Курсовая работа (т): Аналіз карбюраторного двигуна ВАЗ-2101

Можливий ефект збільшення потужності при умові оптимізації об'єму ресивера може досягати 5%. Більшість сучасних двигунів з розподіленим впорскуванням бензину мають впускні системи з попередньо налагодженими параметрами та характеристиками.

Рис. 2.6 Вплив об'єму ресивера на коефіцієнт наповнення при постійній довжині впускних трубопроводів

Застосовані на автомобілях двигуни призначені для експлуатації в самих різних умовах із використанням різних марок палив. При використанні бензину з октановим числом меншим ніж розрахункове, з'являються детонаційні процеси, що призводять до втрати потужності, або, за наявності наслідків детонації, взагалі роблять неможливою нормальну роботу двигуна. Іншим прикладом може служити робота двигуна при низькому барометричному тиску (на великій висоті в горах), коли його потужність значно знижується по причині зменшення відсоткової кількості кисню у повітрі та виникнення надлишкового збагачення суміші. Ці негативні умови більш точно враховуються при приготуванні ППС за допомогою електронних систем впорскування бензину.

Проте, найбільшою мірою переваги ЕРСВБ виявляються в поліпшенні екологічних показників двигуна і автомобіля в цілому. Наприклад, задоволення вимог стандартів США на токсичність автомобілів виявилося можливим тільки за допомогою використання систем з трикомпонентними каталітичними нейтралізаторами, які вимагають надзвичайно точного дозування суміші з урахуванням показників λ-зонда, який оцінює кількісний вміст кисню у відпрацьованих газах. Таке управління сумішоутворення неможливе без використання засобів електроніки, що головним чином і зумовило інтенсивне використання ЕРСВБ.

В цілому, показники двигунів залежать від значного числа різноманітних факторів, урахування яких не може бути повною мірою забезпечене традиційними механічними, гідравлічними і пневматичними регуляторами, а вимагають застосування сучасних електронних систем. За допомогою цих систем можливо готувати ППС відповідну особливостям режимів роботи двигуна, зміни його умов експлуатації з метою отримання найкращих енергетичних, паливо-економічних та екологічних показників.

2.3    Вибір типу системи впорскування бензину для подальшої заміни карбюраторної системи живлення в умовах експлуатації

При виборі типу системи впорскування бензину для подальшої заміни карбюраторної системи живлення в умовах експлуатації, необхідно враховувати відповідність вартості переобладнання та очікуваного поліпшення динамічних, паливо-економічних та екологічних властивостей автомобіля. Застосування найсучасніших систем впорскування бензину дозволить досягнути рівня токсичності переобладнаного автомобіля близько до існуючих міжнародних стандартів. Між тим, таке переобладнання в умовах експлуатації в зв'язку з досить великою вартістю додаткових датчиків та необхідністю застосування каталізаторів не дозволить відшкодувати втрати від заміни системи живлення до закінчення терміну експлуатації автомобіля. Тому, для заміни карбюратора в умовах експлуатації була обрана більш простіша електронна система розподіленого одночасного впорскування бензину L-Jetronic, яка налічує у собі мінімальну кількість додаткових пристроїв (рис. 2.7).

Рис. 2.7 Схема системи впорскування палива «L-Jetronic»

- паливний бак; 2 - паливний насос; 3 - фільтр тонкої очистки палива; 4 - регулятор тиску палива у системі; 5 - розподільна магістраль; 6 - пускова форсунка; 7 - блок циліндрів двигуна; 8 - форсунка впорску; 9 - датчик температури охолоджуючої рідини; 10 - ЕБУ; 11 - блок реле; 12 - датчик-розподільник запалювання; 13 - вимикач положення дросельної заслінки; 14 - висотний коректор; 15 - витратомір повітря; 16 - підвід повітря; 17 - термореле; 18 - гвинт якості суміші на холостому ході; 19 - клапан додаткового повітря; 20 - гвинт кількості суміші на холостому ході; 21 - вимикач запалювання; 22 - підвід розрідження до регулятора тиску палива у системі.

Для ініціації роботи вказаної системи впорскування достатньо підключення відповідних контактів блоку управління до мережі електроживлення автомобіля (12В) та переривача-розподільника (рис. 2.8). Підключення окремих елементів ЕРСВБ здійснюється стандартним джгутом електродротів.

Зручність підключення до бортової електромережі автомобіля та наявність малої кількості додаткових датчиків дозволяє здійснювати заміну карбюраторної системи живлення ЕРСВБ L-Jetronic в умовах експлуатації без заміни основних вузлів та механізмів двигуна.

бензиновий двигун карбюраторний впорскування

2.4    Вибір і обґрунтування типу їздового циклу для проведення теоретичних досліджень

Найбільш об'єктивні дані про показники роботи автомобіля можна отримати заміром його показників при русі за їздовими циклами. Їздові цикли містять усталені та перехідні режими у широкому діапазоні роботи двигуна автомобіля, що дає можливість досить точно та повно визначити велику кількість його вихідних параметрів. На сьогодні відомо багато різновидів їздових циклів. Всі вони були отримані в результаті вивчення режимів руху автомобілів в конкретних містах з урахуванням умов експлуатації, типу транспортного засобу та багатьох інших факторів.

У країнах Європи випробування КТЗ згідно з Директивою 70/220/ЕЕС та R-15 здійснюється на стенді з біговими барабанами при умовному русі КТЗ за європейським міським їздовим циклом (рис. 2.8).

Рис. 2.8 Європейський міський їздовий цикл

Цей цикл був визначений за результатами замірів режимів руху легкових автомобілів у великих містах та умовно позначений як ЕСЕ R-15 або ЕСЕ і введений Правилами ЄЕК ООН №15 в 1970 році, коли було започатковано нормування викидів ШР легковими автотранспортними засобами. Він включає чотири елементарних міських їздових цикла UDC. Довжина умовного шляху циклу 4052 м, час виконання 780 с, максимальна швидкість КТЗ 50 км/год.

Перед випробуванням КТЗ витримують (кондиціонують) не менше ніж 6 годин у спеціальному боксі при температурі 25±5°С Після цього запускають двигун, який протягом 40с повинен працювати при мінімальній частоті обертання холостого ходу. З урахуванням попередньої роботи двигуна в режимі холостого ходу та послідовного виконання чотирьох елементарних циклів, загальна тривалість виконання Європейського міського їздового циклу становить 820с, а середня умовна швидкість - 18,7 км/год.

В останній час для випробування легкових автомобілів на токсичність застосовують модернізований їздовий цикл (рис. 2.9).

Рис. 2.9 Модернізований Європейський міський їздовий цикл

Цій цикл включає чотири звичайних набори міських режимів та додатковий набір режимів EUDC, який імітує рух автомобіля за містом. При цьому загальний час виконання циклу ЕСЕ R-15 + EUDC складає 1220 с (з урахуванням початкових 40 с роботи двигуна в режимі холостого ходу), довжина умовного шляху руху автомобіля - 11,007 км, середня швидкість руху - 33,6 км/год., максимальна швидкість руху - 120 км/год. або для автомобіля з двигуном невеликої потужності - 90 км/год. (позначено пунктиром).

Більш складний їздовий цикл для випробування легкових автомобілів використовується в США (рис. 2.10), в ньому практично немає усталених режимів руху. Довжина умовного шляху в такому циклі - 17,8 км, час його виконання - 1877 с, максимальна швидкість руху - 91,2 км/год., середня швидкість руху - 34,1 км/год.

В Японії випробування автомобілів з можливою кількістю пасажирів менше 10 і масою менше 2,5 т проводяться за двома їздовими циклами: холодні випробування за 11 режимним циклом без попереднього прогріву двигуна (рис. 2.11), та з попереднім прогрівом двигуна за 10-15 режимним циклом (рис. 2.12).

Рис. 2.10 Міський федеральний їздовий цикл США

Кожна фаза циклу триває 120 с що відповідає дистанції 1021 м, середня швидкість руху становить 30,6 км/год.

Рис. 2.11 Одинадцятирежимний їздовий цикл (Японія)

Довжина 10-15 режимного циклу - 4,16 км, час виконання - 660 с, максимальна швидкість руху - 70 км/год, середня швидкість руху - 22,7 км/год.

Рис. 2.12 10-15 режимний їздовий цикл (Японія)

У країнах колишнього СРСР з 1 січня 1992 року для всіх колісних транспортних засобів, за винятком позашляхових, було введено ГОСТ 20306-90 "Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний", який діє на території України до останнього часу та співпадає з Правилами №15 ЄЕК ООН (частина 1.4). Він обумовлює шість їздових циклів:

1. Магістральний цикл на дорозі для автомобілів повною масою до 3,5 т, автобусів далекого сполучення.

2. Магістральний цикл на дорозі для вантажних автомобілів та автопоїздів повною масою більше 3,5 т, та міжміських автобусів.

3.      Міський цикл на дорозі для КТЗ повною масою до 3,5 т.

.        Міський цикл на дорозі для КТЗ повною масою більше 3,5 т, крім міських автобусів.

.        Міський цикл на дорозі для міських автобусів.

.        Міський цикл на стенді для КТЗ повною масою до 3,5 т.

Для проведення теоретичних досліджень впливу типу систем живлення бензинового двигуна на паливну економічність та екологічні показники автомобіля необхідно вибрати їздовий цикл, режими якого найбільш достовірно відтворюють рух автомобіля в умовах експлуатації та який можливо відтворити при експериментальних випробуваннях на моделюючому роликовому стенді.

Існує кінцеве число дискретних режимів руху автомобіля - еквівалентних за витратою палива та рівнем ШВ роботи двигуна при русі автомобіля за їздовим циклом. Відзначимо, що збільшення кількості опорних режимів призводить до покращення достовірності показників руху автомобіля за режимами їздового циклу: з 13% при 9-ти базових точках до 3% при 14-ти. Сукупність режимів узагальненого їздового циклу, які відображають найбільш вірогідні режими руху в умовах великого міста, були замінені десятьма усталеними режимами, на яких рекомендовано діагностування двигунів автомобілів. Зважаючи на те, що питання зниження забруднення навколишнього середовища ШВ автомобілів має першочергове значення для міст та населених пунктів, доцільно вибрати для дослідження показників роботи автомобіля режим міського їздового циклу. Враховуючи те, що дорожній рух в містах носить циклічний характер, для оцінки та порівняння показників автомобіля ВАЗ-2101 з різними типами системи живлення, який є основним об’єктом розрахункових і експериментальних досліджень, був обраний Європейський міський їздовий цикл, який виконується згідно ГОСТ 20306-90 [74] на стенді для дорожніх транспортних засобів повною масою до 3,5 т.

Рис. 2.13 Фрагмент елементарного Європейського міського їздового циклу згідно ГОСТ 20306-90

Фрагмент елементарного міського їздового циклу тривалістю 195 с, довжиною умовного шляху 1013 м і максимальною швидкістю руху - 50 км/год. показано на рис. 2.13, характеристики режимів наведено в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Режими Європейського міського їздового циклу згідно ГОСТ 20306-90

Н - важіль коробки передач в нейтральному положенні з виключеним зчепленням; К1 - включена перша передача, зчеплення виключено; К2 - включена друга передача, зчеплення виключено; К3 - включена третя передача, зчеплення виключено.

Європейський міський їздовий цикл виконується при умовному русі автомобіля, встановленого на динамометричний стенд з біговими барабанами, відрегульований таким чином, щоб імітувати опір поступальному руху автомобіля на дорозі при постійних швидкостях. У цьому випадку, опір поступального руху автомобіля в математичній моделі розраховувався для умовних швидкостей автомобіля згідно відомих в теорії руху автомобіля залежностей. Європейський міський їздовий цикл включає також неусталені режими руху автомобіля і, відповідно, двигуна. Це враховується в моделі відповідними змінами опору руху автомобіля і особливостями роботи автомобільного двигуна в неусталених режимах.

Європейський міський їздовий цикл ЕСЕ R-15 повністю відтворює експлуатаційні умови: робота двигуна автомобіля в режимі мінімальної частоти обертання активного холостого ходу (імітація очікування зеленого світла світлофора на перехресті), рушання автомобіля з місця та розгін до певної швидкості, рух з усталеною швидкістю на певній ділянці, перемикання передач з нижчої на вищу або в зворотному напрямку, розгін автомобіля від однієї швидкості до іншої, гальмування двигуном з однієї швидкості до іншої або до повної зупинки, службове гальмування КТЗ до повної зупинки з використанням робочої гальмової системи.

За класом, категорією автомобіля ВАЗ-2101, кількістю та характером режимів руху, порядком їх зміни, Європейський міський їздовий цикл відповідає поставленій меті при дослідженні зміни витрати палива та екологічних показників автомобіля з карбюраторною системою живлення та після заміни її електронною розподіленою системою впорскування бензину в умовах експлуатації.

В загальному вигляді система електронного впорскування це комплекс зовнішніх датчиків, виконавчих пристроїв та ЕБУ. Тому ближче розглянемо датчики які ми застосовуємо у нашій системі впорскування.

Електрична схема системи впорскування

1- роз`єм ЕБУ; 2 - котушка запалювання; 3 - вимикач положення дросельної заслінки; 4 - пускова форсунка; 5 - реле пуску холодного двигуна; 6 - термореле; 7 - витратомір повітря; 8 - датчик температури повітря що надходить; 9 - блок реле; 10 - паливний насос; 11 - АКБ; 12 - датчик температури охолоджуючої рідини; 13-18 - робочі форсунки; 19 - додаткові резистори; 20 - головна точка з`єднання з масою.

Щоб не отримати травм та не вивести з ладу вузли системи при обслуговування та ремонті варто дотримуватись кількох правил:

    не підключати напругу 12В до робочих форсунок так як вони розраховані на напругу у 3В;

-        не допускати роботу двигуна при погано закріплених виводах АКБ;

         не від`єднувати проводи від виводів АКБ при працюючому двигуні;