WYDZIAA
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
SPIS TREÅšCI
1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA.......................................................................................................................3
2. WPROWADZENIE .....................................................................................................................................3
3. METODYKA POMIARÓW ..........................................................................................................................5
3.1 Sprawdzenie wiedzy ogólnej..............................................................................................................5
3.2 Zapoznanie siÄ™ z budowÄ… stanowiska................................................................................................5
3.3 Przebieg pomiarów ............................................................................................................................8
4. WYMAGANIA BHP.....................................................................................................................................8
5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA...............................................................................................................8
6. LITERATURA .............................................................................................................................................9
7. PROTOKÓA
POMIAROWY ........................................................................................................................9
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
2
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
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. Umo\
liwia 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 kotwicÄ… magnetycznÄ… i kulkÄ… uszczelniajÄ…ca.
- gniazda iglicy (10) z płytką rozpylacza (7),sprę\
yny (5).
W celu zapewnienia bezawaryjnego działania części wtryskiwacza
doprowadzajÄ…ce paliwo sÄ… wykonane ze stali odpornej na korozjÄ™.
Filtr siatkowy (3) w króćcu dopływu paliwa chroni wtryskiwacz przed
zanieczyszczeniami.
Gdy w elektromagnetycznej cewce wtryskiwacza nie płynie prąd,
wówczas sprę\
yna 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 siÄ™ w gniez
dzie zaworu i
następuje wtrysk paliwa. Po wyłączeniu prądu wzbudzenia zawór
iglicowy znów zostaje zamknięty siłą sprę\
yny.
Rozpylenie paliwa umo\
liwia płytka rozpylacza o jednym lub wielu
otworkach. Wytłoczone otworki zapewniają długotrwałą niezmienność
wtryskiwanej dawki paliwa. PÅ‚ytka rozpylacza jest niewra\
liwa na
Rys. 1. Budowa elektromagnetycznego
przywieranie nagaru i osadów z paliwa. Kształt strumienia wtryskiwa-
wtryskiwacza EV6:1 - króciec dopływu pali-
nego paliwa zale\
y od liczby i usytuowania otworków rozpylacza.
wa, 2 - pierścień uszczelniający, 3 - filtr
Dobrą szczelność zaworu w gniez
dzie gwarantuje sposób uszczel-
siatkowy, 4 - cewka,5 - sprÄ™\
yna, 6 - iglica z
nienia sto\
ek-kulka. Wtryskiwacz paliwa jest wciśnięty w specjalny
kotwicÄ… magnetycznÄ… i kulkÄ… uszczelniajÄ…cÄ…,
7 - płytka iglicy rozpylacza, 8 - złącze elek- otwór w przewodzie dolotowym, a dolny pierścień uszczelniający
tromagnetyczne, 9 - obudowa wtryskiwacza,
zapewnia szczelność połączenia.
10 - gniazdo iglicy wtryskiwacza
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 ró\
nych sposobów ukształtowania strumienia paliwa. Do odpowiednich wymagań dopasowuje
się ró\
ne sposoby wytwarzania strumienia. Na rysunku 2 przedstawiono najwa\
niejsze postaci.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
3
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
Strumień iglicowy
Jednootworowy rozpylacz wytwarza wÄ…skÄ…, zwartÄ…, intensywnÄ…
strugÄ™, ograniczajÄ…cÄ… znacznie efekt zwil\
ania ścianek przewodu
dolotowego. Tak rozpylajÄ…ce wtryskiwacze stosuje siÄ™ przy du\
ej
odległości miejsca wtrysku od zaworu dolotowego, a tak\
e w razie
występowania wąskich przewodów dolotowych. Wskutek słabego
rozpylenia paliwa wtryskiwacze o takiej charakterystyce rozpylenia
stosuje siÄ™ w wyjÄ…tkowych przypadkach.
Strumień sto\
ków
Przez wiele otworów rozpylacza wypływają poszczególne strumie-
nie paliwa, tworzące łączną strugę o kształcie sto\
ka. Typowym za-
stosowaniem wtryskiwaczy o takiej charakterystyce rozpylenia sÄ…
silniki o jednym zaworze dolotowym na cylinder, chocia\
mo\
na je
tak\
e stosować w silnikach o dwóch zaworach dolotowych na cylin-
der.
Rys.2 Kształty strumienia paliwa strumienia
Strumień podwójny
paliwa: a - strumień iglicowy, b - strumień
Wytwarzanie strumienia podwójnego często stosuje się w silnikach
sto\
kowy, c - strumień podwójny, d - stru-
o dwóch zaworach dolotowych na cylinder. Przy trzech zaworach
mień odchylony o kąt ł , ą80 - kąt rozwar-
dolotowych na cylinder taki strumień paliwa jest bezwzględnie ko-
cia zawierajÄ…cy 80% paliwa, Ä…50 - kÄ…t roz-
nieczny. Otwory rozpylacza sÄ… tak usytuowane, \
e dwa strumienie
warcia zawierajÄ…cy 50% paliwa, ² - kÄ…t
paliwa - które mogą tworzyć dwa sto\
ki zło\
one z większej liczby
rozwarcia zawierajÄ…cy 70% paliwa w ka\
- strumieni - wypływają z wtryskiwacza przed zawory dolotowe lub na
dym, ze strumieni, Å‚ -kÄ…t kierunkowy stru-
tzw. mostek między zaworami dolotowymi.
mienia..
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-
stÄ…pienia poczÄ…tku wtrysku wzglÄ™-
dem kąta poło\
enia wału korbowe-
go, oprócz prawidłowego czasu
trwania wtrysku, jest kolejnym
parametrem istotnym ze względu
na optymalizacjÄ™ zu\
ycia paliwa i
jakość spalin. Zró\
nicowanie zale-
\
y od zastosowanego rodzaju
wtrysku (rys. 3).
Nowe układy wielopunktowego
pośredniego wtrysku benzyny
umo\
liwiajÄ… wtrysk sekwencyjny
Rys.3. Rodzaje pośredniego wielopunktowego wtrysku benzyny; a- jednoczesny, b-
lub zindywidualizowany dla po-
grupowy, c- sekwencyjny.
szczególnych cylindrów silnika.
We wtrysku jednoczesnym wszystkie wtryskiwacze silnika dawkujÄ… paliwo w tej samej chwili. Czas na od-
parowanie paliwa jest ró\
ny 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 mo\
e być wtryskiwane przy otwartych zaworach dolotowych. Początek wtrysku jednoczesnego jest stały.
We wtrysku grupowym zawory dolotowe sÄ… podzielone na dwie grupy. W obu grupach paliwo jest wtryski-
wane przemiennie całą dawką raz na obrót wału korbowego. Takie uporządkowanie umo\
liwia ju\
wybór chwili
wtrysku zale\
nie od stanu pracy silnika i w znacznym zakresie umo\
liwia uniknięcie niepo\
Ä…danego wtrysku
przy otwartym zaworze. Czas na odparowanie paliwa, mimo \
e tak\
e niejednakowy dla ró\
nych cylindrów,
kształtuje się jednak korzystniej ni\
we wtrysku jednoczesnym.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
4
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
We wtrysku sekwencyjnym (SEFI) paliwo jest wtryskiwane osobno dla ka\
dego cylindra w kolejności za-
płonu. Zawory dolotowe cylindrów poruszają się równie\
w kolejności zapłonu. Czas wtrysku i początek wtry-
sku (względem poło\
enia GMP) sÄ… dla ka\
dego cylindra jednakowe. Paliwo jest zatem przetrzymywane przez
jednakowy czas w ka\
dym z przewodów dolotowych poszczególnych cylindrów. Początek wtrysku mo\
e być
dowolnie programowany i dopasowany do stanu pracy silnika.
Wtrysk indywidualny dla ka\
dego cylindra (CIFI) oferuje największą swobodę sterowania. W porównaniu z
wtryskiem sekwencyjnym ma on tę korzyść, \
e czas wtrysku mo\
na regulować osobno dla ka\
dego cylindra,
wyrównując w ten sposób nierównomierność np. napełnienia cylindrów.
3. METODYKA POMIARÓW
Zajęcia laboratoryjne powinny przebiegać zgodnie z podaną ni\
ej kolejnością. Zmiana kolejności wykony-
wania poszczególnych zadań mo\
liwa 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 siÄ™ z budowÄ… 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 siÄ™ po nim realizowane jest przez dwa przyciski umieszczone w panelu sterujÄ…cym rys 5. Pierwszy
przycisk pozwala na wybór programu, drugi zatwierdza wybraną funkcję.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
5
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
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.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
6
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
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 umo\
liwia 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 pomocÄ… ikony  Zapis mamy mo\
liwość zapisania zarejestrowanych danych.
Rys.9. Widok okna  Zapisz . Rys. 10. Widok okna  Wczytaj .
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
7
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
Za pomocÄ… ikony  Wczytaj mamy mo\
liwość 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 pomocÄ… napisanego algorytmu program sczytuje na bie\
ąco masę wtryśniętego paliwa z wagi i wylicza
wydatek wtryskiwacza [g/s] i masÄ™ jednostkowÄ… paliwa [g] przypadajÄ…cÄ… na jeden cykl wtryskiwacza.
3.3 Przebieg pomiarów
Wyznaczenie charakterystyk wydatku wtry-
skiwacza.
W celu wyznaczenia charakterystyki wydatku
wtryskiwacza nale\
y przeprowadzić pomiary
wtryskiwacza wg. Protokołu pomiarowego. Ci-
śnienie paliwa i ilość cykli wtryskiwacza ustala
prowadzący zajęcia.
4. WYMAGANIA BHP
Podczas pracy na stanowisku nale\
y stoso-
wać się do zasad BHP obowiązujących w Labo-
ratorium Pojazdów Samochodowych.. Nie nale-
\
y przystępować do pracy na stanowisku bez
zgody osoby prowadzÄ…cej. Nale\
y niezwłocznie
poinformować prowadzącego ćwiczenie o do-
strze\
onym nieprawidłowym funkcjonowaniu
stanowiska i zaistniałych zdarzeniach zagra\
a-
jących bezpieczeństwu pracy.
Rys. 12. Typowa charakterystyka wydatku wtryskiwacza elektroma-
gnetycznego: t - czas reakcji, od którego następuje otwieranie się
s
wtryskiwacza, c - odcinek czasu pracy poprawnej, stabilnej i liniowej 5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA
wtryskiwacza, a - minimalna dawka paliwa uzyskiwana przy stabilnych
Sprawozdanie powinno zawierać:
czasach otwarcia wtryskiwacza, Q  wydatek statyczny (dla ciągłe-
stat
1. Stronę tytułową;
go otwarcia) wtryskiwacza podawany zwykle w cm3/min, "qdyn -
2. Protokół z pomiarami;
przyrost dawki proporcjonalny do przyrostu czasu, "t otwarcia wtry-
i
3. Charakterystyki wtryskiwaczy;
skiwacza.
4. Wnioski końcowe.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
8
LABORATORIUM POJAZDÓW
Temat: Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
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. PROTOKÓA
POMIAROWY
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
9
Białystok, dn& & & & & &
WYDZIAA
MECHANICZNY
Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn
specjalność: pojazdy samochodowe
PROTOKÓA
POMIAROWY
Ćwiczenie nr:
Budowa i działanie układów paliwowych silników o ZI  układy wtryskowe
Wtrysk
Ciśnienie p =& & & .[bar] Ciśnienie p =& & & [bar]
nr.
Czas Masa Masa
Masa Wydatek Wydatek
wtrysku jednego Masa [g] jednego
[g] [g/s] [g/s]
t [ms] cyklu [g] cyklu [g]
2
4
6
8
10
12
15
18
21
24
27
30
& & & & & & & & & & & & .. & & & & & & & & & & &
data wykonania ćwiczenia podpis prowadzącego