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

2

SPIS TREŚCI

1.

CEL

I

ZAKRES

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

2.

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

3.

METODYKA

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

3.1

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

3.2

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

3.3

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

4.

WYMAGANIA

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

5.

SPRAWOZDANIE

Z

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

6.

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

7.

PROTOKÓŁ

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

LABORATORIUM POJAZDÓW

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

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

3

1.

CEL

I

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.

2.

WPROWADZENIE

Elektrycznie sterowane wtryskiwacze pod ciśnieniem wtryskują paliwo do przewodów dolotowych poszcze-
gólnych cylindrów silnika. Umożliwia 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),sprężyny (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 sprężyna 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 sprężyny.
Rozpylenie paliwa umożliwia płytka rozpylacza o jednym lub wielu
otworkach. Wytłoczone otworki zapewniają długotrwałą niezmienność
wtryskiwanej dawki paliwa. Płytka rozpylacza jest niewrażliwa na
przywieranie nagaru i osadów z paliwa. Kształt strumienia wtryskiwa-
nego paliwa zależy od liczby i usytuowania otworków rozpylacza.
Dobrą szczelność zaworu w gnieździe gwarantuje sposób uszczel-
nienia stożek-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 różnych sposobów ukształtowania strumienia paliwa. Do odpowiednich wymagań dopasowuje
się różne sposoby wytwarzania strumienia. Na rysunku 2 przedstawiono najważniejsze postaci.

Rys. 1. Budowa elektromagnetycznego
wtryskiwacza EV6:1 - króciec dopływu pali-
wa, 2 - pierścień uszczelniający, 3 - filtr
siatkowy, 4 - cewka,5 - sprężyna, 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

4

Strumień iglicowy
Jednootworowy rozpylacz wytwarza wąską, zwartą, intensywną
strugę, ograniczającą znacznie efekt zwilżania ścianek przewodu
dolotowego. Tak rozpylające wtryskiwacze stosuje się przy dużej
odległości miejsca wtrysku od zaworu dolotowego, a także w razie
występowania wąskich przewodów dolotowych. Wskutek słabego
rozpylenia paliwa wtryskiwacze o takiej charakterystyce rozpylenia
stosuje się w wyjątkowych przypadkach.
Strumień stożków
Przez wiele otworów rozpylacza wypływają poszczególne strumie-
nie paliwa, tworzące łączną strugę o kształcie stożka. Typowym za-
stosowaniem wtryskiwaczy o takiej charakterystyce rozpylenia są
silniki o jednym zaworze dolotowym na cylinder, chociaż można je
także 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, że dwa strumienie
paliwa - które mogą tworzyć dwa stożki złożone 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 położenia wału korbowe-
go, oprócz prawidłowego czasu
trwania wtrysku, jest kolejnym
parametrem istotnym ze względu
na optymalizację zużycia paliwa i
jakość spalin. Zróżnicowanie zale-
ży od zastosowanego rodzaju
wtrysku (rys. 3).
Nowe układy wielopunktowego
pośredniego

wtrysku

benzyny

umożliwiają 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 różny 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 może 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 umożliwia już wybór chwili
wtrysku zależnie od stanu pracy silnika i w znacznym zakresie umożliwia uniknięcie niepożądanego wtrysku
przy otwartym zaworze. Czas na odparowanie paliwa, mimo że także niejednakowy dla różnych cylindrów,
kształtuje się jednak korzystniej niż we wtrysku jednoczesnym.

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

mień odchylony o kąt

γ

,

80

α

- kąt rozwar-

cia zawierający 80% paliwa,

50

α

- kąt roz-

warcia zawierający 50% paliwa,

β

- kąt

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

γ

-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

5

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

3.

METODYKA

POMIARÓW

Zajęcia laboratoryjne powinny przebiegać zgodnie z podaną niżej kolejnością. Zmiana kolejności wykony-
wania poszczególnych zadań możliwa 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

6

Rys. 5. Panel sterowania: 1-wyświetlacz, 2 – przycisk wyboru programu, 3 – przycisk zatwierdzenia programu, 4- włącznik zasilania
pompy paliwa, 5- włącznik zasilania stanowiska

Program pozwala na ustawienie czasu otwarcia wtryskiwacza, ilości cykli wtryskiwacza, ustawienie obro-
tów silnika, wyboru badanego wtryskiwacza lub symulację pracy silnika dla wszystkich wtryskiwaczy (nr. pro-
gramu 5). Na rysunku 6 przedstawiono sposób poruszania się po menu mikrokontrolera.

Rys. 6. Sposób poruszania się po menu mikrokontrolera

Po uruchomieniu programu otrzymamy widok Panelu głównego.

Rys. 7. Widok panelu głównego.

LABORATORIUM POJAZDÓW

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

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

7

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” umożliwia 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 możliwość 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

8

Za pomocą ikony „Wczytaj” mamy możliwość 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 bieżąco 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 należy przeprowadzić pomiary
wtryskiwacza wg. Protokołu pomiarowego. Ci-
śnienie paliwa i ilość cykli wtryskiwacza ustala
prowadzący zajęcia.

4.

WYMAGANIA

BHP

Podczas pracy na stanowisku należy stoso-
wać się do zasad BHP obowiązujących w Labo-
ratorium Pojazdów Samochodowych.. Nie nale-
ży przystępować do pracy na stanowisku bez
zgody osoby prowadzącej. Należy niezwłocznie
poinformować prowadzącego ćwiczenie o do-
strzeżonym nieprawidłowym funkcjonowaniu
stanowiska i zaistniałych zdarzeniach zagraża-
jących bezpieczeństwu pracy.

5.

SPRAWOZDANIE

Z

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

s

- 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

3

/min,

dyn

q

∆

-

przyrost dawki proporcjonalny do przyrostu czasu, ∆t

i

otwarcia wtry-

skiwacza.

LABORATORIUM POJAZDÓW

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

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

9

6.

LITERATURA

1. Informatory techniczne Bosch, (2000),
2. Poradnik Serwisowy (2002),
3. Lengiewicz T., (2006), Projekt stanowiska do badań wtryskiwaczy z zapłonem iskrowym, Praca Magister-

ska, Politechnika Białostocka.

7.

PROTOKÓŁ

POMIAROWY

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]

2

4

6

8

10

12

15

18

21

24

27

30

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