Устройство электробензонасоса (ЭБН) системы электронного впрыска бензинового двигателя

Цель работы:

Изучение принципа работы электробензонасоса системы электронного впрыска бензинового двигателя.

Оборудование и материалы: Электробензонасос 52.1159, штангенциркуль, отвертка с плоским шлицем, плоскогубцы, мультиметр M890G, манометр.

Выбор исходных данных:

Две последние цифры номера в зачетной книжке необходимо умножить на три, полученный результат будет означать давление на выходе из насоса в килоПаскалях (10³ Па).

Теоретические сведения:

В современных системах впрыска [16,13] используются только электрические бензонасосы. По принципу действия они делятся на два типа- объёмные и центробежные (динамического действия). Типовая конструкция бензонасоса показана ниже (см. Рисунок 3).Отличия в конструкциях касаются только лишь в качающей части, то есть непосредственно насосов. Работа насосов объемного типа основана на вытеснении жидкости при изменении объёма рабочей полости. По геометрической форме насосы объемного типа можно подразделить на насосы с роликовым качающим узлом, плунжерным (топливоподкачивающий насос на Chevrolett Tahoe) и шестеренным. При вращении эксцентрично расположенного ротора по мере движения ролика 24 (см. Рисунок 3) происходит уменьшение объема и бензин выдавливается в полость на выходе из бензонасоса. Принцип действия шестеренного насоса подробно рассматривается в курсах «конструкции двигателей внутреннего сгорания», «гидромеханические передачи» где применяются масляные насосы аналогичной конструкции.

Роликовые насосы способны создавать давление 0,6- 1,0 Мпа, шестеренные – несколько выше. Насосы коловратного типа для перекачивания бензина не применяются, поскольку бензин не обладает такой смазывающей способностью, как масло. Износ роликов в насосе практически отсутствует, поскольку при работе насоса ролик не касается поверхности ротора из-за наличия жидкостного клина. В подавляющем большинстве отказ электробензонасосов происходит по причине попадания воды и грязи в качающую часть с последующей коррозией стальных деталей. ЭБН роликового типа BOSCH имеют внутреннюю поверхность статора покрытую политетрафторэтилена (фторопласт-4 по ГОСТ, либо «Тефлон» - коммерческое название в США и Европе). Это позволяет снизить уровень шума и повысить долговечность качающего узла. Большинство отечественных автопроизводителей не устанавливает фильтр-отстойник перед электробензонасосом, хотя это могло бы повысить надежность системы питания. Также водители не учитывают эти особенности при эксплуатации машин с ЭБН. Необходимо не допускать движения машины при практически пустом бензобаке из-за риска сухого трения в ЭБН. Следует заправлять машину бензином без примесей воды. Регулярно рекомендуется доливать в бензин присадки, удаляющие воду из системы питания. Например – изопропиловый спирт, который растворяет в себе воду, а затем сам легко растворяется в бензине, в то время, как вода в бензине без присадок не растворяется. Применять этиловый спирт для этого не следует, поскольку у этилового спирта низкое октановое число.

Рисунок 2. Схема определения основных размеров роликового насоса.

Центробежные насосы по конструкции аналогичны насосам охлаждающей жидкости автомобильных двигателей. Максимальное давление центробежных насосов сильно зависит от габаритов и удельного веса жидкости, и в данном случае оно не превышает 0,3 Мпа. При этом центробежные насосы выдают стабильный, без пульсаций, поток жидкости. Центробежные насосы не имеют изнашивающихся частей, но они не способны начать работу, будучи не заполненными жидкостью. Поэтому их зачастую используют в чачестве первой ступени насосов в системе распределенного впрыска и рабочих – в системах центрального впрыска. Бензонасосы всех типов должны обеспечивать давление с полутора кратным запасом больше рабочего давления в системе. Рабочее давление регулируется специальным регулятором непосредственно вблизи топливной рампы двигателя, то есть в магистрали после электробензонасоса. Кроме того, внутри электробензонасоса есть предохранительный клапан, не допускающий превышения давления свыше номинального (как правило – 0,4 МПА). При избытке давления бензин перепускается из нагнетательной полости во всасывающую. На выходе из насоса установлен обратный клапан, не допускающий падения давления в топливной рампе при кратковременном бездействии насоса. Насос отключается через 5 секунд после остановки двигателя при включенном зажигании и при выключении зажигания. На многих зарубежных автомобилях электробензонасос питается импульсным напряжением с переменной скважностью в зависимости от нагрузки на двигателе.

Производительность насоса объемного типа можно подсчитать в следующей последовательности:

1. Определить размеры D и d (см. Рисунок 2);

2. Определить диаметр ролика d_p и его высоту S (м);

3. Вычислить объём занимаемый роликами по формуле

V_лоп=p d_p²/8, (2.1)

4. Вычислить рабочий объём по формуле:

V_раб=(3.14(D/2)²-3.14(d/2)²)*S- V_лоп, (2.2)

5. Вычислить объемную подачу по формуле:

Рисунок 3. Устройство электробензонасоса: 1-входной штуцер; 2-стопорное кольцо; 3-уплотнительное кольцо; 4-основание насоса с валом; статор; 6-предохранительный клапан; 7-крышка насоса; 8-канал выходной; 9-корпус электродвигателя; 10-постоянный магнит; 11-якорь электродвигателя; 12-корпус электробензонасоса; 13-коллектор якоря электродвигателя; 14-обратный клапан; 15-пружина; 16-выходной штуцер; 17-вал электродвигателя; 18-фильтр радиопомех; 19-сепаратор; 20-щетка электродвигателя; 21-обмотка якоря электродвигателя; 22-муфта соединительная; 23-вал насоса; 24- ролик; 25-канал входной.

V_п =V_раб*n/60, (2.3)

где n- определённая вами частота вращения вала бензонасоса (об/мин). Значение объёмной подачи также можно получить путем практического измерения объема жидкости в единицу времени.

6. Вычислить мощность насоса по формуле:

N=P* V_п. (2.4)

где: P - среднее давление масла в нагнетающей магистрали по вашему варианту задания, Па.

Для того, чтобы единицы измерения были в стандартах СИ, необходимо величины использовать по ГОСТ – размеры в долях метра, давление в Паскалях.

Порядок выполнения работы:

1. Разобрать электробензонасос, разложив все детали по порядку.

2. Изучить конструкцию узла и сделать эскиз его продольного разреза.

3. Измерить его размеры.

4. На стенде измерить реальную частоту вращения и мощность , потребляемую аналогичным насосом.

5. Оценить теоретическую и фактическую мощности и объемные подачи ЭБН.

6. Письменно пояснить принцип работы ЭБН.

7. Собрать электробензонасос.

8. Составить техпроцесс сборки электробензонасоса.

Отчет должен содержать титульный лист, эскиз насоса, техпроцесс, выводы по работе

Контрольные вопросы

1. Какое положение продольной оси ЭБН по отношению к автомобилю предпочтительнее и почему?

2. Возможно ли перекачивать масло насосом такого типа? Что произойдет в этом случае?

3. Возможно ли перекачивать воду насосом такого типа? Что произойдет в этом случае?

4. Возможно ли перепутать полюса клемм питания?

5. Возможно ли при подаче напряжения обратной полярности на насос перекачивать бензин в обратном направлении?

6. Производительность какого насоса больше при одинаковых диаметрах: с роликами или пластинчатого?

7. Почему корпус насоса делают из алюминия, а не стали?

8. Почему не происходит воспламенения бензина в насосе?

9. Почему не происходит короткого замыкания между витками в насосе при попадании воды?

10. Каким образом система питания двигателя будет работать при отсутствии обратного клапана?

11. Для чего на выходе насоса устанавливают обратный клапан, а не на входе?

12. Для чего внутри насоса устанавливают перепускной клапан, ведь такой клапан уже есть на самом двигателе внутреннего сгорания?

13. Почему насос имеет цилиндрическую форму?

14. Для чего вместо статорных обмоток устанавливают постоянные магниты?

15. Почему не используют центробежные насосы в системах питания?

16. Почему не используют диафрагменные насосы во впрысковых системах питания?

17. Для чего во многих конструкциях автомобилей используют электробензонасосы, встроенные в бензобак?

18. Почему для привода электробензонасоса не используют асинхронные двигатели?

19. Почему не рекомендуется ездить на автомобиле с электробензонасосом, имея минимальное количество бензина в баке?

20. Для чего в системе питания бензиновых ДВС делают магистраль для слива бензина обратно в бензобак ?

21. Почему для впрысковых систем используются бензонасосы с электроприводом, а не с приводом от ДВС?

22. Из-за чего образуется конденсат водных паров в бензобаке?