Надежность и работоспособность отечественных автомобилей

Министерство  образования и  науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО  «Северо-Восточный федеральный университет  имени М.К.Аммосова»

АВТОДОРОЖНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

«Кафедра  эксплуатации автомобильного транспорта и автосервис»

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

На тему: «Надежность  и работоспособность  отечественных  автомобилей»

 

 

 

 

Выполнил: студент  IV-го курса

Гр. АиФО -10 Докторов В.А.

Проверил: Пестерев В. И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якутск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение
2. Общее устройство и работа двигателя автомобиля
3. Схема системы управления двигателем ВАЗ
4. Метод управления
5. Достоинства
6. Недостатки
7. Компьютерное управление инжекторным двигателем
8. Пуск двигателя
9. История
10. Выводы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Внутренней энергией обладают все тела - земля, камни, облака. Однако извлечь их внутреннюю энергию довольно трудно, а порой и невозможно.

Наиболее легко на нужды  человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно  говоря, "горючих" и "горячих" тел. К ним относятся: нефть, уголь, горячие источники вблизи вулканов, теплые морские течения и т.п. Рассмотрим один из примеров использования  превращения внутренней энергии  названных тел в механическую энергию. Применение двигателей внутреннего  сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских  судах.

По роду топлива Двигатели  внутреннего сгорания разделяются  на двигатели жидкого топлива  и газовые. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом - на 4-тактные  и 2-тактные. По способу приготовления  горючей смеси из топлива и  воздуха - на двигатели с внешним  и внутренним смесеобразованием.

Существуют: жидкостные и  газовые, с внешним (карбюраторные  двигатели) и внутренним (дизели) смесеобразованием, поршневые и турбинные, реактивные и комбинированные Двигатели  внутреннего сгорания.

В Двигателе внутреннего  сгорания с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели) зажигание  рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при  впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Мощность, экономичность  и другие характеристики двигателей постоянно улучшаются, основной принцип  действия остаётся неизменным.

В данной работе речь пойдет об электронной системе управления бензиновым инжекторным отечественным двигателем.

 

 

 

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ  АВТОМОБИЛЯ

 

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) -- самый распространенный тип двигателя легкового автомобиля. Работа двигателя автомобиля этого типа основана на свойстве газов расширяться при нагревании. Источником теплоты в двигателе является смесь топлива с воздухом (горючая смесь). Двигатели внутреннего сгорания бывают двух типов: бензиновые и дизельные. В бензиновом двигателе горючая смесь (бензина с воздухом) воспламеняется внутри цилиндра от искры, образующейся на свече зажигания. В дизельном двигателе горючая смесь (дизельного топлива с воздухом) воспламеняется от сжатия, а свечи зажигания не применяются. На обоих типах двигателей давление образующейся при сгорании горючей смеси газов повышается и передается на поршень . Поршень перемещается вниз и через шатун действует на коленчатый вал , принуждая его вращаться. Для сглаживания рывков и более равномерного вращения коленчатого вала на его торце устанавливается массивный маховик.

 

Рассмотрим основные понятия  о ДВС и принцип его работы.

 

В каждом цилиндре установлен поршень. Крайнее верхнее его  положение называется верхней мертвой  точкой (ВМТ), крайнее нижнее -- нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. За один ход поршня коленчатый вал повернется на половину оборота. Камера сгорания (сжатия) -- это пространство между головкой блока цилиндров и поршнем при его нахождении в ВМТ. Рабочий объем цилиндра -- пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из ВМТ в НМТ. Рабочий объем двигателя -- это рабочий объем всех цилиндров двигателя. Его выражают в литрах, поэтому нередко называют литражом двигателя. Полный объем цилиндра -- сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра. Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. Степень сжатия у бензинового двигателя равна 8...10, у дизельного -- 20... 30. От степени сжатия следует отличать компрессию. Компрессия -- это давление в цилиндре в конце такта сжатия характеризует техническое состояние (степень изношенности) двигателя. Если компрессия больше или численно равна степени сжатия, состояние двигателя можно считать нормальным. Мощность двигателя -- величина, показывающая, какую работу двигатель совершает в единицу времени. В работающем двигателе автомобиля мощность измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с), при этом одна лошадиная сила приблизительно равна 0,74 кВт. Крутящий момент двигателя численно равен произведению силы, действующей на поршень во время расширения газов в цилиндре, на плечо ее действия (радиус кривошипа -- расстояние от оси коренной шейки до оси шатунной шейки коленчатого вала). Крутящий момент определяет силу тяги на колесах автомобиля: чем больше крутящий момент, тем лучше динамика разгона автомобиля. Максимальные мощность и крутящий момент развиваются двигателем при определенных частотах вращения коленчатого вала (указаны в технической характеристике каждого автомобиля). Такт -- процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, рабочий цикл которого происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным независимо от количества цилиндров. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Он протекает в одном цилиндре в такой последовательности: 1 -й такт -- впуск. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан в цилиндр из системы питания поступает горючая смесь (смесь топлива с воздухом). Вместе с остаточными газами в цилиндре горючая смесь образует рабочую смесь и занимает полный объем цилиндра; 2-й такт -- сжатие. Поршень под действием коленчатого вала и шатуна перемещается вверх. Оба клапана закрыты, и рабочая смесь сжимается до объема камеры сгорания; 3-й такт -- рабочий ход, или расширение. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра, которая воспламеняет рабочую смесь (в дизельном двигателе рабочая смесь самовоспламеняется). Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал; 4-й такт -- выпуск. Поршень перемещается вверх, и через открывшийся выпускной клапан 4 выходят наружу из цилиндра отработавшие газы. При последующем ходе поршня вниз цилиндр вновь заполняется рабочей смесью, и цикл повторяется. Как правило, двигатель имеет несколько цилиндров. На отечественных автомобилях обычно устанавливают четырехцилиндровые двигатели (на автомобилях «Ока» --двухцилиндровый). В многоцилиндровых двигателях такты работы цилиндров следуют друг за другом в определенной последовательности. Чередование рабочих ходов или одноименных тактов в цилиндрах многоцилиндровых двигателей в определенной последовательности называется порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров в четырехцилиндровом двигателе чаще всего принят I --3--4--2 или реже I --2--4--3, где цифры соответствуют номерам цилиндров, начиная с передней части двигателя, характеризует такты, происходящие в цилиндрах во время первого полуоборота коленчатого вала. Порядок работы двигателя необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к свечам при установке момента зажигания и для последовательности регулировки тепловых зазоров в клапанах. В действительности любой реальный двигатель гораздо сложнее упрощенной схемы. Рассмотрим типовые элементы конструкции двигателя и принципы их работы.

· Инжекторные системы питания двигателя классифицируются следующим образом:

· Моновпрыск или центральный впрыск -- одна форсунка на все цилиндры, расположенная на месте карбюратора (во впускном коллекторе). В современных двигателях не встречается. Распределённый впрыск -- каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе.

· Одновременный - все форсунки открываются одновременно.

· Попарно-параллельный - форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед  циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что  за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния.

 

· Фазированный впрыск -- каждая форсунка управляется отдельно, и открывается непосредственно перед тактом впуска.

· Прямой впрыск -- форсунки расположены  непосредственно возле  цилиндров  и впрыск топлива происходит непосредственно  в него .

В современных моторах  система питания инжекторного двигателя используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке Датчика Положения Распределительного Вала ДПРВ (Фазы). В системе питания инжекторного двигателя используется фазированный впрыск - каждая форсунка управляется отдельно, и открывается непосредственно перед тактом впуска. Прямой впрыск -- форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива происходит непосредственно в него. Метод управления Механический; Электронный -- решение о времени и длительности открытия форсунок принимает микроконтроллер, основываясь на данных, поступающих от датчиков.

В системе питания инжекторного двигателя контроллер (ВАЗ-2111) поступает следующая информация. о положении и частоте вращения коленчатого вала, о массовом расходе воздуха двигателем, о температуре охлаждающей жидкости, о положении дроссельной заслонки, о содержании кислорода в отработавших газах (в системе с обратной связью), о наличии детонации в двигателе, о напряжении в бортовой сети автомобиля, о скорости автомобиля, о положении распределительного вала (в системе с последовательным распределенным впрыском топлива), о запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле) На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами: топливоподачей (форсунками и электробензонасосом), системой зажигания, регулятором холостого хода, адсорбером системы улавливания паров бензина (если эта система есть на автомобиле), вентилятором системы охлаждения двигателя, муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле), системой диагностики.

Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально  «на лету», так как управление осуществляется программно, и может  учитывать большое число программных  функций и данных с датчиков. Также  современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу  работы под конкретный экземпляр  мотора, под стиль вождения и т. п.

Преимущества двухтактного инжекторного двигателя по сравнению с карбюраторным двухтактным двигателем:

Уменьшение на 75% выбросов несгоревших углеводородов

Уменьшение на 40% расхода  топлива

Лёгкий запуск

Быстрый набор оборотов

Более линейная характеристика крутящего момента

 

Одной из первых такие разработки внедрила в свои моторы корпорация OMC в 1997 году, выпустив двигатель, построенный  с использованием технологии FICHT. В  этой технологии ключевым фактором было использование специальных инжекторов, которые позволяли впрыскивать  топливо непосредственно в камеру сгорания. Это революционное решение  наряду с использованием современного бортового компьютера позволило  точно дозировать топливо в тот  момент, когда поршень при обратном движении перекроет все окна.

 

В полость коленвала распыляется чистое масло, которое не смывается топливом - теперь его там нет! Топливо не смывает масло, что позволяет уменьшить его расход. Благодаря этому решению разработчики получили двухтактный двигатель с его совершенной динамикой разгона, великолепной кривой мощности и малым весом, но при этом имеющий уровни выброса и экономичности, как у карбюраторного четырёхтактного двигателя. Инжекторная система позволяет улучшить эксплуатационные и мощностные показатели двигателя (такие как динамика разгона, расход топлива, экологические характеристики и т. д.).

 

 

 

СХЕМА СИСТЕМЫ  УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВАЗ

 

Системой управления двигателем ваз называется электронная система  управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система  системы управления двигателем ваз  является одним из основных электронных  компонентов электрооборудования  автомобиля. Генератором развития систем управления двигателем в мире является немецкая фирма Bosch. Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя. Простейшей системой управления двигателем является объединенная система впрыска и зажигания.

 

 

Современная система управления двигателем ВАЗ объединяет значительно  больше систем и устройств, в том  числе:

 

*топливная система;

*система впрыска;

*система впуска;

*система зажигания;

*выпускная система;

*система охлаждения;

*система рециркуляции  отработавших газов;

*система улавливания   паров бензина;

*вакуумный усилитель   тормозов.

 

Система управления двигателем ваз  имеет следующее общее  устройство:

*входные датчики;

*электронный блок управления;

*исполнительные устройства  систем двигателя.

 

 

 

МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ

 

* Механический;

* Электронный -- решение о времени и длительности открытия форсунок принимает микроконтроллер, основываясь на данных, поступающих от датчиков.

Пример работы

В контроллер (ВАЗ-2111) поступает  следующая информация.

* о положении и частоте   вращения коленчатого вала,

* о массовом расходе   воздуха двигателем,

* о температуре охлаждающей   жидкости,

* о положении дроссельной   заслонки,

* о содержании кислорода   в отработавших газах (в системе   с обратной связью),

* о наличии детонации   в двигателе,

* о напряжении в бортовой  сети автомобиля,

* о скорости автомобиля,

* о положении распределительного  вала (в системе с последовательным  распределенным впрыском топлива),

* о запросе на включение   кондиционера (если он установлен  на автомобиле)

 

На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами  и приборами:

 

* топливоподачей (форсунками  и электробензонасосом),

* системой зажигания,

* регулятором холостого   хода,

 

* адсорбером системы улавливания   паров бензина (если эта система   есть на автомобиле),

* вентилятором системы   охлаждения двигателя,

* муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле),

* системой диагностики.

 

Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально  «на лету», так как управление осуществляется программно, и может  учитывать большое число программных  функций и данных с датчиков. Также  современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу  работы под конкретный экземпляр  мотора, под стиль вождения и т. п.

 

ДОСТОИНСТВА

 

Преимущества двухтактного инжекторного двигателя по сравнению с карбюраторным двухтактным двигателем:

 

* Уменьшение на 75% выбросов  несгоревших углеводородов

* Уменьшение на 40% расхода   топлива

* Лёгкий запуск

* Быстрый набор оборотов

* Более линейная характеристика  крутящего момента

 

Одной из первых такие разработки внедрила в свои моторы корпорация OMC в 1997 году, выпустив двухтактный двигатель, построенный с использованием технологии FICHT. В этой технологии ключевым фактором было использование специальных  форсунок, которые позволяли впрыскивать  топливо непосредственно в камеру сгорания. Это революционное решение  наряду с использованием современного бортового компьютера позволило  точно дозировать топливо в тот  момент, когда поршень при обратном движении перекроет все окна. В  полость коленвала распыляется чистое масло, которое не смывается топливом - теперь его там нет! Топливо не смывает масло, что позволяет уменьшить его расход. Благодаря этому решению разработчики получили двухтактный двигатель с его совершенной динамикой разгона, великолепной кривой мощности и малым весом, но при этом имеющий уровни выброса и экономичности, как у карбюраторного четырёхтактного двигателя.