Сравнение двигателей с инжекторным и карбюраторным впрыском топлива
Автор работы:
Васильев Василий
учащийся 8 группы В
МОУ “Лицей №2” г. Ангарска
Руководитель: Капутская
Елена Ильинична, учитель физики
МОУ ,,Лицей №2” г. Ангарска
г. Ангарск 2009 год
Аннотация
Известно, что мощность двигателя с инжекторным (электронным) впрыском топлива выше, чем у двигателя аналогичного рабочего объема с карбюратором. Поэтому в данной работе в теоретической части рассматриваются два этих двигателя, а в практической части проводится анализ причин различия удельной мощности инжекторных и карбюраторных двигателей, а также сравнения поведения автомобилей с данными типами двигателей на различных участках дороги. Кроме этого затрагивается вопрос о расходе топлива автомобилей с данными типами двигателей
Введение
Цель работы: определить какой из двигателей, инжекторный или карбюраторный наиболее эффективный.
Задачи:
1.Провести анализ методической литературы, теоретических источников
2.Выявить наиболее эффективный тип двигателя.
3.Дать рекомендацию по его использованию.
В инжекторной системе впрыск топлива в воздушный поток осуществляется специальными форсунками, расположенными на месте карбюратора (впускном коллекторе) — «моновпрыск», по сравнению с карбюраторными двигателями: уменьшенный расход топлива, улучшенная динамика разгона, уменьшено количество выбросов вредных веществ, стабильность работы. Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально "на лету", так как управление осуществляется программно, и может учитывать практически большое число программных функций и данных с датчиков. Также современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения водителя. В системе электронного впрыска на каждом цилиндре имеется свой инжектор, а один инжектор заменяет один карбюратор, но это не значит, что мощность увеличится во столько раз, сколько в двигателе цилиндров.
Карбюратор он более прост в обслуживании, такие двигатели могут обслуживать сами владельцы данных автомобилей. В карбюраторе только одна электрическая спираль- эта спираль нагревает воздух в пластмассовом корпусе где находится биметаллическая пружина она в свою очередь управляет воздушной заслонкой, если вращать её корпус тем самым можно производить регулировку подачи воздуха в карбюратор. Но есть и карбюраторы с ручным приводом воздушной заслонки, при пуске двигателя зимой водитель полностью открывает заслонку и тем самым в карбюратор подается большая порция воздуха и увеличивается способность к воспламенению от электрической свечи, но если начать движение с полностью открытой воздушной заслонкой уменьшится мощность двигатель. Переход от классических карбюраторных двигателей к инжекторам произошёл в основном из-за возрастания требований к чистоте выхлопа (выпускных газов), и установке современных нейтрализаторов выхлопных газов (каталитических конвертеров или просто катализаторов). Именно система впрыска топлива, контролируемая программой блока управления, способна обеспечить постоянство состава выхлопных газов. Дело в том, что современный катализатор вынужден не только окислять не полностью сгоревшие в двигателе остатки углеводородов и угарный газ, но и восстанавливать оксиды азота, а это — процесс, идущий совершенно в другом (с точки зрения химии) направлении.
Карбюратор
Все карбюраторные двигатели имеют очень разнообразные системы для снижения токсичности выхлопных газов. Одна система ррппрзапускает холодный воздух в выхлопной коллектор, другая засылает часть выхлопных газов обратно во впускной коллектор , откуда они снова засасываются в цилиндры и дожигаются. Кроме того, в зависимости от температуры окружающего воздуха имеется система забора холодного воздуха с улицы или горячего из-под впускного коллектора для лучшего приготовления топливной смеси. Также имеются системы для отсоса паров бензина из бензобака и поплавковой камеры карбюратора, система отсоса газов из картера двигателя. Все эти системы срабатывают от различных вакуумных устройств и управляются различными магнитными клапанами. А всем этим управляет электронный блок схожий с системой электронного впрыска. Конечно такой электронный блок есть только в иномарках в российских автомобилях он не встречается. Этот блок по совместительству управляет и карбюратором, например, работой дроссельной заслонки смесительной камеры. Вокруг карбюратора большое обилие трубок тля того, чтобы был вакуум. Обрыв какой-нибудь трубки приводит к сбросу вакуума из данной магистрали, к отказу какой-нибудь системы, а кроме того, к нарушению в той или иной степени работы карбюратора, то есть происходит подсос воздуха, исследует падение мощности двигателя. Благодаря отверстию в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление, в результате под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, раздробляется струями воздуха, распыляется, частично испаряется и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Как правило, вместо одного диффузора используется двойной или даже тройной диффузор. Дополнительные диффузоры расположены концентрически в главном диффузоре и имеют небольшие размеры. Через них проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное приготовление горючей смеси.
Механизмы управления
Обычно работой карбюратора управляет водитель автомобиля.
Для управления дроссельной заслонкой на автомобилях обычно используется педаль газа. Она может приводить её в движение при помощи системы тяг или тросового привода. Тяги в целом надёжнее, но конструкция привода получается сложнее и ограничивает возможности конструктора по компоновке подкапотного пространства. Привод тягами использовался преимущественно на классических автомобилях, а начиная с 1970-х годов получила распространение система с металлическим тросиком. Системы с пневмо- или электромеханическим приводом распространения на карбюраторных двигателях не получили.
На мотоциклах и некотором числе автомобилей применяется ручное управление дросселем, осуществляемое специальной рукояткой на руле через тросик.
На классических автомобилях часто предусматривалась двойная система привода: от руки рычажком и от ноги — педалью. Ручное и ножное управления часто связывалось между собой так, что при нажатии на педаль кнопка ручного управления остаётся неподвижной, а при вытягивании кнопки педаль опускается. Дальнейшее открытие дросселя можно было производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением. Например, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов справа от радиоприёмника была расположена рукоятка ручного управления дроссельной заслонкой, дублирующая педаль газа. Вытянув её, можно было добиться устойчивой работы холодного двигателя или использовать для установления «постоянного газа». На грузовых автомобилях режим «постоянного газа» служил для упрощения движения задним ходом.
Воздушная заслонка может иметь механический или автоматический привод. В первом случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, размещённой обычно на панели приборов. Автоматический привод широко применялся за границей, а в практике отечественного автопрома распространения практически не получил ввиду низкой надёжности, долговечности и ненадёжной работы при характерных для климата большей части территории СССР/России высоких перепадах температур. В этом случае воздушную заслонку закрывал биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения. По мере прогрева двигателя, термоэлемент нагревался, расширялся и открывал воздушную заслонку. В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры. Из отечественных автомобилей, такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ.
Рис. Карбюратор автомобиля ВАЗ- 2106
1. Блок подогрева карбюратора; 2. Дроссельная заслонка первой камеры; 3. Патрубок отсоса картерных газов; 4. Рычаг привода ускорительного насоса; 5. Кулачок привода ускорительного насоса; 6. Диафрагма ускорительного насоса; 7. Топливный жиклер экономайзера мощностных режимов; 8. Корпус карбюратора; 9. Диафрагма экономайзера мощностных режимов; 10. Электромагнитный запор
Инжектор
В системе электронного впрыска все топливные инжекторы подключены к топливной магистрали, где находится бензин под довольно высоким давлением (около 2,5 кг/см2), созданным электрическим бензиновым насосом, то, когда электрический клапан инжектора откроется, этот бензин, “вытекая” из инжектора, тут же превращается в “туман”. Этим достигается хорошее перемешивание топлива с воздухом, топливо распределяется более равномерно по всему объему камеры сгорания, и как следствие улучшается процесс сгорание топлива, следовательно, повышается мощность двигателя и уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу за счет более полного сгорания топлива. Более _лучшенные динамические свойства автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки. Улучшенные параметры топливно-воздушной смеси увеличивают динамический момент двигателя. Но есть и двигатели с одним инжектором. Эту систему японцы обозначают центральным впрыском. В этой системе один инжектор заменяет собой весь карбюратор, в зависимости от режима работы двигателя на него подаются импульсы разной длительности, то есть он подает разное количество топлива в каждый цилиндр. В целом вся система центрального впрыска выглядит как карбюратор, но более эстетично: нет такого количества трубок и рычажков, какое мы видим на карбюраторе. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Система центрального впрыска менее надежна чем система электронного впрыска, если в центральном впрыске сломается инжектор- это повлияет на всю работу двигателя, а если в электроном впрыске сломается даже два инжектора, двигатель будет продолжать работать также устойчиво. Основные недостатки инжекторных двигателей по сравнению с карбюраторными: высокая стоимость ремонта, высокая стоимость узлов, не ремонтопригодность элементов, высокие требования к качеству топлива, необходимо специализированное оборудование для диагностики, обслуживания и ремонта. Еще каждый инжекторный двигатель обеспечивает легкость пуска независимо от погодных условий. Например, в сильные морозы двигатель практически не требует прогрева и запускается «с пол-оборота», так что почти сразу можно ехать. За счет качества приготовления горючей смеси и стабильность её состава. В общем, современные инжекторные системы двигателя обеспечивают целый ряд немаловажных преимуществ перед своими карбюраторными собратьями, которые можно перечислять до бесконечности. Однако не стоит забывать, что все свои положительные качества инжектор проявляет только при условии соблюдения правил пользования и эксплуатации.
| Тип автомобиля |
Ваз-2106 (МКП) |
Honda-CIVIC (АКП) |
| Тип двигателя |
4-хтактный, бензиновый, карбюраторный. |
4-хтактный, бензиновый, инжекторный. |
| Масса автомобиля |
1045кг. |
1120кг. |
| Диаметр и ход поршня |
79/80мм. |
75/84мм. |
| Рабочий объём в литрах |
1.6 |
1.5 |
| Степень сжатия топлива |
8,5 |
9,6 |
| Мощность |
75л.с./5600об.мин. |
140л.с/5600об.мин |
Рис. Инжекторный двигатель автомобиля HONDA- CRV
Табл. 1 Характеристики автомобилей
Табл. 2 Поведения автомобилей на дороге.
| Тип автомобиля |
Ваз-2106 (МКП) |
Honda-CIVIC (АКП) |
| Макс. скорость разгона |
Не выше 152км/ч |
Выше 170км/ч |
| Время разгона до 100км/ч по прямой асфальтированной дороге |
17с |
8.6с |
| Поведение автомобиля при подъеме в гору (30м. 35 градусов) |
С усилием (приходиться увеличивать подачу топлива, при этом увеличивается расход горючего) |
Свободно (компьютер сам подает топливо когда падают обороты, при этом расход топлива практически не увеличивается) |
| Расход топлива на 100км. в городском цикле 40-60 км/ч |
9литров. |
7литров. |
Исходя из данных таблиц 1 и 2 видно, что иномарки лучше, чем отечественные автомобили, но они гораздо дороже в обслуживании, нежели отечественные. Российские автомобили не прихотливы в обслуживании, их могут обслуживать и ремонтировать сами владельцы. У иномарок хоть и маленький расход топлива, зато бензин дороже. К сравнению у иномарок стоимость 1 литра бензина- 26р, а у отечественных 22р за 1 литр, из этого следует у иномарок при расходе топлива на 100км приходится 250рублей, а у отечественных при расходе топлива на 100км приходится затратить сумму 200рублей.Кроме этого новый Ваз-2107 стоит в среднем 180000рублей, но например за те же деньги автомобиль Honda-CIVIC возможно приобрести лишь на 12лет старше новой предложенной модели ВАЗ, кроме этого пробег данного автомобиля будет составлять как минимум 120000км. Решайте сами ездить в комфорте в старом автомобиле или на абсолютно новом авто, который года 2 не будет предоставлять вам хлопот, кроме как поменять масло и тосол. У иномарок с пробегом плохая подвеска, которая не адоптирована к российским дорогам, при езде по которым возможно получить поломку подвески, в следствии чего потерять колесо и попасть в автокатастрофу в результате которой могут пострадать как водитель так и пассажиры , одним словом решать вам, однако я рекомендую остановить свой выбор на автомобилях с инжекторным типом двигателя.
Заключение
С современном обществе спрос на автомобильную технику с каждым годом возрастает в несколько десятков, а то и в сотни раз. Кроме этого со стороны правительства и органов управления большое внимание уделяется развитию автомобильной отрасли и промышленности. Особое внимание уделяется и комплектации, а следовательно одной из составных частей, то есть двигателю, так же основной задачей на сегодняшний день является установления приемлемых цен для покупателя. В своей работе я рассмотрел два наиболее используемых типах двигателя, провел сравнительный анализ, дал рекомендации по приобретению автомобилей наиболее экономичных, экологических безопасных и сравнительно не дорогих в обслуживании. Считаю, что цель работы мною достигнута, поставленные задачи выполнены.
Список литературы
1. Ремонт японских автомобилей (заметки автослесаря).- Москва: ООО “Издательство АСТ”, 2000.-288страниц. Автор: Корниенко С.
2. slv2.chat.ru/VAZ/VAZ08_09/v08_dvig9.htm
3. ru.wikipedia.org/wiki/Инжекторная_система_подачи_топлива