IIB-8b

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn

specjalność: pojazdy samochodowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Temat ćwiczenia: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI

- układy wtryskowe

Numer ćwiczenia: IIB – 8b

Laboratorium z przedmiotu:

LABORATORIUM POJAZDÓW

Kod:

Białystok 2006

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

SPIS TREŚCI

CEL

ZAKRES

ĆWICZENIA.......................................................................................................................3

WPROWADZENIE .....................................................................................................................................3

METODYKA

POMIARÓW ..........................................................................................................................5

3.1

Sprawdzenie wiedzy ogólnej..............................................................................................................5

3.2

Zapoznanie się z budową stanowiska................................................................................................5

3.3

Przebieg pomiarów ............................................................................................................................8

WYMAGANIA

BHP .....................................................................................................................................8

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIA...............................................................................................................8

LITERATURA .............................................................................................................................................9

PROTOKÓŁ

POMIAROWY ........................................................................................................................9

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

CEL

ZAKRES

ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest zapoznanie z budową i działaniem wtryskiwaczy silników z zapłonem
iskrowym.
Ćwiczenie obejmuje sprawdzenie stanu wtryskiwaczy i sporządzenie charakterystyk wtryskiwaczy.

WPROWADZENIE

     Elektrycznie sterowane wtryskiwacze pod ciśnieniem wtryskują paliwo do przewodów dolotowych poszcze-
gólnych cylindrów silnika. UmoŜliwia to dokładne dopasowanie dawki paliwa do zapotrzebowania silnika. Wy-
znaczenie  dawki  wtrysku  jest  końcowym  etapem  działania  elektronicznego  sterownika,  który  oblicza  ją  na
podstawie sygnałów otrzymywanych od czujników systemu sterowania silnika.

     Elektromagnetyczny wtryskiwacz paliwa (rys. 1) składa się z następujących głównych części:

−

obudowy (9) z gniazdem złącza elektrycznego (8) i króćcem dopływu paliwa (1).

−

cewki elektromagnetycznej (4),

−

ruchomej iglicy rozpylacza (6) z kotwicą magnetyczną i kulką uszczelniająca.

−

gniazda iglicy (10) z płytką rozpylacza (7),spręŜyny (5).

     W celu zapewnienia bezawaryjnego działania części wtryskiwacza
doprowadzające  paliwo  są  wykonane  ze  stali  odpornej  na  korozję.
Filtr siatkowy (3) w króćcu  dopływu paliwa chroni wtryskiwacz przed
zanieczyszczeniami.
     Gdy  w  elektromagnetycznej  cewce  wtryskiwacza  nie  płynie  prąd,
wówczas spręŜyna oraz siła wynikająca z ciśnienia paliwa dociskają
kulkę  zaworu  iglicowego  do  gniazda.  W  tym  stanie  obwód  zasilania
paliwem jest odcięty od przewodu dolotowego. Gdy w cewce wtryski-
wacza płynie prąd, wówczas powstaje pole elektromagnetyczne, któ-
re  podnosi  iglice  rozpylacza.  Kulka  unosi  się  w  gnieździe  zaworu  i
następuje  wtrysk  paliwa.  Po  wyłączeniu  prądu  wzbudzenia  zawór
iglicowy znów zostaje zamknięty siłą spręŜyny.
     Rozpylenie paliwa umoŜliwia płytka rozpylacza o jednym lub wielu
otworkach. Wytłoczone otworki zapewniają długotrwałą niezmienność
wtryskiwanej  dawki  paliwa.  Płytka  rozpylacza  jest  niewraŜliwa  na
przywieranie nagaru i osadów z paliwa. Kształt strumienia wtryskiwa-
nego  paliwa  zaleŜy  od  liczby  i  usytuowania  otworków  rozpylacza.
Dobrą  szczelność  zaworu  w  gnieździe  gwarantuje  sposób  uszczel-
nienia  stoŜek-kulka.  Wtryskiwacz  paliwa  jest  wciśnięty  w  specjalny
otwór  w  przewodzie  dolotowym,  a  dolny  pierścień  uszczelniający
zapewnia szczelność połączenia.

Wtryskiwana w jednostce czasu, dawka paliwa jest określona:

−

ciśnieniem paliwa w obwodzie zasilania,

−

ciśnieniem powietrza w przewodzie dolotowym,

−

kształtem strumienia wtryskiwanego paliwa.

Efekty wytwarzania strumienia wtryskiwanego paliwa, tzn. kształt strumienia, kąt rozwarcia i wielkość kropli,
bezpośrednio wpływają na jakość mieszanki palnej. Rozmaite kształty przewodów dolotowych i głowic cylin-
drów wymagają róŜnych sposobów ukształtowania strumienia paliwa. Do odpowiednich wymagań dopasowuje
się róŜne sposoby wytwarzania strumienia. Na rysunku 2 przedstawiono najwaŜniejsze postaci.

Rys.  1.  Budowa  elektromagnetycznego
wtryskiwacza  EV6:1  -  króciec  dopływu  pali-
wa,  2  -  pierścień  uszczelniający,  3  -  filtr
siatkowy, 4 - cewka,5 - spręŜyna, 6 - iglica z
kotwicą magnetyczną i kulką uszczelniającą,
7  -  płytka  iglicy  rozpylacza,  8  -  złącze  elek-
tromagnetyczne, 9 - obudowa wtryskiwacza,
10 - gniazdo iglicy wtryskiwacza

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Strumień iglicowy
     Jednootworowy  rozpylacz  wytwarza  wąską,  zwartą,  intensywną
strugę,  ograniczającą  znacznie  efekt  zwilŜania  ścianek  przewodu
dolotowego.  Tak  rozpylające  wtryskiwacze  stosuje  się  przy  duŜej
odległości  miejsca  wtrysku  od  zaworu  dolotowego,  a  takŜe  w  razie
występowania  wąskich  przewodów  dolotowych.  Wskutek  słabego
rozpylenia  paliwa  wtryskiwacze  o  takiej  charakterystyce  rozpylenia
stosuje się w wyjątkowych przypadkach.
Strumień stoŜków
     Przez wiele otworów rozpylacza wypływają poszczególne strumie-
nie  paliwa,  tworzące  łączną  strugę o  kształcie  stoŜka.  Typowym  za-
stosowaniem  wtryskiwaczy  o  takiej  charakterystyce  rozpylenia  są
silniki  o  jednym  zaworze  dolotowym  na  cylinder,  chociaŜ  moŜna  je
takŜe  stosować  w  silnikach  o  dwóch  zaworach  dolotowych  na  cylin-
der.
Strumień podwójny
     Wytwarzanie strumienia podwójnego często stosuje się w silnikach
o  dwóch  zaworach  dolotowych  na  cylinder.  Przy  trzech  zaworach
dolotowych  na  cylinder  taki  strumień  paliwa  jest  bezwzględnie  ko-
nieczny.  Otwory  rozpylacza  są  tak  usytuowane,  Ŝe  dwa  strumienie
paliwa  -  które  mogą  tworzyć  dwa  stoŜki  złoŜone  z  większej  liczby
strumieni - wypływają z wtryskiwacza przed zawory dolotowe lub na
tzw. mostek między zaworami dolotowymi.
Strumień odchylony

Taki strumień (pojedynczy lub podwójny), odchylony o pewien kąt od osi wtryskiwacza. jest stosowany w
trudnych warunkach zabudowy wtryskiwaczy w głowicy, np. ze względu na brak miejsca lub jej skomplikowany
kształt.

    Chwila  (odległość  kątowa)  wy-
stąpienia  początku  wtrysku  wzglę-
dem kąta połoŜenia wału korbowe-
go,  oprócz  prawidłowego  czasu
trwania  wtrysku,  jest  kolejnym
parametrem  istotnym  ze  względu
na  optymalizację  zuŜycia  paliwa  i
jakość  spalin.  ZróŜnicowanie  zale-
Ŝy  od  zastosowanego  rodzaju
wtrysku (rys. 3).
Nowe  układy  wielopunktowego
pośredniego

wtrysku

benzyny

umoŜliwiają wtrysk sekwencyjny
lub zindywidualizowany dla po-
szczególnych cylindrów silnika.

     We wtrysku jednoczesnym wszystkie wtryskiwacze silnika dawkują paliwo w tej samej chwili. Czas na od-
parowanie paliwa jest róŜny dla poszczególnych cylindrów. W celu dobrego tworzenia mieszanki dawkę paliwa
niezbędną  do  spalania dzieli  się  na  dwie  części  i  wtryskuje  raz  na  jeden  obrót wału  korbowego.  Przy  takim
sposobie wtrysku. przy kilku cylindrach, paliwo nie zawsze jest „przetrzymywane" przed zaworami dolotowymi,
lecz moŜe być wtryskiwane przy otwartych zaworach dolotowych. Początek wtrysku jednoczesnego jest stały.
     We wtrysku grupowym zawory dolotowe są podzielone na dwie grupy. W obu grupach paliwo jest wtryski-
wane przemiennie całą dawką raz na obrót wału korbowego. Takie uporządkowanie umoŜliwia juŜ wybór chwili
wtrysku zaleŜnie od stanu pracy silnika i w znacznym zakresie umoŜliwia uniknięcie niepoŜądanego wtrysku
przy  otwartym  zaworze.  Czas  na  odparowanie  paliwa,  mimo  Ŝe  takŜe  niejednakowy  dla  róŜnych  cylindrów,
kształtuje się jednak korzystniej niŜ we wtrysku jednoczesnym.

Rys.2  Kształty  strumienia  paliwa  strumienia
paliwa:  a  -  strumień  iglicowy,  b  -  strumień
stoŜkowy,  c  -  strumień  podwójny,  d  -  stru-

mień odchylony o kąt

- kąt rozwar-

cia zawierający 80% paliwa,

- kąt roz-

warcia zawierający 50% paliwa,

- kąt

rozwarcia zawierający 70% paliwa w kaŜ-
dym, ze strumieni,

-kąt kierunkowy stru-

mienia..

Rys.3. Rodzaje pośredniego wielopunktowego wtrysku benzyny; a- jednoczesny, b-
grupowy, c- sekwencyjny.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

We wtrysku sekwencyjnym (SEFI) paliwo jest wtryskiwane osobno dla kaŜdego cylindra w kolejności za-
płonu. Zawory dolotowe cylindrów poruszają się równieŜ w kolejności zapłonu. Czas wtrysku i początek wtry-
sku (względem połoŜenia GMP) są dla kaŜdego cylindra jednakowe. Paliwo jest zatem przetrzymywane przez
jednakowy czas w kaŜdym z przewodów dolotowych poszczególnych cylindrów. Początek wtrysku moŜe być
dowolnie programowany i dopasowany do stanu pracy silnika.
Wtrysk indywidualny dla kaŜdego cylindra (CIFI) oferuje największą swobodę sterowania. W porównaniu z
wtryskiem sekwencyjnym ma on tę korzyść, Ŝe czas wtrysku moŜna regulować osobno dla kaŜdego cylindra,
wyrównując w ten sposób nierównomierność np. napełnienia cylindrów.

METODYKA

POMIARÓW

Zajęcia laboratoryjne powinny przebiegać zgodnie z podaną niŜej kolejnością. Zmiana kolejności wykony-
wania poszczególnych zadań moŜliwa jest tylko po ustaleniu tego z prowadzącym zajęcia.

3.1

Sprawdzenie wiedzy ogólnej

Warunkiem przystąpienia do zajęć jest wykazanie się wiedzą teoretyczną z zakresu tematu zajęć laborato-
ryjnych. Sprawdzenie wiadomości z zakresu tematu wykonywanego ćwiczenia odbędzie się na podstawie
zaliczenia pisemnego po zakończeniu bloku tematycznego.

3.2

Zapoznanie się z budową stanowiska

Budowa stanowiska została przedstawiona na (Rys.4 )

Rys. 4. Widok stanowiska diagnostycznego. 1-zasilacz, 2- układ wzmacniający sygnał, 3-układ sterujący wtryskami (sterownik),
4-listwa wtryskowa, 5- pompa paliwa, 6- manometr ciśnienia, 7- regulator ciśnienia.

    W celu dokonania pomiarów bez ingerencji komputera napisano program sterujący wtryskiwaczami. Poru-
szanie  się  po  nim  realizowane  jest  przez  dwa  przyciski  umieszczone  w  panelu  sterującym  rys  5.    Pierwszy
przycisk  pozwala na wybór programu, drugi  zatwierdza wybraną funkcję.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

     Program do realizacji sterowania wtryskiem i komunikacji z waga jest zbudowany z kilku modułów do któ-
rych mamy dostęp przez wejście na odpowiednią ikonę:
-   Start,
-   Stop,
-   Charakterystyka przep,
-   Nastawy,
-   Zapisz,
-   Wczytaj,
-   Eksport,
-   Koniec.
     Przycisk  „Nastawy” umoŜliwia dostęp do wprowadzenia danych potrzebnych do przeprowadzenia pomiaru
takich jak:
-  czas wtrysku,
-  ilość przeprowadzonych cykli,
-  numer programu,
- obroty silnika,
- czas próbkowania.

Rys. 8. Widok okna „Nastawy”.

     Próbkowanie mikrokontrolera (mc) jest to odstęp czasowy między kolejnymi punktami pomiarowymi. Prób-
kowanie pomiaru jest to liczba próbek (ilość punktów), które zarejestruje program. Czas próbkowania i  ilość
punktów mają bezpośredni wpływ na długość całkowitego czasu rejestracji sygnału pobieranego z urządzenia
mierzącego masę wtryśniętego paliwa.

     Za pomocą ikony „Zapis” mamy moŜliwość zapisania zarejestrowanych danych.

Rys.9. Widok okna „Zapisz”.

Rys. 10. Widok okna „Wczytaj”.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Za pomocą ikony „Wczytaj” mamy moŜliwość odczytania zarejestrowanych danych

Rys. 11 Widok panelu głównego z wczytanymi danymi pomiaru.

     Program wykreśla na profilogram przebieg badania wtryskiwacza obrazując:
- masę wtryśniętego paliwa w funkcji czasu,
- masę wtryśniętego paliwa w funkcji przeprowadzonych cykli.
     Za pomocą napisanego algorytmu program sczytuje na bieŜąco masę wtryśniętego paliwa z wagi i wylicza
wydatek wtryskiwacza [g/s]  i masę jednostkową paliwa [g] przypadającą na jeden cykl wtryskiwacza.

3.3

Przebieg pomiarów

     Wyznaczenie  charakterystyk  wydatku  wtry-
skiwacza.
     W celu wyznaczenia charakterystyki wydatku
wtryskiwacza  naleŜy  przeprowadzić  pomiary
wtryskiwacza  wg.  Protokołu  pomiarowego.  Ci-
śnienie  paliwa  i  ilość  cykli  wtryskiwacza  ustala
prowadzący zajęcia.

WYMAGANIA

BHP

     Podczas  pracy  na  stanowisku  naleŜy  stoso-
wać się do zasad BHP obowiązujących w Labo-
ratorium  Pojazdów  Samochodowych..  Nie  nale-
Ŝy  przystępować  do  pracy  na  stanowisku  bez
zgody  osoby  prowadzącej. NaleŜy  niezwłocznie
poinformować  prowadzącego  ćwiczenie  o  do-
strzeŜonym  nieprawidłowym  funkcjonowaniu
stanowiska  i  zaistniałych  zdarzeniach  zagraŜa-
jących bezpieczeństwu pracy.

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIA

Sprawozdanie powinno zawierać:
1. Stronę tytułową;
2. Protokół z pomiarami;
3. Charakterystyki wtryskiwaczy;
4. Wnioski końcowe.

Rys. 12. Typowa charakterystyka wydatku wtryskiwacza elektroma-
gnetycznego: t

- czas reakcji, od którego następuje otwieranie się

wtryskiwacza, c - odcinek czasu pracy poprawnej, stabilnej i liniowej
wtryskiwacza, a - minimalna dawka paliwa uzyskiwana przy stabilnych
czasach otwarcia wtryskiwacza, Q

stat

– wydatek statyczny (dla ciągłe-

go otwarcia) wtryskiwacza podawany zwykle w cm

/min,

dyn

∆

przyrost dawki proporcjonalny do przyrostu czasu, ∆t

otwarcia wtry-

skiwacza.

Białystok, dn………………

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn

specjalność: pojazdy samochodowe

PROTOKÓŁ POMIAROWY

Ćwiczenie nr:

Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI – układy wtryskowe

Wtrysk

nr.

Ciśnienie p =……….[bar]

Ciśnienie p =………[bar]

Czas

wtrysku

t [ms]

Masa

[g]

Wydatek

[g/s]

Masa

jednego

cyklu [g]

Wydatek

[g/s]

Masa [g]

Masa

jednego

cyklu [g]

……………………………….. ……………………………
data wykonania ćwiczenia podpis prowadzącego