений со скоростью порядка 100–120 км/ч. На этом режиме используется очень бедная горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха более 2,7. В обычных условиях такая смесь не может воспламениться от искры, поэтому форсунка впрыскивает топливо компактным факелом в конце такта сжатия (как в дизеле). Сферическая выемка в поршне направляет струю топлива к электродам свечи зажигания, где высокая концентрация паров бензина обеспечивает возможность воспламенения смеси.

11 3 Режимы работы двигателя Второй режим используется при движении автомобиля с высокой скоростью и при резких ускорениях, когда необходимо получить высокую мощность. Такой режим движения требует стехиометрического состава смеси. Смесь такого состава легко воспламеняется, но у двигателя GDI повышена степень сжатия, и для того чтобы не наступала детонация, форсунка впрыскивает топливо мощным факелом. Мелко распыленное топливо заполняет цилиндр и, испаряясь, охлаждает поверхности цилиндра, снижая вероятность появления детонации. Третий режим необходим для получения большого крутящего момента при резком нажатии педали «газа», когда двигатель работает на малых оборотах. Этот режим работы двигателя отличается тем, что в течение одного цикла форсунка срабатывает два раза. Во время такта впуска в цилиндр для его охлаждения мощным факелом впрыскивается сверх бедная смесь (α=1,41). В конце такта сжатия форсунка еще раз впрыскивает топливо, но компактным факелом. При этом смесь в цилиндре обогащается и детонация не наступает.

12 3 Режимы работы двигателя По сравнению с обычным двигателем с системой питания с распределенным впрыском бензина, двигатель с системой GDI примерно на 10 % экономичнее и выбрасывает в атмосферу на 20 % меньше углекислого газа. Повышение мощности двигателя доходит до 10 %. Однако, как показала эксплуатация автомобилей с двигателями такого типа, они очень чувствительны к содержанию серы в бензине. Оригинальный процесс непосредственного впрыска бензина разработала компания Orbital. В этом процессе в цилиндры двигателя впрыскивается бензин, заранее смешанный с воздухом с помощью специальной форсунки. Форсунка компании Orbital состоит из двух жиклеров, топливного и воздушного. Работа форсунки Orbital Воздух к воздушным жиклерам поступает в сжатом виде от специального компрессора при давлении 0,65 МПа. Давление топлива составляет 0,8 МПа. Сначала срабатывает топливный жиклер, а затем в нужный момент и воздушный, поэтому в цилиндр, мощным факелом впрыскивается топливно-воздушная смесь в виде аэрозоля.

13 4 Система впускных заслонок Впускные заслонки и их привод расположены в во впускном коллекторе. Заслонки служат для управления потоками воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, в зависимости от режимов работы двигателя

14 4 Система впускных заслонок Работа двигателя с закрытыми впускными заслонками При работе двигателя на послойных и бедных гомогенных смесях, а также на некоторых режимах с использованием гомогенных смесей стехиометрического состава заслонки перекрывают нижние части впускных каналов, расположенных в головке цилиндров. При этом воздух проходит в цилиндры только через верхние части впускных каналов. Форма верхней части впускного канала подобрана таким образом, чтобы впускаемый в цилиндр воздух закручивался на входе в него. Помимо этого повышенная скорость проходящего через зауженный канал воздуха способствует смесеобразованию. Работа двигателя с открытыми впускными заслонками При работе двигателя на режимах с высокой нагрузкой и при высоких частотах вращения воздушные заслонки открыта и воздух проходит в цилиндры через обе части впускных каналов. Большое сечение впускного канала обеспечивает наполнение цилиндра, необходимое для получения высокой мощности и крутящего момента

15 5 Рециркуляция отработанных газов Датчик давления во впускном трубопроводе реагирует на это изменением напряжения на его выходе, которое передается на вход блока управления двигателем. По величине этого сигнала определяется суммарное количество воздуха и отработавших газов, поступающих в цилиндры двигателя. Количество перепускаемых отработавших газов определяется вычитанием количества свежего воздуха из суммарной величины. Преимуществом такого метода определения количества перепускаемых отработавших газов является возможность увеличения их доли в рабочей смеси и приближения к границе воспламеняемости смеси. Последствия при отсутствии сигнала датчика давления во впускном трубопроводе. При выходе датчика давления во впускном трубопроводе из строя блок управления определяет количество перепускаемых газов расчетным путем и снижает перепуск против значений, соответствующих многопараметровой характеристике. Блок управления двигателем определяет с помощью измерителя расхода поступающую в цилиндры массу воздуха и рассчитывает соответствующее ее величине давление во впускном трубопроводе. При рециркуляции отработавших газов их масса добавляется к массе свежего воздуха и соответственно повышается давление во впускном трубопроводе.