УДК 631.3

ЗАСТОСУВАННЯ ІНЖЕКТОРНИХ СИСТЕМ ЖИВЛЕННЯ

У ДВИГУНАХ МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ

Р. Паславський, к. т. н., О. Миронюк, к. т. н.

Львівський національний аграрний університет

Ключові слова: інжекторна система живлення, двигун, витрата палива, потужність.

Key words:  injection fuel system, engine, fuel input, capacity.

Using of injection fuel system in little capacity one-cylinder motors will improve theirs operating characteristics.

Постановка проблеми. Сьогодні у продажу широко представлено засоби малої механізації (мотоблоки, мотокультиватори) вітчизняних і закордонних виробників. Розроблено рекомендації [1] з оптимального підбору тієї чи іншої моделі залежно від потреб споживача. Основна увага звертається на функціональні можливості та надійність конструкції. Що стосується двигуна, то покупці насамперед звертають увагу на потужність і витрату палива. Ці показники в рекламній інформації висвітлюються не досить коректно. Зокрема вказуються максимально можлива потужність, а також годинна витрата палива в межах 0,5–0,7 л/год, для режиму холостого ходу. Насправді питома витрата палива на номінальному режимі коливається в межах 313–394 г/кВт год, що з урахуванням потужності двигуна становить 1,5–2,4 л/год [2; 3]. У двотактних двигунах ці показники ще більші.

Як правило, в системі живлення двигунів застосовують карбюратори з горизонтальною тягою поплавкового типу. Застосування інжекторної системи живлення дало б змогу значно зменшити витрату палива, але сьогодні на двигунах малої потужності цю систему застосовують у поодиноких випадках. Тому розробка схеми та конструкції інжекторної системи живлення для одноциліндрових двигунів є актуальною та практично значущою.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У науково-публіцистичній літературі та Інтернет-ресурсах міститься багато схвальної інформації від користувачів мотоблоків. Прикладом можуть слугувати мотоблоки Мінського тракторного заводу МТЗ-05, укомплектовані двигуном УД-15, випуску 1986–1990 рр., які трапляються на присадибних ділянках дотепер. Водночас багато користувачів, придбавши мотоблоки сучасних моделей, особливо з малою потужністю двигуна, сподіваються досягнути високої продуктивності праці та якості роботи. Їх відгуки, як правило, негативні, адже довговічність роботи таких засобів малої механізації невелика через значні перенавантаження.

Для забезпечення надійної та якісної роботи мотоблоків рекомендовано потужність двигуна підбирати з розрахунку 0,52–0,73 кВт на 10 кг загальної маси мотоблока [1]. Сьогодні завод “Мотор-січ” виготовляє мотоблок МБ-405, маса якого 180 кг, а потужність двигуна 4,1 кВт, що є недостатнім для агрегатування зі шлейфом знарядь, призначених для засобів малої механізації. Водночас російські виробники пропонують мотоблок “Салют” із комплектацією восьми моделей двигунів різної потужності. Якщо передбачається за допомогою мотоблока обробляти ділянку від 20 до 60 соток, то пропонується застосовувати двигуни марок Briggs & Stratton I/C, Honda GX160, Lifan 177F, Combardini, потужністю 6-9 кВт. До основного недоліку цих двигунів слід зарахувати порівняно високу питому витрату палива.

Як відомо, автомобілебудівники відмовились від застосування карбюраторної системи живлення на багатоциліндрових двигунів, перейшовши на інжекторну систему, кращу за багатьма техніко-економічними і пусковими властивостями. Тобто за однакового об’єму циліндрів двигуна інжекторні системи сприяють збільшенню на 7–10% потужності, покращуючи наповнення циліндра [4]. Система впорскування швидко реагує на будь-які зміни навантаження і забезпечує плавність роботи.

До основних недоліків застосування інжекторної системи живлення зараховують більшу складність конструкції та зростання їх вартості.

Постановка завдання. Для покращання роботи одноциліндрових двигунів малої потужності доцільно обґрунтувати схему інжекторної системи живлення. Водночас потрібно удосконалити роботу газорозподільного механізму, що в комплексі забезпечить значне покращання роботи техніко-економічних показників одноциліндрових двигунів.

|

Виклад основного матеріалу. Провівши аналіз існуючих систем впорскування палива, пропонуємо застосовувати один з оптимальних варіантів, схема якого зображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема роботи системи впорскування: 1 – паливний бак; 2 – паливний насос; 3 – абсорбер із фільтром; 4 – регулятор подачі палива; 5 – форсунка; 6 – повітряний насос; 7 – регулятор подачі повітря; 8 – процесор; 9 – акумуляторна батарея; 10 – датчик положення важеля подачі палива; 11 – датчик кута повороту колінвала; 12 – датчик температури двигуна; 13 – датчик рівня оливи; 14 – оливова помпа.

Слід зазначити, що на довговічність роботи двигуна значний вплив має ступінь очищення повітря, оскільки мотоблоки працюють в умовах значної запиленості. Очисники повітря комбінованого типу якісно справляються з роботою, але погіршують ступінь наповнення циліндрів. Тому в систему впорскування запропоновано включити насос низького тиску, який забезпечить подачу повітря під тиском у межах до 5 атм. Формування паливної суміші здійснюється під контролем процесора, що налаштований виконувати регулювання оптимального співвідношення  “повітря–паливо” залежно від різних параметрів і режимів роботи. Таким чином якість паливної суміші не залежить від атмосферного тиску й температури повітря, що полегшує пуск двигуна в холодний період і покращує роботу за умови високих температур повітря. Ця обставина особливо актуальна для двигунів з повітряним охолодженням.

Блок управління, постійно отримуючи інформацію від датчика кута повороту колінвала, керує процесами впорскування палива у впускний колектор і запалювання робочої суміші у найкращий для кожного з режимів роботи момент. На автомобільних двигунах застосовують блоки управління з можливістю їх програмування та постійного зчитування інформації з десяти та більше датчиків. Незважаючи на те, що в системі одноциліндрового двигуна задіяно лише чотири датчики, блок управління відіграє ключову роль. Тому для забезпечення надійної роботи запропоновано застосувати блок управління PGM-FI, модифікації якого часто застосовуються на двигунах великої потужності.

|

З огляду на відносно малі діаметри тарілок клапанів для забезпечення якісної роботи дозувальної системи запропоновано застосувати додаткове механічне піднімання клапана на номінальному режимі роботи. Для цього на розподільчому валі виготовлюється додатковий кулачок, що взаємодіє з повідком. На малих оборотах колінчастого вала повідок не впливає на роботу впускного клапана. На номінальному режимі роботи збільшується тиск оливи. Це забезпечує переміщення підпружиненого важеля, що з’єднує додатковий повідок із коромислом впускного клапана. Профіль і розмір додаткового кулачка, який взаємодіє з повідком, відрізняється від кулачка впускного клапана. Тому відбувається зміна фаз газорозподілу, тобто тривалості відкриття впускного клапана за номінальної частоти обертання колінчастого вала. Завдяки збільшенню надходження в циліндри повітря покращується повнота згоряння палива.

Рис. 2. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна:

- - -  – серійний двигун;

––– – удосконалений двигун.

Така конструкція дає змогу оптимізувати фази газорозподілу на низьких обертах для досягнення найменшої витрати палива та вібрації, а на великих обертах отримати більшу потужність.

Для подолання опору переміщенню мотоблока важливе значення має форма кривої крутного моменту (рис. 2). Результати досліджень зовнішньої швидкісної характеристики вказують на великий діапазон частоти обертання колінвала з практично незмінним крутним моментом. Це забезпечує плавність руху мотоблока та його можливість долати різкі зміни навантаження. Така властивість двигуна суттєво покращує якість роботи мотоблока у міжряддях, забезпечуючи прямолінійність руху.

Висновки. Застосування інжекторної системи живлення не вимагає значного переобладнання двигуна, хоча його вартість зростає в середньому на 15%. Враховуючи забезпечення зменшення витрати палива, вартість якого має постійну тенденцію до зростання, інжекторна система живлення швидко окупиться. Щодо надійності роботи цієї системи, то двадцятирічний досвід їх застосування дає підстави стверджувати про безвідмовну роботу в різних експлуатаційних умовах.

Бібліографічний список

1.                      Майструк К. Вибирайте мотоблоки: там не наші, а чужі, тут – чужі, не наші / К. Майструк //Новини агротехніки. – 2002. – №1. – С. 36–40.

2.                      http://www.agroum.ru.

3.                      http://www.pajero.us.

4.                      Скотников В. А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля / В. А Скотников, А. А. Мащенский, А. С. Солонский ; [под ред.                     В. А Скотникова]. – М. : Агропромиздат, 1986. – 383 с.