Sterowanie ZI.pdf

Spis treĻci

Podstawy silnikw o zapþonie

iskrowym (ZI)/4

Zasada dziaþania/4

Moment obrotowy i moc silnika/6

SprawnoĻę silnika/7

Wtryskiwacze paliwa/44

Rodzaje wtrysku/47

BezpoĻredni wtrysk benzyny/48

PrzeglĢd/48

Dziaþanie/48

Zasobnik

Sterowanie silnikw o zapþonie

iskrowym (ZI)/10

paliwa i pompa

wysokiego ciĻnienia/49 Zawr

regulacyjny ciĻnienia/51 Czujniki ciĻnienia

w zasobniku paliwa/52 Wtryskiwacz paliwa

wysokiego

ciĻnienia/52 Przebieg

spalania/54 Tworzenie

mieszanki/55 Rodzaje

zasilania/55

Wymagania/10 Sterowanie

napeþnienia/11 Tworzenie

mieszanki/14 Zapþon/17

Sterowanie napeþnienia/19

Sterowanie zasilania powietrzem/19

Zmienne fazy rozrzĢdu/20

Recyrkulacja spalin /23

Doþadowanie dynamiczne/24

Doþadowanie mechaniczne/26

Turbodoþadowanie/27

Chþodzenie powietrza doþadowanego/30

PrzeglĢd ukþadw zapþonowych/58

WiadomoĻci wstħpne/58 Rozwj

ukþadw zapþonowych/58

Indukcyjne ukþady zapþonowe/60

Oglne wiadomoĻci o wtrysku benzyny/31

PrzeglĢd/31

Zewnħtrzne tworzenie mieszanki/31

Wewnħtrzne tworzenie mieszanki/32

PrzeglĢd/60 Moduþ zapþonu/60 Cewka

zapþonowa/60 Rozdzielanie wysokiego

napiħcia/62 ĺwieca zapþonowa/63

Przewody wysokiego napiħcia

i elementy przeciwzakþceniowe/63

Napiħcie i energia zapþonu /64 KĢt

wyprzedzenia zapþonu/66

Zasilanie paliwem silnikw MPI i GDI/33

PrzeglĢd/33

Obwd zasilania paliwem silnika

o wtrysku poĻrednim (MPI)/34 Obwd

niskiego ciĻnienia silnika

o wtrysku bezpoĻrednim (GDI)/35

Ukþad odprowadzania par paliwa/36

Elektryczna pompa paliwa/38 Filtr

paliwa/39 Zasobnik paliwa, regulator

ciĻnienia,

tþumik drgaı ciĻnienia, zbiornik paliwa,

przewody paliwa/40

Katalityczne oczyszczanie spalin/67

PrzeglĢd/67

Katalizator utleniajĢcy/67

Katalizator trjfunkcyjny/67

Katalizator zasobnikowy

Obwd regulacji A/72

Podgrzewanie katalizatora/73

Skorowidz/75

Wykaz waŇniejszych oznaczeı/77

PoĻredni Wielopunktowy wtrysk benzyny/43

PrzeglĢd/43

Dziaþanie/43

Wykaz skrtw/78

Podstawy silnikw ZI Zasada dziaþania

Podstawy silnikw o zapþonie iskrowym (ZI)

Silniki o zapþonie iskrowym 1) (silniki ZI) sĢ

silnikami spalinowymi o zapþonie wymu-

szonym, spalajĢcymi mieszankħ paliwowo--

powietrznĢ, co umoŇliwia przeksztaþcenie

energii chemicznej zawartej w paliwie w

energiħ ruchu (kinetycznĢ).

dunkiem oraz oprŇnianiem go ze spalin,

sterujĢ zawory (5 i 6), ktre otwierajĢ i

zamykajĢ kanaþy dolotowe i wylotowe

cylindra.

Podczas ruchu tþoka w kierunku waþu kor-

bowego od poþoŇenia GMP 2) powiħksza siħ

objħtoĻę przestrzeni roboczej (7). Dziħki

temu napþywa ĻwieŇe powietrze (w silniku o

bezpoĻrednim wtrysku paliwa do cylindra)

albo mieszanka paliwowo-powietrzna (w sil-

niku o poĻrednim wtrysku benzyny) przez

otwarty zawr dolotowy (5) w komorze spa-

lania.

W poþoŇeniu DMP 2) objħtoĻę przestrzeni ro-

boczej osiĢga najwiħkszĢ wartoĻę (V h + V c ).

Przez wiele lat przygotowanie mieszanki pa-

liwowo-powietrznej realizowano za pomocĢ

gaŅnikw. GaŅnik tworzy mieszankħ palnĢ

w przewodzie dolotowym, ktrym przepþywa

powietrze niezbħdne do spalania.

Zachowanie granicznych wartoĻci emisji

spalin okreĻlonych przepisami jest moŇliwe

dziħki dokþadnym pomiarom przepþywu

paliwa.

W silnikach o poĻrednim wtrysku benzyny

(SPI, MPI) mieszanka paliwowo-powietrzna

powstaje podobnie jak w silnikach gaŅniko-

wych.

Podczas tego suwu zawory sĢ zamkniħte.

Ruch tþoka w kierunku gþowicy zmniejsza

objħtoĻę przestrzeni roboczej i sprħŇa þadu-

nek zawarty w cylindrze. W silnikach o wtry-

sku poĻrednim mieszanka paliwowo-po-

wietrzna znajduje siħ w przestrzeni roboczej

juŇ w koıcu suwu dolotu. W silnikach o

wtrysku bezpoĻrednim paliwo jest wtryski-

wane do cylindra przed koıcem suwu sprħ-

Ňania.

W poþoŇeniu GMP objħtoĻę przestrzeni ro-

boczej osiĢga minimalnĢ wartoĻę (objħtoĻę

komory sprħŇania V c ).

Zasada dziaþania

Tþoki silnika (rys. 1, poz. 8) umieszczone w

cylindrze (9) sĢ napħdzane energiĢ uzy-

skiwanĢ ze spalania mieszanki paliwowo-

powietrznej i wykonujĢ okresowy ruch po-

stħpowo-zwrotny (przy zmiennej prħdkoĻci

silnika ruch ten jest pseudookresowy -

przyp. tþum.). WychodzĢc od tych okreĻleı

nadano silnikowi nazwħ silnik tþokowy.

Korbowd (10) zamienia postħpowy ruch

tþoka na ruch obrotowy waþu korbowego

(11). Koþo zamachowe na wale korbowym

zmniejsza amplitudħ zmian prħdkoĻci kĢto-

wej waþu korbowego. PrħdkoĻę obrotowĢ

waþu korbowego nazywa siħ rwnieŇ prħd-

koĻciĢ silnika.

Przed poþoŇeniem GMP tþoka przeskok

iskry miħdzy elektrodami Ļwiecy zapþonowej

(2), odbywajĢcy siħ przy ĻciĻle okreĻlonym

kĢcie wyprzedzenia zapþonu (KWZ) wywo-

þuje zapalenie mieszanki paliwowo-po-

wietrznej (zapþon wymuszony). Caþkowite

spalenie mieszanki nastħpuje w znacznej

odlegþoĻci kĢtowej od poþoŇenia GMP tþoka,

ktry porusza siħ znowu w kierunku waþu

korbowego.

Czterosuwowy obieg pracy

W pojazdach samochodowych wystħpujĢ

prawie wyþĢcznie silniki czterosuwowe. W

silniku czterosuwowym wymianĢ þadunku,

czyli napeþnianiem cylindra ĻwieŇym þa-

2) OkreĻleı GMP i DMP uŇyto zwyczajowo jako

wiernego tþumaczenia skrtw oryginaþu OT i UT.

Stosowniejsze byþoby uŇywanie skrtw

ZG - zwrot gþowicowy i ZK - zwrot korbowy (przyp.

tþum.).

1) Zwane teŇ silnikami benzynowymi lub silnikami

Otta na czeĻę Mikoþaja Augusta Otta (1832-1891).

Silnik ZI przedstawiono po raz pierwszy w 1878 r. na

Paryskiej Wystawie ĺwiatowej jako silnik gazowy ze

sprħŇaniem, pracujĢcy w cyklu czterosuwowym.

Podstawy silnikw ZI Zasada dziaþania

Zawory rozrzĢdu nadal sĢ zamkniħte. Wyzwo-

lone w wyniku spalania ciepþo (reakcja silnie

egzotermiczna) wywoþuje znaczny wzrost ci-

Ļnienia w cylindrze, ktre wytwarza siþħ dziaþa-

jĢcĢ na denko tþoka, skierowanĢ w stronħ waþu

korbowego, wymuszajĢcĢ ruch tþoka.

Przepþywy gazu i zjawiska falowe w przewo-

dach dolotowym i wylotowym wykorzystuje

siħ do polepszenia napeþniania i oprŇniania

komory spalania. Dlatego kĢty fazowe

otwarcia zaworw rozrzĢdu w pewnym za-

kresie OWK nakþadajĢ siħ (tzw. kĢt wspþo-

twarcia zaworw dolotowego i wylotowego).

Waþ korbowy napħdza waþ (waþy) rozrzĢdu

za pomocĢ przekþadni z pasem zħbatym

(albo þaıcuchem lub koþami zħbatymi). Cykl

pracy silnika czterosuwowego trwa w ciĢgu

dwch obrotw waþu korbowego. Dlatego

prħdkoĻę obrotowa waþu rozrzĢdu jest dwu-

krotnie mniejsza niŇ waþu korbowego (prze-

þoŇenie przekþadni þĢczĢcej waþ korbowy z

waþem rozrzĢdu wynosi 2:1).

Stopieı sprħŇania

Z relacji miħdzy objħtoĻciĢ V c komory sprħ-

Ňania a objħtoĻciĢ skokowĢ V h cylindra wyni-

ka stopieı sprħŇania ō = (V h + V c ) / V c .

Stopieı sprħŇania silnika ō ma zasadniczy

wpþyw na:

¤ wytwarzany moment obrotowy M,

¤ rozwijanĢ moc uŇytecznĢ N e ,

¤ zuŇycie paliwa,

¤ emisjħ szkodliwych skþadnikw spalin.

Stopieı sprħŇania ō silnikw ZI, zaleŇnie od

ich konstrukcji i rodzaju wtrysku (poĻredni

lub bezpoĻredni), wynosi 7...13. WartoĻci ō

spotykane w silnikach wysokoprħŇnych

(o zapþonie samoczynnym, ZS), wynoszĢce

Niedaleko przed poþoŇeniem DMP otwiera

siħ zawr wylotowy (6). GorĢce spaliny pod

wysokim ciĻnieniem wypþywajĢ z cylindra.

Po przejĻciu tþoka przez poþoŇenie DMP i

spadku ciĻnienia spalin tþok, poruszajĢcy siħ

w kierunku gþowicy, wypycha resztħ gazw

spalinowych.

Po kaŇdych dwch obrotach waþu korbowego

cykl pracy silnika czterosuwowego powtarza

siħ, poczĢwszy od suwu dolotu.

Fazy rozrzĢdu

Krzywki usytuowane na waþach rozrzĢdu

zaworw dolotowych (3) i zaworw wyloto-

wych (1) otwierajĢ i zamykajĢ zawory. Gdy

w silniku jest jeden waþ rozrzĢdu, me-

chanizm dŅwigniowy przenosi napħd z

krzywki na zawr lub stosuje siħ bezpoĻredni

napħd zaworw. Fazy rozrzĢdu wyznaczajĢ

kĢty zamkniħcia i otwarcia zaworw

odniesione do kĢtowego poþoŇenia waþu

korbowego. Dlatego kĢty fazowe podaje siħ

w stopniach obrotu waþu korbowego

( OWK).

Rysunek 1

a - dolot, b -

sprħŇanie, c -

praca, d - wylot

1 - waþ rozrzĢdu

zaworw wylotowych,

2 - Ļwieca zapþonowa,

3 - waþ rozrzĢdu

zaworw dolotowych,

4 - wtryskiwacz paliwa,

5 - zawr dolotowy,

6 - zawr wylotowy,

7 - przestrzeı robocza,

8 - tþok,

9 - cylinder,

10 - korbowd,

11 - waþ korbowy

- moment obrotowy,

ŋ - kĢt obrotu waþu

korbowego,

S - skok tþoka,

- objħtoĻę skokowa

cylindra

Podstawy silnikw ZI Moment obrotowy i moc silnika

w przybliŇeniu staþĢ wartoĻciĢ ȹ (rys. 2a);

jest to tzw. mieszanka jednorodna (homo-

geniczna). RwnieŇ w silnikach, w ktrych

nastħpuje spalanie zuboŇonych mieszanek,

w pewnym zakresie wspþczynnika nadmia-

ru powietrza rozkþad mieszanki jest jedno-

rodny.

14...24, w silnikach ZI nic mogĢ byę stoso-

wane, gdyŇ przy takich wartoĻciach wysokie

ciĻnienie sprħŇania i bardzo wysoka tempe-

ratura w komorze spalania spowodowaþyby

powstawanie samoczynnego i niekontrolo-

wanego zapþonu oraz spalania detonacyjne-

go (zwanego potocznie, chociaŇ niezbyt Ļci-

Ļle spalaniem stukowym), ktre niszczyþoby

silnik.

Obþok mieszanki palnej paliwa i powietrza

(aerozol), o wspþczynniku ȹ = 1, w chwili

zapþonu znajduje siħ wokþ Ļwiecy zapþono-

wej. Pozostaþa przestrzeı komory spalania

jest wypeþniona niepalnym gazem nie zawie-

rajĢcym paliwa albo mieszankĢ bardzo ubo-

gĢ. Palny obþok mieszanki, wypeþniajĢcy tyl-

ko czħĻę komory spalania, jest okreĻlany

mianem mieszanki uwarstwionej (rys. 2b).

W odniesieniu do caþej przestrzeni komory

spalania mieszanka jest bardzo zuboŇona

(aŇ do ȹ = 10), co umoŇliwia osiĢganie ni-

skiego zuŇycia paliwa. Mieszanka

uwarstwiona jest moŇliwa do uzyskania

praktycznie tylko w silniku GDI (Gasoline

Direct Injection - o bezpoĻrednim wtrysku

benzyny). Powstaje on dziħki wtryskowi

paliwa tuŇ przed chwilĢ zapþonu

bezpoĻrednio do komory spalania.

Wspþczynnik nadmiaru

powietrza

Aby mieszanka ulegþa caþkowitemu i zupeþ-

nemu spaleniu, udziaþy jej skþadnikw mu-

szĢ odpowiadaę skþadowi stechiometryczne-

mu, tzn. na 1 kg paliwa musi przypadaę 14,7

kg powietrza. Stosunek udziaþw masowych

powietrza i paliwa, zwany wspþczynnikiem

nadmiaru powietrza, oznacza siħ greckĢ

literĢ ȹ (lambda). Dla mieszanki ste-

chiometrycznej ȹ = 1,0. W mieszance

bogatej (bogatszej niŇ stechiometryczna) ȹ <

1. Natomiast, gdy zawartoĻę powietrza w

mieszance jest wiħksza niŇ niezbħdna do

spalenia paliwa, ȹ. > 1. Przy zuboŇeniu

mieszanki powyŇej granicznej wartoĻci (ȹ >

1,6) staje siħ ona niepalna.

Rozkþad mieszanki w komorze

spalania

W silnikach o poĻrednim wtrysku paliwa

mieszanka paliwowo-powietrzna w caþej

komorze spalania charakteryzuje siħ

Moment obrotowy i moc

silnika

Korbowd zamienia ruch postħpowo-zwrot-

ny tþoka na ruch obrotowy waþu korbowego.

Siþa wywierana przez ciĻnienie czynnika ro-

boczego w cylindrze na tþok zostaje prze-

ksztaþcona w moment obrotowy M. Do

wyznaczenia wartoĻci momentu obrotowego

jest niezbħdna znajomoĻę promienia

wykorbienia oraz wartoĻci siþy stycznej T

(prostopadþej do wykorbienia) obracajĢcej

waþ korbowy. Moment obrotowy M jest ilo-

czynem siþy stycznej T i promienia wykor-

bienia R, bĢdŅ iloczynem siþy dziaþajĢcej na

denko tþoka i ramienia jej dziaþania na wy-

korbienie.

Rysunek 2

a - rozkþad mieszanki

jednorodnej, b -

mieszanka

uwarstwiona

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: