С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Система питания дизельных двигателей


Системы питания дизельных двигателей

ВМТ – верхняя мертвая точка ГБЦ – головка блока цилиндров КШМ – кривошипно-шатунный механизм ТНВД – топливный насос высокого давления

Отличие бензинового и дизельного двигателей

На современных автомобилях могут устанавливаться бензиновые и дизельные двигатели. Раньше дизельные двигатели в основном применялись на грузовиках большой грузоподъемности и на тракторах. При их работе можно было наблюдать клубы черного дыма, которые вырывались из выхлопной трубы. Двигатель издавал довольно громкий звук, сопровождающийся стуком. Повышенный шум и вибрации были основными недостатками дизелей. Поэтому такие моторы не устанавливали на легковые автомобили. Современные дизельные двигатели по многим показателям способны конкурировать с бензиновыми моторами. По некоторым характеристикам дизеля серьезно превосходят бензиновые двигатели.

По конструкции бензиновые и дизельные двигатели почти одинаковы. Основное отличие дизеля от бензинового мотора – это использование более прочных материалов при изготовлении его деталей. Это необходимо потому, что дизельный двигатель во время работы испытывает более сильные нагрузки в отличие от своего бензинового собрата. Для повышения прочности некоторые детали изготавливают более массивными, что увеличивает вес мотора.

На дизельном двигателе степень сжатия несколько выше, чем на бензиновом. Поэтому блок цилиндров на дизеле выше, чем на аналогичном бензиновом моторе. С увеличением высоты блока цилиндров увеличивается высота кривошипа коленчатого вала и длина шатунов, что так же сказывается на утяжелении двигателя. Самым главным конструктивным отличием является система питания. На дизеле она кардинально отличается от системы питания бензинового мотора.

На бензиновом моторе топливовоздушная смесь готовится посредством смешивания паров бензина и воздуха. После этого смесь сжимается поршнем в цилиндре при его движении вверх, в ВМТ на свечу зажигания подается электрический ток, искра воспламеняет топливовоздушную смесь, и происходит рабочий ход. Во время работы бензинового двигателя для регулирования мощности нужно изменять количество топлива и количество воздуха, которые подаются для приготовления топливовоздушной смеси. При этом их пропорции должны строго соблюдаться. При недостатке или переизбытке одного из компонентов невозможна нормальная работа двигателя.

Для регулирования подачи воздуха в бензиновом двигателе во впускном воздушном тракте устанавливается дроссельная заслонка (на некоторых моторах подача регулируется другим способом). Подача топлива на современных бензиновых двигателях регулируется электронным блоком управления посредством увеличения или уменьшения времени открытия топливных форсунок. В результате чего изменяется количество топлива, которое впрыскивается за это время.

В дизельный двигатель топливо и воздух подаются раздельно. В воздушном тракте дроссельной заслонки нет (но иногда используется для аварийного отключения подачи воздуха). Чем больше подать воздуха в цилиндр, тем лучше и полнее произойдет сгорание дизтоплива. Топливо в дизельный двигатель подается через форсунки. Смешивания воздуха и топлива как такового не происходит. Воздух необходим для поддержания горения дизтоплива. Как же происходит воспламенение в дизеле? А вот тут самое интересное.

По каким-то причинам во многих источниках этот вопрос затрагивается поверхностно или раскрывается не достаточно точно, а в некоторых случаях не совсем верно. Простому обывателю не так просто понять, что же происходит в процессе воспламенения топлива в дизеле. Некоторые люди пишут, что топливо в дизеле воспламеняется от его сжатия. Если налить на поршень дизтоплива и вращать дизель стартером, в цилиндре воздух в такте сжатия начнет сжиматься и давить на эту «лужицу», но топливо никогда не загорится в цилиндре, хоть весь день крутите. Некоторые люди пишут, что топливо воспламеняется от сжатия воздуха в цилиндре. Пример выше… При таких условиях дизтопливо никогда не воспламенится.

В дизельном двигателе во время такта сжатия воздух в цилиндре разогревается до высокой температуры. Это происходит во время его работы или при запуске в идеальных условиях при плюсовой температуре окружающего воздуха. Некоторые ссылаются именно на высокую температуру сжатого воздуха в цилиндре. Что именно из-за высокой температуры сжатого воздуха дизтопливо самовоспламеняется. В этом есть доля правды, но процесс не раскрыт полностью. Попробуем разобраться в этом более подробно.

Дизтопливо, распыленное форсункой на мелкие частички в дизельном двигателе, воспламеняется в результате его нагрева от трения об сжатый воздух. Чем мельче частички топлива при его распылении, тем больше точек трения и, соответственно, легче воспламенение. Если же в цилиндр под большим давлением подать струю дизтоплива, воспламенения не произойдет, ибо точек трения очень мало. Разогретый воздух в цилиндре способствует лучшему воспламенению дизтоплива за счет более быстрого разогрева частичек топлива от трения. Но нужно понимать, что воспламенение происходит именно от трения. Для примера вспомните спичку и как её поджигают. Оказывается, все просто, достаточно вспомнить физические процессы, которые известны из школьного курса физики.

Плотность воздуха в цилиндре так же влияет на процесс воспламенения. Чем плотнее среда, которая образуется в такте сжатия, тем сильнее происходит трение. Если впрыснуть дозу дизтоплива в объем воздуха с атмосферным давлением, и, соответственно, с недостаточной плотностью, воспламенения не произойдет. И не произойдет воспламенения, если впрыснуть дизтопливо в бензиновый мотор. Степень сжатия в бензиновом моторе ниже, чем в дизеле. Существует некий порог, ниже которого дизтопливо не способно воспламеняться. Поэтому в дизелях степень сжатия выше по отношению к бензиновым моторам.

Системы подачи воздуха

Система питания дизельного двигателя включает в себя систему подачи воздуха и систему подачи топлива в двигатель. В зависимости от способа подачи воздуха в двигатель различают атмосферные дизеля и турбодизеля. В атмосферных моторах воздух поступает в цилиндры посредством всасывания во время такта впуска, то есть за счет естественного разряжения. В турбодизелях используется нагнетатель воздуха, в основном это турбокомпрессор, работающий от выхлопных газов.

На одном валу находится две крыльчатки. За счет выхода выхлопных газов одна из крыльчаток раскручивается и через общий вал вращение передаётся на вторую крыльчатку, которая создает поток воздуха и нагнетает его во впускной тракт двигателя. Так как во время прохождения горячих выхлопных газов через турбину нагнетаемый воздух может нагреваться, между турбиной и впускным коллектором иногда устанавливают интеркулер. Это теплообменник, который позволяет охладить нагнетаемый в двигатель воздух, что еще больше увеличивает его объем. Перед использованием воздух на любом двигателе очищается системой очистки. Это фильтры разных видов и конструкций.

Турбодизеля обладают большей мощностью в отличие от атмосферных моторов. За счет большего объема воздуха, который нагнетается в цилиндры, происходит более полное и быстрое сгорание топлива. Это способствует снижению расхода топлива и повышению мощности мотора. Так же снижается токсичность выхлопных газов. Так как скорость сгорания топлива в турбированном моторе выше, это позволяет увеличить максимальные обороты вращения двигателя, что положительно сказывается на его характеристиках.

Есть и несколько минусов при использовании турбин на дизелях. Сам турбокомпрессор подвергается воздействию высоких температур от выхлопных газов. Что требует использовать дорогостоящие термостойкие материалы при изготовлении турбины. На некоторых моделях дизелей турбина охлаждается жидкостью из основной системы охлаждения двигателя. Во время работы вал турбины раскручивается до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту. Для увеличения срока службы пары трения используют износостойкие материалы, способные выдерживать огромные скорости вращения. Узлы вращения вала турбины обычно смазывают моторным маслом из общей системы смазки двигателя, что предъявляет серьезные требования к качеству моторных масел.

При использовании турбокомпрессора на двигателе его ресурс несколько сокращается по отношению к атмосферному двигателю. Это происходит из-за повышения нагрузок на основные механизмы двигателя. Так же повышается стоимость двигателя в целом. Этому способствует высокая стоимость самого турбокомпрессора, конструктивное усложнение систем охлаждения и смазки двигателя и увеличению воздушных трубопроводов. Несмотря на свои недостатки из-за большей экономичности и мощности турбодизеля все чаще устанавливаются на автомобили.

Камера сгорания

В зависимости от вида камеры сгорания различают камеры раздельного типа и камеры нераздельного типа. Раздельная камера сгорания представляет собой дополнительную камеру небольшого объема, которая соединяется каналом с верхней частью цилиндра. Эта камера обычно находится в полости ГБЦ. Топливо через форсунку впрыскивается именно в эту, так называемую, предкамеру. В момент воспламенения топлива продукты горения распространяются по соединительному каналу в цилиндр и давят на поршень.

Основным плюсом таких моторов является мягкость работы. То есть во время работы такого двигателя почти не слышен характерный «дизельный стук». Это обусловлено тем, что взрывная волна при воспламенении топлива образуется внутри предкамеры и не воздействует непосредственно на поршень. На таких моторах в распылителях форсунок было, как правило, одно отверстие, что упрощало и удешевляло их изготовление. Но были и минусы в такой конструкции. Это сложность изготовления самой предкамеры и её рубашки охлаждения.

Моторы с раздельными камерами сгорания обладали довольно высоким расходом топлива. Двигатели с нераздельными камерами сгорания получили большее распространение. Такие моторы чаще называют двигатели с непосредственным впрыском. То есть на них топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр в надпоршневое пространство. Камера сгорания может быть выполнена в днище поршня, в полости ГБЦ или частично там и там. По геометрической форме камеры сгорания могут быть разные. В некоторой степени это зависит от формы факела распыла топлива форсункой. Некоторые формы камеры сгорания способствуют образованию завихрений внутри цилиндра, что улучшает сгорание топлива.

Двигатели с непосредственным впрыском обладают рядом преимуществ по отношению к моторам с раздельными камерами сгорания. Самый главный показатель – это экономичность. Нераздельная камера сгорания имеет компактную форму, поэтому обладает малыми тепловыми потерями при работе двигателя. Это позволяет мотору быстрее выходить на рабочий тепловой режим и соответственно меньше тратить топлива. При нераздельной камере сгорания уменьшается высота ГБЦ и сложность её изготовления. Одним из минусов таких моторов является высокие ударные нагрузки, которые действуют на КШМ.

При использовании в форсунках распылителей с несколькими отверстиями малого диаметра удалось обеспечить более плавное горение топлива. Что послужило снижению ударных нагрузок, действующих на КШМ. Но производство таких форсунок довольно трудоемко и предъявляет к себе высокую точность изготовления, что сказывается на их стоимости. Тем не менее, именно моторы с непосредственным впрыском получили большое распространение в современном автомобилестроении. Такие моторы постоянно модернизируются и получают новые технологии, в частности по повышению прочности материалов КШМ.

Системы подачи топлива

На дорогах всего мира можно встретить автомобили с различными по конструкции системами подачи топлива. Некоторые из них устарели морально и физически. Эти системы не отвечают экологическим нормам по содержанию вредных выбросов в выхлопных газах. Тем не менее, такие автомобили выполняют свои функции. Существует несколько видов систем подачи топлива в дизельный двигатель.

Топливо из бака подается к ТНВД подкачивающим насосом. В подающем топливопроводе устанавливаются фильтры очистки топлива. Как правило, это двухступенчатая система очистки. На первом этапе топливо очищается от крупных примесей в виде мелких камешков, металлических обломков и так далее. Второй этап – это фильтр тонкой очистки, который улавливает все остальное, в том числе и воду. От ТНВД топливо подается к форсункам через трубки, которые способны выдерживать высокое давление.

ТНВД могут быть рядными и распределительными. Иногда встречаются V- образные, они схожи по конструкции с рядными насосами. Так же существуют так называемые магистральные насосы, о них чуть ниже… Рядные ТНВД могут иметь несколько плунжеров, которые создают давление топлива для индивидуальной форсунки. Насосы работают от вращения, имеют привод от двигателя, и вращение строго синхронизировано с положением поршней в ВМТ. Во время работы каждый плунжер обеспечивает повышение давления в подающей магистрали в нужный момент для каждого цилиндра двигателя. Форсунка имеет запорную иглу в распылителе, которая открывается от возросшего давления топлива. После открытия и впрыска топлива, давление в магистрали падает, и игла запирает отверстия распылителя. Все довольно просто устроено и работает механически.

Для увеличения подачи топлива в плунжере увеличивается давление, что увеличивает время впрыска топлива, а в итоге и его количество. Чтобы увеличить давление в плунжере насоса имеется специальная зубчатая рейка, которая при линейном перемещении поворачивает специальные втулки плунжеров относительно вертикальной оси. Тем самым отсечка происходит позже, в итоге повышается давление в топливной магистрали. Рейка соединяется с педалью газа механически или электроприводом. Такие ТНВД также имеют механический регулятор холостых оборотов и регулятор опережения момента впрыска топлива, который необходим при увеличении оборотов двигателя.

Насосы такого типа смазываются моторным маслом из общей системы смазки двигателя, поэтому могут работать на топливе низкого качества.

Системы питания топливом такого типа очень надежны. Они хорошо зарекомендовали себя за многолетнее применение и до сих пор могут применяться на дизелях. Но такие системы не обладают потенциалом в дальнейшем развитии. Для более мягкой работы дизеля и повышения экономичности следует повысить давление впрыска топлива. На таких системах повышать давление неограниченно нет возможности. Во время работы в определенный момент происходит резонанс в трубопроводах высокого давления. Поэтому увеличение давления может привести к разрушению трубок. Так же есть зависимость производительности насоса от оборотов работы двигателя, что негативно сказывается на тонкости распыления топлива в этом режиме.

Распределительный насос отличается от рядного насоса количеством плунжерных секций. Такие насосы могут иметь одну или несколько плунжеров, но их количество может не соответствовать количеству цилиндров двигателя, на которые они устанавливаются. Подача топлива распределяется специальным механизмом. В нужный момент топливо под высоким давлением подается на нужную форсунку в соответствии с тактом работы двигателя. Форсунки при этом могут использоваться такой же конструкции, которая описана выше. Насосы такого типа компактнее рядных насосов, поэтому чаще применяются на легковых дизелях. Механизм распределения подачи топлива довольно точно работает, что увеличивает мягкость работы двигателя. В отличие от рядных насосов производительность распределительных почти не зависит от оборотов двигателя.

Но есть в таких насосах и недостаток. Все детали внутри насоса смазываются дизтопливом, которое он подает к форсункам. Точность изготовления прецизионных пар довольно высока. Поэтому качество топлива влияет на долговечность работы насосов такого типа. При недостаточной смазке ускоряется износ деталей, а присутствие влаги в топливе достаточно серьезно уменьшает его ресурс.

Существуют системы, в которых насос высокого давления и форсунка объединены в один элемент. Что исключает применение трубопроводов высокого давления. Подкачивающий насос подает топливо сразу на насос-форсунку. На каждый цилиндр устанавливается индивидуальная насос-форсунка. В таких системах давление впрыска топлива может достигать нескольких сотен МПа, что увеличивает экономичность и уменьшает содержание вредных выбросов в выхлопных газах. Насос-форсунка приводится в работу от кулачков распределительного вала, что упрощает конструкцию двигателя в целом. Современные топливные системы такого типа, а существуют они довольно давно, имеют ряд новшеств.

Например, на некоторых двигателях с такой системой впрыск топлива разделен на несколько фаз. То есть топливо впрыскивается не одной порцией, а несколькими. Каждая из порций может отличаться по объему, что позволяет контролировать процесс сгорания топлива. В результате воспламенение происходит более мягко, снижая ударные нагрузки на КШМ, а токсичность выхлопных газов снижается за счет более полного сгорания топлива в цилиндрах. Минусом же являются высокая стоимость насос-форсунки и необходимость использовать топливо высокого качества.

Еще одна система питания топливом на дизельном моторе – это система Common Rail. В переводе с английского означает общая магистраль. На легковых двигателях разные бренды называют эту систему по-своему, но принцип работы у них схож. В роли общей магистрали выступает топливная рампа, в которой накапливается энергия давления. Из топливной рампы топливо подается на форсунки, открывающиеся электрическим импульсом. Чем-то напоминает топливную рампу бензинового мотора, но в дизеле давление в рампе составляет несколько сотен МПа. Такое давление создает магистральный насос высокого давления. Электрический импульс подается в нужный момент из блока управления двигателем.

Во время запуска двигателя магистральный насос начинает качать топливо и создается высокое давление в топливной рампе. На рампе расположен датчик давления, который измеряет давление топлива в ней. Блок управления считывает показания с этого датчика, и только при достижении определенного давления он подает импульс на открытие форсунок. Происходит запуск дизеля и дальнейшая его работа. Во время работы двигателя насос постоянно поддерживает высокое давление в топливной рампе, поэтому обороты двигателя не влияют на давление впрыска топлива, рампа выступает в роли накопителя. Электронный блок управления позволяет контролировать угол опережения впрыска и поддерживает обороты холостого хода мотора, что упрощает конструкцию насоса в отличие от ТНВД рядного типа.

Высокое давление впрыска позволяет добиться наилучшего распыления топлива и уменьшить его расход до феноменально малых показателей, сохраняя при этом высокую мощность двигателя. Легковой дизель объемом в 3 литра может потреблять топлива в городском режиме всего около 8-10 литров на 100 километров пробега. Крутящий момент дизельных двигателей выше, чем на аналогичных бензиновых моторах, он приближается к расчетным максимальным показателям почти с холостых оборотов. Бензиновые же достигают этого момента на максимально допустимых оборотах вращения коленвала.

В настоящее время легковые автомобили с системой впрыска Common Rail способны конкурировать по динамике разгона с бензиновыми моторами. Но потреблять при этом намного меньше топлива. Всю картину портит качество дизтоплива в нашей стране. В итоге выходят из строя насосы высокого давления и форсунки. Стоимость этих деталей довольно высока, поэтому экономия на расходе топлива сходит на нет при наступлении очередного ремонта топливной аппаратуры. Возможно, в скором будущем наши нефтеперерабатывающие заводы повысят качество выпускаемого дизтоплива. И каждый потенциальный клиент сможет выбрать для себя автомобиль именно с экономичным дизельным двигателем…

Автор: Александр Назаров

polnyi-privod.ru

Система питания дизельного двигателя автомобиля

Категория:

   1Отечественные автомобили

Система питания дизельного двигателя автомобиля

Система питания дизельного двигателя ЗИЛ-645 включает в себя системы питания двигателя топливом и воздухом и систему выпуска отработавших газов.

Система питания двигателя топливом. Топливная система (рис. 1) — раздельного типа. Она состоит из топливного бака, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающего насоса низкого давления, насоса ручной подкачки топлива, топливного насоса высокого давления, регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя, автоматической муфты опережения впрыска топлива и топливопроводов. Топливо из бака засасывается топливоподкачивающим насосом 8 низкого давления через фильтр грубой и тонкой очистки топлива и подается по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления (ТНВД), который подводит топливо к форсункам по топливопроводам высокого давления. Форсунки впрыскивают топливо в распыленном состоянии в камеры сгорания цилиндров двигателя. Избыточное топливо вместе с воздухом отводится через перепускной клапан ТНВД по сливным топливопроводам в топливный бак.

Топливный бак, изготовленный из освинцованной листовой стали, имеет внутренние перегородки, приемную трубку с сетчатым фильтром, датчик указателя уровня топлива, герметичную пробку заливной горловины и пробку для слива отстоя.

Фильтр грубой очистки топлива (рис. 2,а) крепится к кронштейну топливного бака. Топливо в фильтр подается из топливного бака через распределитель, очищается сетчатым фильтрующим элементом и поступает к топливоподкачивающему насосу. Находящиеся в топливе тяжелые частицы осаждаются в колпаке фильтра.

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 2, б) состоит из корпуса, двух сменных фильтрующих элементов и колпаков. Внутри колпаков приварены болты крепления к корпусу фильтра, в которые вворачиваются сливные пробки. В корпусе имеется клапан-жиклер, открывающийся при избыточном давлении в полости фильтра, равном 0,15±0,02 МПа, который регулируется путем подбора толщины регулировочной шайбы.

Рис. 1. Топливная система дизельного двигателя: 1— форсунка; 2 — топливопровод высокого давления; 3 и 10 — сливные топливопроводы: 4 — топливный насос высокого давления; 5 — топливный бак; 6 — пробка наливной горловины; 7 — фильтр грубой очистки топлива; 8 — топливоподкачивающий насос; 9 насос ручной подкачки топлива; ill — фильтр тонкой очистки топлива; 12 — муфта опережения впрыска топлива (стрелки означают пути движения топлива)

Топливоподкачивающий насос низкого давления поршневого типа установлен на корпусе ТНВД и приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала ТНВД. Под действием кулачка толкатель и поршень совершают ход всасывания, и топливо заполняет пространство над поршнем. Возврат поршня осуществляется под действием пружины. При этом топливо подается через насос ручной подкачки топлива и фильтр тонкой очистки в ТНВД.

Рис. 2. Топливные фильтры грубой (а) и тонкой (б) очистки топлива: 1 — пробка сливного отверстия; 2 — колпак; 3 — успокоитель; 4 — фильтрующий элемент-— корпус фильтрующего элемента; 6 — распределитель топлива; 7 и 10 — болты- 8 — корпус; 9 — сменные фильтрующие элементы; 11 — клапан-жиклер;

Рис. 3. Топливоподкачивающий насос: 1 — корпус насоса; 2 — поршень; 3 — направляющая толкателя; 4 — кулачковый вал МИД с эксцентриком; 5 — толкатель; 6 — нагнетательный клапан; 7—пружина 8 — впускной клапан; 9 — корпус клапана; 10 — крышка

Насос ручной подкачки топлива (рис. 4) поршневого типа предназначен для заполнения топливного фильтра и удаления воздуха из систем питания перед пуском двигателя. Для подкачки топлива отворачивают и вытягивают вверх рукоятку. Одновременно перемещается связанный с рукояткой поршень, и топливо через впускной клапан заполняет полость под поршнем. При нажатии на рукоятку топливо подается к фильтру тонкой, очистки топлива. После подкачки рукоятку снова заворачивают.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) (рис. 5) имеет восемь секций, автоматическую муфту опережения впрыска топлива и механический регулятор частоты вращения. В корпусе насоса установлен кулачковый вал, вращающийся в подшипниках. При вращении кулачкового вала усилие передается на роликовый толкатель, прижатый к кулачку пружиной, и далее через регулировочные прокладки на плунжер насосной секции.

Секция насоса состоит из плунжера, гильзы плунжера, поворотной втулки, штуцера, ввернутого в корпус насоса и наг гнетательного клапана с седлом. Гильза и плунжер являются прецизионной парой, распаривание которой не допускается. К верхнему торцу гильзы штуцером прижато седло нагнетательного клапана, который прижат к седлу пружиной. Топливо поступает из топливопровода низкого давления через штуцер к отверстиям гильз насосных секций.

При движении плунжера вниз под действием пружины топливо поступает в подплунжерную полость. При движении плунжера вверх давление в результате закрытия впускного отверстия гильзы возрастает, открывается нагнетательный клапан и топливо по топливопроводу высокого давления подается к форсунке. Движущийся вверх плунжер в это время продолжает сжимать топливо. Как только давление превысит 18,5 МПа, игла форсунки под действием давления топлива преодолеет усилие пружины, поднимется и обеспечит тем самым впрыск топлива в цилиндр двигателя.

Рис. 4. Насос ручной подкачки топлива: 1 — цилиндр; 2 — рукоятка насоса с поршнем; 3 и 5—штуцера; 4 — корпус; 6 — пружина; 7 — нагнетательный клапан; 8 — пластинчатая пружина; 9 — впускной клапан

Рис. 5. Топливный насос высокого давления: 1 и 3—штуцера топливного насоса; 2— вытеснитель топлива; 4 — пружина нагнетательного клапана; 5 — нагнетательный клапан; 6 — плунжер; 7 — гильза плунжера; 8—винт выпуска воздуха; 9— поворотная втулка плунжера; 10 — зубчатый сектор; 11— зубчатая рейка; 12—пружина; 13 — толкатель; 14 — корпус насоса; 15 — ролик толкателя; 16—шарикоподшипник; 17 — кулачковый вал; 18 — регулировочные прокладки; 19 -— крышке насоса; 20 — топливопод-качивающий насос; 21 — муфта опережения впрыска топлива; 22 — муфта привода топливного насоса

По мере движения плунжера вверх его отсечная кромка достигает отверстия в гильзе, что приводит к резкому падению давления в надплунжерной полости, в результате чего нагнетательный клапан под действием пружины опускается и перекрывает подачу топлива к форсунке.

Привод топливного насоса осуществляется от шестерни распределительного вала через приводной валик, который вращается в двух шарикоподшипниках с одинаковой частотой с распределительным валом. Крутящий момент от приводного валика на кулачковый вал насоса передается через муфту, состоящую из ведущей и ведомой полумуфт. Овальные пазы ведущей полумуфты позволяют ведомой полумуфте поворачиваться вместе с автоматической муфтой опережения впрыска и кулачковым валом насоса относительно коленчатого вала двигателя и изменять тем самым начало подачи топлива в цилиндры. Для регулировки начала подачи топлива на корпусе ТНВД и муфты имеются метки.

Регулятор частоты вращения — двухрежимный, устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя, равную 600 об/мин, и ограничивает максимальную частоту вращения до 2800 об/мин. В этом диапазоне частоты вращения подача топлива осуществляется водителем через педаль подачи топлива. При частоте свыше 2800 об/мин центробежные силы перемещают грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружин, и передвигают рейку топливного насоса, резко уменьшая подачу топлива, в результате чего частота вращения коленчатого вала двигателя снижается.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива состоит из соединенной с приводным валиком ведущей и двух ведомых полумуфт, которые установлены на переднем конце кулачкового вала насоса. При увеличении частоты вращения коленчатого вала под действием центробежных сил грузы расходятся, и ведомые полумуфты поворачиваются относительно ведущей полумуфты в направлении вращения кулачкового вала насоса, Что вызывает увеличение угла опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения вала грузы под действием пружины сходятся и поворачивают полумуфты в обратную сторону.

Рис. 7. Регулятор частоты вращения коленчатого вала: 1 — насос высокого давления; 2— верхняя крышка; 3— регулировочный болт; 4 — крышка регулятора; 5 — кулиса; 6 — палец направляющего ползуна; 7 — нижний ползун; 8 — ось кулисы; 9 — ползун углового рычага; 10 — угловой рычаг регулятора; 11 — корпус регулятора; 12 — ось груза; 13 — груз регулятора; 14 н 16 — крестовины; 15 — демпфер; 17 — гайка фиксации крестовины; 18 — упорная шайба; 19 — ось крестовины; 20 — пружины; 21 — тарелка пружины; 22 — рейка топливного насоса

Форсунка состоит из корпуса, к нижнему торцу которого гайкой присоединены проставка и корпус распылителя. Корпус распылителя с иглой составляет прецизионную пару и не может быть распарен. Распылитель имеет сопловых отверстия. Топливо подводится к форсунке от ТНВД через щелевой фильтр, по каналам поступает в кольцевую полость, отжимает иглу и впрыскивается в цилиндр.

Форсунка закрепляется в гнезде головки цилиндра скобой. Торец гайки уплотняют от прорыва газов медной шайбой.

Рис. 8 Автоматическая муфта опережения впрыска топлива.

Рис. 9. Форсунка:

Рис. 10. Система питания двигателя воздухом с автоматической очисткой от пыли воздушного фильтра: 1 — впускная труба: 2 — воздушный фильтр; 3 — воздухозаборник; 4 — крышка фильтрующего элемента; 5 — труба отсоса пыли; 6 — заслонка; 7 — рукоятка заслонки; 8 — эжектор

Топливопроводы низкого давления — пластмассовые, высокого давления — металлические- Топливопроводы присоединяются к приборам системы питания при помощи штуцеров.

Система питания двигателя воздухом. Данная система (рис. 10) включает в себя воздухозаборник, воздушный фильтр и эжектор для отсоса пыли, с заслонкой.

Воздушный фильтр (рис. 11) —двухступенчатый, с инерционной решеткой, автоматическим отсосом пыли и сменным бумажным фильтрующим элементом, состоит из корпуса, фильтрующего элемента и крышки. Крышка крепится к корпусу четырьмя защелками. Воздух через воздухозаборник подается в первую ступень фильтра с инерционной решеткой. В результате резкого изменения направления воздуха в инерционной решетке крупные частицы пыли отделяются и под действием разрежения в патрубке, соединенном с эжектором глушителя, выбрасываются с отработавшими газами в атмосферу. Затем предварительно очищенный воздух поступает во вторую ступень с бумажным фильтрующим элементом, проходя через который оставляет на нем мелкие частицы пыли, и поступает в двигатель. Попадание воды в воздушный фильтр недопустимо, так как при попадании ее в цилиндры двигателя может произойти гидравлический удар, сопровождающийся поломкой деталей кривошипно-шатунного механизма.

В системе питания двигателя воздухом на впускном трубопроводе установлен индикатор засоренности воздушного фильтра, который при засорении фильтра под действием возрастающего разрежения во впускных трубопроводах двигателя сигнализирует о необходимости промывки фильтра или замены бумажного фильтрующего элемента.

Рис. 11. Воздушный фильтр: 1 — воздухозаборник; 2 — распорная пружина; 3 — фильтрующий элемент; 4 — уплотнитель; 5 — крышка; 6 — винт; 7 — защелка; 8 — корпус; 9 — патрубок отсоса пыли; 10 — кронштейн; 11 — воздухопровод двигателя; 12 — шплинт; 13 — центробежный воздухоочиститель; 14 — хомутик

Система выпуска отработавших газов (рис. 12). Она состоит из двух выпускных трубопроводов, двух приемных труб, гибкого металлического рукава, глушителя, на выпускной трубе которого установлен эжектор отсоса пыли. Глушитель представляет собой ряд соединенных последовательно акустических камер, поглощающих энергию отработавших газов.

Рис. 12. Система выпуска газов: 1 — уплотнительное кольцо; 2—приемные трубы; 3— тройник; 4 — задняя приемная труба; 5 — глушитель; 6 — выпускная труба; 7 — рукоятка заслонки; 8— эжектор; 9 — газоотборный патрубок; 10— корпус заслонки; 11 — патрубок отсоса пыли; 12 — пневматический цилиндр вспомогательной тормозной системы; 13 — тормозной механизм вспомогательной тормозной системы (моторный тормоз)

Система электрофакельного подогревателя (рис. 4.23) (термостарт) предназначена для ускорения пуска холодного двигателя прл температуре окружающего воздуха до минус 25 °С. При испарении и воспламенении топлива на электросвечах 4 возникает факел, который подогревает поступающий в цилиндры двигателя воздух.

Свечи ввернуты во впускные трубопроводы и соединены топливопроводами с электромагнитным топливным клапаном. Топливо к клапану подводится из системы питания двигателя.

При нажатии на кнопку включателя термостата напряжение подается на спирали свечей через добавочный резистор термореле, которое установлено в кабине за приборной панелью. Как только свечи нагреваются до необходимой температуры, замыкаются контакты термореле, в результате чего открывается электромагнитный топливный клапан. Одновременно загорается лампа в левом блоке контрольных ламп, сигнализируя о готовности системы к пуску двигателя. При включении стартера топливоподкачиваю-щий насос подводит топливо через электромагнитный клапан к раскаленным свечам, где топливо испаряется и воспламеняется. Одновременно срабатывает термореле, и на спирали свечей подается полное напряжение аккумуляторной батареи. Добавочный резистор термореле при этом отключается. Специальное реле отключает обмотку возбуждения генератора на все время пуска двигателя при помощи термостарта, предохраняя тем самым спирали свечей от перегрева.

Рис. 13. Электрофакельный предпусковой подогреватель дизельного двигателя (термостарт): 1 — топливопровод, идущий к электромагнитному клапану; 2 — топливный насос высокого давления; 3 – впускной трубопровод; 4 — электросвеча; 5 — топливопровод, идущий к свече; 6 — электромагнитный топливный клапан; 7 — термореле, 8 — включатель термостарта; 9 — сигнальная лампа; 10 — реле шунтирования добавочного резистора термореле

Рис. 14. Привод управления подачей топлива: 1 — топливный насос высокого давления; 2 — тяга коррекции пусковых подач; 3— кронштейн крепления тяг; 4 — ручка тяги управления корректором пусковых подач; 5— ручка тяги ручного останова двигателя; 6 — ручка тяги ручного управления подачи топлива; 7—тяга привода ручного останова двигателя; 8—тяга привода ручного управления подачей топлива; 9—педаль управления подачей топлива; 10 — установочный болт хода недали топлива; 11 — пневматический цилиндр; 12 — оттяжная пружина; 13 — промежуточная тяга; 14 — промежуточный рычаг

Привод управления подачей топлива осуществляется водителем от подвесной педали 9 управления подачей- топлива при помощи валика с рычагом через пневматический Цилиндр, промежуточный двуплечий рычаг и тягу к рычагу всережимного регулятора топливного насоса высокого давления.

Управление подачей топлива может также осуществляться при помощи ручки 6 тяги ручного управления, находящейся на кронштейне тяг.

Реклама:
Читать далее: Устранение простейших неисправностей системы питания двигателя

Категория: - 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Система питания дизельного двигателя - как она работает

Еще в далеком 1897 г. известный ученный Рудольф Дизель создал первый во всем мире работоспособный двигатель. Возможно, в то время он даже не догадывался, каким изменениям поддастся его творение. Самые существенные изменения в системе питания дизельного двигателя произошли в недавние годы. Именно эти изменения сделали эти двигатели более пригодными для применения не только на грузовых автомобилях, но и на повседневных легковых.

Автомобилистов всегда привлекали дизельные двигатели, так как они имеют более дешевое топливо, высокую экономическую составную, в сравнении с бензином. Тем не менее, широкое применение дизелей сдерживалось некоторыми недостатками, такими как повышенное дымление, большая сложность запуска холодного двигателя, а также высокий уровень шумности при его работе. И все же, революция дизельной системы переборола эти недостатки и данный тип двигателя вышел на новый, более качественный уровень.

Система питания дизельного двигателя обеспечивает непосредственную подачу чистого дизельного топлива к цилиндрам. Также, она сжимает топливо и подает в мелкораспыленном виде к камере сгорания, смешивая с горячим воздухом (от сжатия в цилиндрах) так, чтобы мог возникнуть процесс самовоспламенения. После завершения работы нужно очистить цилиндры от продуктов, возникших в результате сгорания.

Дизельное топливо имеет ряд отличий от бензина: высокая плотность дизеля и его смазывающая способность. Существует такой элемент «дизельной мозаики» как цетановое число, служащее для оценки возможности воспламенения дизельного топлива. Обычно, дизельное топливо имеет цетановое число в 45-50. Для современного дизельного двигателя предпочтительнее будет более высокое число.

У процесса смесеобразования в дизелях существует два варианта, которые обусловлены формой камеры сгорания. Первый вариант: топливо впрыскивается непосредственно в предкамеру (предварительную камеру). Второй вариант: впрыск топлива происходит конкретно в камеру сгорания, которая выполнена в поршне.

Таким образом, двигатели, которые были изготовлены в соответствии с первым вариантом, называются дизелями с разделенной камерой сгорания, а в соответствии со вторым – дизели с непосредственным впрыском. Дизели первого типа значительно мягче работают и, таким образом, снижают уровень шума. И все же, двигатели второго типа больше и чаще используются на автомобилях, так как их топливная экономичность выше примерно на 20%.

1. Система питания дизельного двигателя – основная функция

Основная функциональная задача системы питания двигателей как первого типа, так и второго у двигателей является непосредственная подача определенного количества топлива в определенный цилиндр и в конкретно установленное время. В дизелях с высоким количеством оборотов у легковых автомобилей процесс впрыска топлива в цилиндр занимает одну тысячную долю секунды. При этом, всего небольшая доза топлива впрыскивается туда.

Для того, чтобы облегчить запуск дизеля в холодное время довольно часто используются свечи накаливания. Они отличаются от зажигательных свечей тем, что являются обычными электрическими нагревателями холодного воздуха перед его подачей в цилиндры двигателя в момент его запуска. Необходимо, чтобы топливный бак соответствовал требованиям безопасности. Из топливного бака топливо поступает в нагнетательный трубопровод, откуда идет к топливному фильтру, это обеспечивает подкачивающий насос. Очищением топлива от потенциального загрязнения должен заниматься топливный фильтр, чтобы различные механические прошли дальше по всей дизельной системе. Также к топливному баку присоединяется сливной трубопровод, через который сливаются излишки топлива из форсунок.

Сложнейшим и самым дорогим устройством всей дизельной системы питания является топливный насос высокого давления. Его основная функция заключается в создании давления топлива. Помимо этого, он сам и распределяет его по тем соответствующим цилиндрам форсункам, которые, в свою очередь, соответствуют порядку работы всей двигательной системы. С насосом форсунки соединяются трубопроводами высокого давления и своей нижней частью они выходят в камеры сгорания. Распылитель (нижняя часть) имеет очень маленькое отверстие, которое нужно для того, чтобы поступление топлива в камеру сгорания происходило в распыленном виде, вследствие чего очень просто воспламенялось. На выпускном трубопроводе двигателя устанавливается воздушный фильтр, который очищает воздух, поступающий в цилиндры.

Сам процесс впрыска топлива в цилиндры проходит немного раньше. Вследствие этого процесса происходит воспламенение топлива. Именно поэтому те свечи зажигания, которые присущи бензиновому автомобилю, напрочь отсутствуют в дизельном двигателе. Так само как и в бензиновом двигателе, сама схема дизельной системы питания включает в себя два ключевых момента, в период работы которых топливо подается вместе с воздухом. Для того, чтобы нагнать то нужной количество воздуха, в дизельных автомобилях используется турбокомпрессор. Он начинает свою работу с непосредственной помощью единого потока отработанных газов.

Назначение всей системы питания дизельного двигателя довольно просто. Оно заключается в обычном и своевременном обеспечении двигателя рабочей смесью. Главной задачей в таком случае является превращение в механическую энергию энергии топлива. Начало процесса являет собою засасывание топлива с помощью насоса под высоким давлением и его пропуска в топливном фильтре. Это делается для очистки от грязи и воды. При отсутствии воздуха в системе осуществляется подача топлива. После этого происходит распределение этого же топливо в соответствующие цилиндры. С помощью форсунок производится непосредственная подача топлива в цилиндры. Для тотального отключения системы питания в автомобилях существует магнитный клапан.

2. Диагностирование системы питания дизельного двигателя – что смотреть в первую очередь?

Во всех автомобилях дизельного типа система питания двигателя вмещает в себя огромное количество различных агрегатов и приборов. Первоосновой является топливный бак, вслед за ним расположились фильтры для разно степенной очистки, а также разного рода насосы, высокого и низкого давления трубопроводы и система выброса выхлопных газов. Для нормальной и стабильной работы всех систем необходима своевременная диагностика неисправности системы питания дизеля.

На практике, большинство поломок возникают в системе топливной аппаратуры, которая работает под высоким давлением и с которой нужно начать свою проверку. Чтобы сначала диагностирование, а вскоре, и ремонт системы питания дизеля проходил правильно, нужно обращать внимание на все приборы, которые указывают в наибольшей степени о расходе топлива. Изначально происходит проверка фильтра, форсунок, воздухоочистителя, насоса подкачки и доставки топлива, которое происходит под очень высоким давлением. Также можно для большей уверенности проверить привод и регулятор частоты вращения.

3. Ремонт системы питания дизельного двигателя – как убрать неисправности вовремя?

Когда при диагностике были выявлены все неисправности, нужно запланировать их тотальное исправление. Таким образом, нужно провести разного рода техническое обслуживание. Главнейшим образом нужно проконтролировать работу фильтров. Необходимо очистить их от отстоя, а все фильтрующие элементы промыть. Если же повреждения достаточно серьезны, то нужно произвести капитальный ремонт.

Самое простой действие при ремонте заключается в элементарной проверке, а затем и очистке воздухоочистителя. С помощью манометра, который нужно подключить между фильтром для тонкой очистки и топливным насосом, нужно проверить низкое давление топлива в магистрали. Сама непосредственная работа насоса (подкачка топлива происходит под очень высоким давлением) должна обеспечивать единую и непоколебимую дозированную подачу дизельного топлива во все нужные форсунки по очереди.

При следующем техническом обслуживании данный насос может быть снятым и продиагностироваться на особом специальном стенда. После этого нужно провести все регулировочные работы и необходимые настройки. Во избежание поломок на пути автомобиля и аварий, нужно своевременно выполнять все мероприятия и вышеуказанные рекомендации.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

auto.today

Как устроена система питания дизельного двигателя?

Инженер Рудольф Дизель изобрёл дизельный двигатель в 1897 году. За годы, с момента появления дизельного двигателя, он модернизировался и улучшался много раз. Сильные перемены произошли в конструкции системы питания, вследствие этого дизельные двигатели нашли своё применение в легковом автотранспорте многих мировых автоконцернов. Преимуществом таких двигателей была экономичность и применение дешёвого топлива. Но в тоже время существенными недостатками являлись их шумность, задымлённость и сложность эксплуатации при низких температурах. Современные дизели известных марок избавили их владельцев от таких неудобств.

Система питания дизельного двигателя подаёт очищенное топливо в цилиндр, под высоким давлением сжимает его, подаёт в виде тумана в камеру сгорания, где с разогретым до девятисот градусов воздухом смешивает и происходит самовоспламенение. После четвёртого такта через выпускные клапаны происходит выброс в атмосферу сгоревших газов.

Дизельное топливо имеет очень хорошие смазывающие свойства и высокую плотность. Цетановое число есть возможность дизельного топлива к самовоспламенению. Современные виды топлива имеют число с сорок пятого по пятидесятое, но для легкового транспорта приоритетным является последнее.

Существует три вида впрыска дизельного топлива в камеру сгорания: тороидальная, как на двигателях «КамАЗа»; вихревая, как на двигателях фирмы «Перкинс» и дельтавидная, к примеру, двигатель «Д-245».

В зависимости от формы камеры сгорания, есть два варианта смесеобразования. Первый, когда в предкамеру происходит впрыск топлива. Второй – камера сгорания находится в поршне и туда производится впрыск.

Варианты впрыска топлива в камеру сгорания дизеля.Разделенная (а) и неразделенные (б, в) камеры сгорания:а — вихревая (фирма «Перкинс»);б — дельтавидная (двигатель Д-245);в — тороидальная (двигатель КамАЗ);1 — вставка вихревой камеры;2 — головка цилиндров;3 — форсунка;А — полость вихревой камеры;

Б — полость в поршне

IDI (In Direct Injection) – дизели с разделённой камерой сгорания.

DI (Direct Injection) – дизели с непосредственным впрыском.

Дизели первой группы имеют меньшую шумность при работе, но двигатели второй группы распространены больше вследствие двадцати процентной экономичности при равных показателях.

Дозированная подача топлива в определённое время – вот основная задача всех дизельных двигателей. В турбодизелях современных легковых автомобилей на впрыск приходится тысячная доля секунды, имея при этом минимальный расход дизельного топлива.

Система питания дизельного двигателя объединяет в себе следующие узлы и агрегаты: бак топливный, топливопроводы, фильтр грубой очистки топлива, фильтр тонкой очистки топлива, насос подкачивающий, топливный насос высокого давления, форсунки, воздушный фильтр, приёмная труба, катализатор, резонатор и глушитель.

Свечи накаливания устанавливаются во впускной коллектор дизельного двигателя для более лёгкого запуска в холодное время года. Они собой представляют электрический нагреватель, подогревающий воздух перед запуском двигателя.

Топливный бак не должен иметь течей. Дизельное топливо то топливопроводу нагнетается подкачивающим насосом к топливным фильтрам. Топливные фильтры отсеивают механические примеси из топлива, отделяют влагу и образовавшийся парафин зимой. У топливного бака также имеется топливопровод низкого давления (обратка), по нему стекает лишнее топливо от форсунок и топливного насоса высокого давления.

Топливный насос высокого давления является сложным устройством в цепи системы питания дизельного двигателя. Рудольф Дизель на своём первом построенном двигателе применил большой компрессор. А в 1927 году Роберт Бош разработал и начал выпуск насоса малого габарита с большой надёжностью. Топливные насосы высокого давления для легковых автомобилей фирма Bosch серийно начала выпускать в 1936 году. Сам насос распределяет топливо на форсунки и создаёт необходимое давление. Топливопроводами высокого давления насос соединён с форсунками.

Форсунки вкручены в камеру сгорания и через распылитель впрыскивают в него топливо. Внутри форсунки есть маленькая игла и сетка с очень мелкой ячейкой, за счёт этого топливо подаётся в мелкодисперсном виде.

Воздушный фильтр установлен в кожух, который в свою очередь стоит перед впускным коллектором и очищает нагнетаемый воздух.

Выпускная система объединяет в себе приёмную трубу, катализатор (для окончательного сжигания несгоревшего топлива), резонатор и глушитель.

reno.by


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости