Топливная система: схемы подачи питания бензиновых и дизельных двигателей автомобиля, а также устройство и принцип работы, что такое обратка

Содержание
  1. Состав и функции системы подачи топлива
  2. Работа системы питания дизельного ДВС
  3. Функции системы питания дизеля следующие:
  4. Части системы дизельного двигателя, механизм его действия
  5. Предпусковой топливоподкачивающий насос
  6. Подведем итоги
  7. Common Rail
  8. Аккумуляторная система питания топливом
  9. Особенности и требование к дизельному топливу
  10. Основные положения
  11. Форсунка
  12. Наиболее частые неисправности топливной системы дизельного двигателя
  13. Трудный запуск
  14. Снижение мощности
  15. Увеличение потребления дизтоплива
  16. Выхлоп черного цвета
  17. Для чего нужна топливная система?
  18. Нормальная работа топливной системы, условия
  19. Виды питания бензиновых двигателей
  20. Карбюраторные
  21. Инжекторные
  22. Фильтры грубой и тонкой очистки топлива
  23. Топливный насос высокого давления дизельного двигателя
  24. Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя
  25. Common rail
  26. Разделенная и насос-форсунка
  27. Требования к агрегатам и узлам системы питания
  28. Системы питания дизельных двигателей: обзор
  29. Устройство системы питания дизеля
  30. Из чего состоит топливная дизельная система:
  31. Система питания дизельного двигателя состоит из двух основных частей:
  32. Система питания дизельного ДВС оснащается двумя насосами:
  33. Нераздельная система подачи топлива
  34. Раздельная система подачи топлива
  35. Классификация дизельных форсунок по конструкции:
  36. Питание турбодизеля
  37. Устройство распределительного типа
  38. Механизм всережимного регулятора

Состав и функции системы подачи топлива

Основная функция любой топливной системы — подавать необходимое количество топлива из бака в камеру сгорания в заданный момент времени. Функционально он разделен на две основные системы:

  • транспортировка топлива, его фильтрация и создание давления в системе — осуществляется механическими и гидравлическими устройствами;
  • расчет количества и момента впрыска топлива, а также его распределения по цилиндрам осуществляется электронными приборами.

фото 1
Топливная система автомобиля

В систему электроснабжения входят следующие элементы:

  • Бак — герметичная емкость для хранения топлива.
  • Трубы (прямая и обратная) — трубы и шланги, по которым транспортируется топливо.
  • Фильтры (грубой и тонкой очистки) — проводят очистку от механических примесей.
  • Регулятор давления — нужен для поддержания определенного уровня давления.
  • Насос обычно представляет собой погружной насос с приводом от электродвигателя.
  • Топливный насос высокого давления — для систем непосредственного впрыска (дизельные двигатели).
  • Топливные форсунки.

Работа системы питания дизельного ДВС

Функции системы питания дизеля следующие:

  • в зависимости от нагрузки на двигатель и режима работы ДВС впрыскивать дизельное топливо в строго определенном количестве;
  • распылять топливо в течение определенного периода времени с желаемым давлением;
  • максимально распылить солярку по камере сгорания цилиндра;
  • перед тем, как топливо поступает в ТНВД и форсунки, топливо фильтруется.

Части системы дизельного двигателя, механизм его действия

Дизель состоит из:

  • топливный бак,
  • насос, перекачивающий дизельное топливо,
  • фильтры,
  • топливный насос, подающий топливо под высоким давлением,
  • свечи накаливания
  • основная часть двигателя, которая является инжектором.

Подкачивающий насос отвечает за отбор дизельного топлива из бака и подачу его к топливному насосу, и этот же насос для подачи топлива под давлением состоит из нескольких секций (их столько, сколько цилиндров ДВС — одна секция отвечает за техническое обслуживание баллона).

Устройство насоса для подачи топлива под действием давления следующее: внутри него по днищу по всей длине находится вал с кулачками, который вращается от распределительного вала двигателя. Кулачки действуют на толкатели, заставляя плунжер (поршень) работать. Поднимаясь, плунжер способствует повышению давления топлива в цилиндре. Таким образом, топливо вытесняется через ТНВД в основную рабочую часть двигателя — инжектор.

Дизельному топливу, поступающему в магистраль, необходимо давление, чтобы подойти к соплу и распылить через него. Для этого понадобится поршень — он захватывает топливо снизу и перемещает его в верхнюю часть секции. Под давлением: топливо уже может эффективно распыляться в камеру сгорания. В этом насосе сила давления достигает 2000 атмосфер.

Одна из функций плунжера — регулирование подачи дизельного топлива в форсунку своей подвижной частью, которая открывает и закрывает каналы внутри него; эта часть соединяется с педалью, которая отвечает за подачу газа в автомобиль. Открытие каналов подачи топлива и его объем определяется углом поворота поршня. Его переключение осуществляется рейкой, соединенной с педалью акселератора.

Вверху насоса расположен клапан, подающий топливо под давлением; он предназначен для открытия под давлением и закрытия, если он небольшой. Следовательно, когда поршень опущен, клапан находится в закрытом положении, и топливо из шланга, к которому подсоединяется форсунка, не может попасть в насос. Создаваемое в секции давление достаточно для впрыска топлива в цилиндр, затем топливо направляется по шлангу к форсунке и разбрызгивает его в цилиндр.

работа дизеля на топливе

Предпусковой топливоподкачивающий насос

Перед запуском двигателя заполнение системы топливом и подача его в ТНВД осуществляется предпусковым ТНВД 70. Ранее широко применялись поршневые и диафрагменные (диафрагменные) насосы с ручным управлением. Однако в настоящее время все чаще используются центробежные лопастные насосы с приводом от электродвигателя, работающего от аккумуляторной батареи. Они обеспечивают более быструю подачу топлива, не требуют мышечной энергии водителя и могут использоваться в аварийных ситуациях в случае отказа основного топливного насоса.

Подведем итоги

Как видите, каждая из рассмотренных систем питания дизельного двигателя имеет свои достоинства и недостатки. Если говорить о самых простых решениях с рядным ТНВД, то их главным преимуществом можно считать возможность ремонта и доступность сервиса. В схемах с инжектором помните, что эти элементы чувствительны к качеству топлива и его чистоте. Попадание даже мельчайших частиц может повредить блок форсунки, поэтому потребуется замена дорогостоящего элемента.

Что касается систем Common Rail, то основным недостатком является не только высокая начальная стоимость таких решений, но и сложность и дороговизна последующего ремонта и обслуживания. По этой причине необходимо постоянно следить за качеством топлива и состоянием топливных фильтров, а также своевременно проводить плановое техническое обслуживание.

Топливный насос высокого давления

Топливная система современного дизельного двигателя внутреннего сгорания представляет собой целый комплекс устройств. Основная задача — это не только подача топлива к форсункам, но и подача топлива высокого давления. Давление необходимо для высокоточного дозированного впрыска в камеру сгорания цилиндра. Система дизельного топлива выполняет следующие важнейшие функции:

  • дозирование строго определенного количества топлива с учетом нагрузки на двигатель в том или ином режиме работы;
  • эффективный впрыск топлива в течение определенного периода времени с определенной интенсивностью;
  • более равномерное распыление и распределение топлива по объему камеры сгорания в цилиндрах дизельного двигателя внутреннего сгорания;
  • предварительная фильтрация топлива перед подачей топлива в топливные насосы и форсунки;

Common Rail

После значительного ужесточения экологических норм для дизельных электростанций топливная система дизельных двигателей претерпела изменения.

Схема подачи топлива, когда смесь воздуха и топлива поступает в рабочую камеру при атмосферном давлении, получила название Common Rail. Следовательно, благодаря этому принципу можно снизить потребление и увеличить мощность системы. Кроме того, схема получила широкое распространение благодаря снижению шума и увеличению крутящего момента двигателя. Сегодня каждый второй автомобиль оборудован этой системой.

Однако, как и у любого механизма, есть и недостатки. Например, для этой системы требуется качественное топливо, небольшое загрязнение может привести к полному отключению агрегата, так как работа форсунок будет заблокирована.

Аккумуляторная система питания топливом

Современные жесткие требования к уровню выбросов вредных веществ из двигателей внутреннего сгорания заставили конструкторов дизельных двигателей искать новые решения в области топливной аппаратуры. Дело в том, что даже самые современные топливные насосы высокого давления не могут обеспечить такое давление топлива, при котором оно распылялось бы настолько тонко, что могло бы полностью сгореть в камере сгорания.

Неполное сгорание приводит к повышенному расходу топлива и, прежде всего, увеличению концентрации вредных веществ в выхлопных газах, особенно сажи. В связи с этим в дизельных двигателях с непосредственным впрыском все чаще используется так называемая аккумуляторная топливная система.

Основное отличие такой системы от «классической» — наличие общей топливной рампы (аккумулятора давления), в которой во время работы двигателя создается очень высокое давление.

Топливная рампа соединена магистралями высокого давления с топливными форсунками с электронным управлением, иглы которых перемещаются электромагнитами по сигналам компьютера (электронного блока) управления двигателем. Такая система подачи топлива позволяет оптимизировать работу двигателя практически по всем параметрам.

Особенности и требование к дизельному топливу

Процесс зажигания в дизельном агрегате происходит самостоятельно, свеча зажигания из него полностью исключена. Для нагрева поступающего в цилиндр воздуха может быть установлена ​​свеча накаливания, это сделано для ускорения прогрева двигателя при холодном пуске. Когда установка нагревается, свечи гаснут.

Конструкция топливной системы дизельного двигателя, в частности требования к ней, во многом зависят от конкретных характеристик топлива. Дизель — это смесь фракций, в основном керосиновая и дизельная, получаемая после извлечения бензина из нефти.

Дизельное топливо, по сравнению с бензином, имеет следующие свойства и требования:

  • Высокая вязкость, поэтому процесс воспламенения идет медленнее;
  • Следовательно, при высокой температуре кипения его летучесть ниже;
  • Способность к самовоспламенению — это, пожалуй, самое важное свойство. Показатель оценивается по цетановому числу, в современных видах топлива оно имеет значение 45-50, чем оно выше, тем лучше топливо.
  • Чистота — одно из главных условий нормальной подачи топлива на электростанцию. Он осуществляется через топливный насос высокого давления (топливный насос высокого давления), сжимает дизельное топливо, повышая давление, после чего форсунка подает его и распыляет в виде тумана прямо в камеру сгорания. При смешивании с горячим воздухом и одновременном сжатии под давлением от 3 до 5 МПа топливо воспламеняется. При несоблюдении очистки существенно усложнится подача топлива, в результате вся работа системы прервется и остановится. Поэтому в дизельных двигателях очень важно использовать качественные фильтры для очистки топлива от механических примесей, парафина и воды.
  • Высокая плотность;
  • Хорошая смазывающая способность, благодаря которой срок службы дизельных установок намного выше, чем у бензиновых аналогов;
  • Температура застывания. Этот показатель позволяет разделить топливную смесь на разновидности: летнюю, зимнюю, арктическую.

Основные положения

Дизельная силовая установка — это двигатель внутреннего сгорания поршневого типа, в котором процесс образования смеси происходит внутри цилиндра, и смесь воспламеняется за счет сжатия. Этим отличается от бензинового агрегата, для зажигания смеси которого необходимо использовать внешний источник, свечу зажигания или ТЭН.

Другой процесс, который происходит в двигателе, который отличается от своего аналога, — это процесс смесеобразования. В бензиновой группе образование смеси происходит вне цилиндра, в специальном устройстве, которое смешивает бензин и воздух, затем перемещается в трубопровод и заканчивается в цилиндре во время процессов впуска и сжатия.

Наибольшее сходство с дизельным двигателем по смесеобразованию присуще агрегатам с инжектором, где топливо подается прямым впрыском в цилиндр. Однако процесс и результат смешивания в этих установках по-прежнему существенно различаются.

Форсунка

Форсунка служит для подачи топлива в цилиндр двигателя под высоким давлением в мелкодисперсной форме.

Типовая форсунка состоит из корпуса 5 с распылителем 3, направляющего штифта 4 и накидной гайки 2, иглы 1 распылителя со штоком b, пружины 7 с опорной шайбой, регулировочного винта 9 и втулки 8, накидная гайка 10 и штуцер для впуска топлива 12 с фильтром 11 • Пистолет-распылитель и игла должны плотно прилегать друг к другу. В верхней части распылителя имеется кольцевой и несколько (чаще всего три) вертикальных топливных канала, а в нижней части — центральные впускной и выпускной каналы с разбрызгивающими отверстиями. Диаметр этих отверстий 0,2… 0,4 мм. Игла закрывает выходной канал своим сужающимся нижним концом. Распылитель надежно крепится к корпусу форсунки накидной гайкой. Топливный канал корпуса через его вертикальные каналы соединен с кольцевым каналом форсунки. Правильное положение опрыскивателя относительно корпуса обеспечивается направляющим штифтом.

Рис. Форсунка: 1 — распылительная игла; 2 — накидная гайка; 3 — распылитель; 4 — направляющий штифт; 5 — корпус форсунки; 6 — склад; 7 — пружина; 8 — втулка; 9 — регулировочный винт; 10 — гайка глухая; 11 — сетчатый фильтр; 12 — штуцер топливозаборника

Топливо, подаваемое в форсунку через штуцер подачи топлива, проходит через сетчатый фильтр и через топливные каналы корпуса в верхней части распылителя попадает в его кольцевую полость. Когда в этой полости достигается требуемое давление, в том числе за счет воздействия на коническую полоску иглы, она поднимается, преодолевая сопротивление пружины. В этот момент открывается выпускной канал, и топливо через него и распылительные отверстия попадает в камеру сгорания цилиндра двигателя.

После прекращения подачи топлива из насосной части насоса высокого давления и падения давления игла возвращается на свое место, прекращая впрыск топлива. Топливо, вытекающее через протечки, попадает в верхнюю часть форсунки и через отверстия винта 9 и гайки 10 по специальной трубке сливается в бак 7 для сбора топлива.

Наиболее частые неисправности топливной системы дизельного двигателя

Среди наиболее частых неисправностей в дизельной топливной системе наиболее частыми являются следующие:

  1. Сложность запуска двигателя.
  2. Снижение силовых показателей.
  3. Повышенный расход топлива.
  4. Из выхлопной трубы выходит дым разного цвета.
  5. Повышенная жесткость работы.
  6. Невозможность ускоряться (в случае падения ускорения желательно увеличить ход педали акселератора).
  7. Нестабильность минимум (поплавок).
  8. Двигатель часто останавливается.

Трудный запуск

Чтобы облегчить зимний запуск дизелей, производители выпускают специальное топливо под названием «арктическое». Однако не всегда причина затрудненного зажигания — замерзшее дизельное топливо. Если невозможно запустить дизельный двигатель в холодном состоянии, необходимо проверить:

  • качество работы насосных частей ТНВД;
  • степень износа форсунок;
  • регулировка угла опережения топлива;
  • свечи накаливания;
  • регулятор давления;
  • нарушение герметичности топливных трубок.

Снижение мощности

Мощность дизельного двигателя снижается при неисправностях, засорении топливных фильтров, отверстий распылительных форсунок. При выходе из строя фильтрующих элементов количество подаваемого в топливный насос дизельного топлива резко снижается, что отрицательно сказывается на энергетических характеристиках двигателя.

Увеличение потребления дизтоплива

Неправильно установленный угол опережения впрыска — основная причина большого расхода топлива. На количество израсходованного топлива также влияет неправильная работа топливного насоса ТНВД. Необходимо отрегулировать уровень давления смеси во время впрыска. Уменьшение сжатия рабочих валков также может привести к увеличению расхода дизельного топлива.

Выхлоп черного цвета

Если из выхлопной системы выходит темный дым, рекомендуется проверить качество смесеобразования. Нарушения могут быть вызваны задержкой впрыска топлива, которое не успевает полностью закончиться и оседает на стенках цилиндров в виде нагара. Отложения нагара часто образуются на неплотно закрывающихся клапанах.

Для чего нужна топливная система?

Назначение оборудования следующее: механизм служит для подачи топлива к форсункам. Это происходит под высоким давлением, которое составляет несколько десятков мегапаскалей.

важно учитывать, что количество перекачиваемой жидкости не должно быть выше или ниже установленной скорости. То есть он должен полностью соответствовать параметрам двигателя. Поэтому на ТНВД установлен специальный всережимный регулятор. Продолжительность впрыска, а также количество топлива, сконцентрированного в камере, определяется положением цилиндра агрегата. Но начало и конец впрыска можно определить по прохождению плунжера через необходимые отверстия, которые есть в цилиндре. Еще одним очень важным фактором в работе системы является давление в начале открытия форсунки, которое определяет уровень впрыска.

Нормальная работа топливной системы, условия

Чтобы топливная система дизельного двигателя, включая оборудование и механизмы, работала стабильно, необходимо выполнение определенных требований:

  • Камера сгорания должна иметь высокую температуру и давление;
  • Топливо и воздух при смешивании должны составлять определенную пропорцию;
  • Вращение коленчатого вала с определенной частотой должно соответствовать углу опережения впрыска топлива;
  • Параметры воздушного заряда должны соответствовать наиболее оптимальному состоянию. Это требование очень важно, поскольку при попадании топлива в неподготовленную среду работа системы значительно усложняется. На процесс сильно влияют следующие параметры: сжатие, температура головки поршня, количество и доля воздуха в камере сгорания.

Что касается степени сжатия, то ее параметры существенно отличаются от таковых у бензинового двигателя. На бензиновых электростанциях он имеет значение 10, а на дизельных — 20 и выше. Это связано с тем, что высокая степень сжатия позволяет создать высокую температуру камеры сгорания, что значительно облегчает зажигание топливовоздушной смеси и запуск силовой установки.

Виды питания бензиновых двигателей

В зависимости от типа бензинового двигателя различают топливные системы:

  • карбюратор;
  • инъекция.

Они различаются по конструкции и параметрам эксплуатации.

Карбюраторные

Карбюраторная система работает по следующему принципу:

  1. Насос всасывает топливо из бака. При этом обеспечивает низкое давление, которого хватает только для подачи топлива.
  2. Двигаясь по трубопроводу, топливо фильтруется.
  3. В специальной камере (карбюраторе) топливо смешивается с воздухом.
  4. Готовая смесь поступает прямо в цилиндры двигателя, где сжигается.

Инжекторные

Топливная система двигателя с впрыском отличается тем, что имеет систему впрыска, которая принудительно нагнетает топливо в камеру сгорания. Какое давление в топливной системе инжекторного двигателя создает насос, зависит от типа впрыска:

  • С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (многоточечный впрыск). Давление, создаваемое насосом в топливной рампе, составляет от 2,5 до 4 бар.
  • С инжектором (однократный впрыск), подающим топливо во все цилиндры двигателя. Простая схема, которая практически не используется в современном автомобилестроении из-за невысокого КПД.
  • Прямой впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет осуществлять непосредственный впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составляет около 155 бар.

Схема топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

  1. Насос подает бензин через фильтры в топливной магистрали.
  2. Регулятор магистрали обеспечивает заданный уровень давления топлива.
  3. Форсунки на рейке впрыскивают топливо в цилиндры.
  4. В момент подачи бензина в цилиндры также подается воздух, образуется топливовоздушная смесь.

Фильтры грубой и тонкой очистки топлива

Очистка топлива от механических примесей и воды происходит в фильтрах грубой очистки 9 и тонкой очистки 3. Фильтр грубой очистки, установленный перед главным топливоподкачивающим насосом 8, задерживает частицы размером 20… 50 мкм, что составляет 80… 90% от массы всех примесей. Фильтр тонкой очистки, расположенный между главным топливоподкачивающим насосом и ТНВД, улавливает примеси размером 2… 20 мкм.

В настоящее время на электростанциях с дизельными двигателями используются следующие типы фильтров грубой очистки:

  • свитер
  • слот для ленты
  • рифленый пластинчатый

В сетчатых фильтрах фильтрующий элемент представляет собой металлическую сетку. Его можно использовать для формирования концентрических цилиндров, через стенки которых выдавливается топливо, или дискообразных секций, навинченных на центральную трубу с отверстиями в стенке, соединенными с выпускной линией.

В ленточном фильтре фильтрующий элемент представляет собой волнистую чашку, обернутую профилированной лентой. Через прорези между витками ленты, образованные ее выступами, топливо из пространства, окружающего фильтрующий элемент, попадает в углубления между гофрированной чашей и лентой, а затем в полость между дном и крышкой чаши, откуда он поступает через выпускной трубопровод.

Фильтрующий элемент рифленого пластинчатого фильтра представляет собой полый цилиндр, состоящий из одинаковых тонких кольцевых дисков с загнутыми выступами. Из-за этих выступов между дисками образуются зазоры. Топливо поступает на внешнюю и внутреннюю поверхности цилиндра и, проходя через зазоры между дисками, очищается. Чистое топливо направляется через торцевые отверстия в дисках вверху фильтра к выпускному отверстию.

Чаще всего фильтр грубой очистки совмещают с отстойником для воды в солярке. В этом случае необходимо периодически откручивать крышку чашки, чтобы удалить с нее скопившуюся воду.

В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элементов обычно используются картонные элементы типа «многолучевая звезда» или картонные и войлочные дисковые пакеты. Менее используемые рамы с механической набивкой адсорбента (например, минеральной ватой), рамы с тканевой или намотанной нитью и т.д.

Во время эксплуатации автомобиля топливные фильтры загрязняются, что приводит к увеличению их сопротивления. Чтобы подача топлива к ТНВД не прекращалась, необходимо периодически промывать фильтр грубой очистки и заменять фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки на новый.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Чтобы ДВС выдавал заявленную в технических характеристиках высокую мощность, необходимо обеспечить наиболее полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах. Основная задача ТНВД — качественная подача дизельного топлива в камеры сгорания. Это устройство обеспечивает следующие условия подачи топлива:

нагнетательный насос

  • в нужное время;
  • в необходимом количестве;
  • при заданном давлении (не менее 150 МПа).

Момент подачи порции дизельного топлива и его объем рассчитываются исходя из частоты вращения коленчатого вала двигателя. Эти параметры остаются стабильными, не зависят от условий эксплуатации и степени загруженности силового агрегата.

Устройство топливного насоса высокого давления дизельного двигателя:

  1. Регулятор режима.
  2. Дренажная арматура.
  3. Клапаны.
  4. Пара поршней с приводным механизмом.
  5. Элемент вызова.
  6. Механизм регулировки угла опережения впрыска.

Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя

фото 2
Схема топливной системы Common Rail

Системы дизельного топлива имеют свои особенности. Есть три типа конструкций:

  • Common rail (или аккумулятор);
  • С блоком инжектора;
  • Разделенный.

Common rail

Самая популярная топливная система для дизельных двигателей — аккумуляторная (или common rail). Отвечает самым высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается независимостью процессов впрыска дизельного топлива от режимов работы двигателя.

Конструктивно дизельная топливная система Common Rail имеет два основных контура:

  1. Секция низкого давления — состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра.
  2. Секция высокого давления: состоит из ТНВД (ТНВД), трубопровода, рампы (гидроаккумулятора) и форсунок.

Принцип работы дизельной топливной системы заключается в следующей последовательности:

  1. Насос низкого давления перекачивает дизельное топливо из топливного бака в магистраль.
  2. Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки, дизельное топливо поступает в насос высокого давления.
  3. ТНВД подает топливо к форсункам, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры.
  4. Воздух подается одновременно с впрыском топлива.

Разделенная и насос-форсунка

фото 3
Насадка для насоса

Отдельная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, топливного насоса высокого давления и форсунок. В этом случае насос и форсунки соединяются длинными трубками, рассчитанными на высокое давление. Сплит-схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, так как отличается невысокой стоимостью и простотой конструкции.

В свою очередь, форсунка — это устройство, которое одновременно создает необходимый уровень давления и впрыскивает топливо. Он расположен в головке блока цилиндров и приводится в действие кулачковым механизмом. В этом случае прямая и обратная линии выполнены в виде каналов, расположенных непосредственно в головке блока.

Рабочее давление для этого устройства составляет до 2200 бар.

У этого метода есть важный недостаток — для него характерна зависимость давления от режима работы двигателя.

Требования к агрегатам и узлам системы питания

Ко всем узлам и агрегатам энергосистемы предъявляются следующие основные требования:

  • имущество
  • вес и габариты
  • надежность
  • устойчивость к коррозии
  • низкое гидравлическое сопротивление
  • простота
  • низкие затраты на обслуживание

Топливопроводы и блоки топливной системы должны быть расположены в моторном отсеке автомобиля, чтобы в случае неисправности капающее топливо не попадало на детали, температура которых может вызвать их возгорание.

Системы питания дизельных двигателей: обзор

Если разделить наиболее распространенные топливные системы дизельных двигателей, то можно выделить следующие решения:

  • Топливная система, в основе которой находится ТНВД (ТНВД);
  • Система подачи топлива, имеющая ТНВД распределительного типа;
  • Решения для насос-форсунок;
  • Впрыск топлива Common Rail (аккумулятор высокого давления в Common Rail).

Эти системы также имеют большое количество подвидов, и в каждом случае тот или иной тип является основным.

  • Итак, начнем с простейшей схемы, предполагающей наличие рядного топливного насоса. Встроенный ТНВД — это хорошо известное и проверенное решение, которое используется в дизельных двигателях более десяти лет. Такой насос активно используется на спецтехнике, грузовиках, автобусах и т.д. Если сравнивать с другими системами, насос имеет довольно большие габариты и вес.

Проще говоря, в основе рядных ТНВД лежат пары поршней. Их количество равно количеству цилиндров в двигателе. Плунжерная пара представляет собой цилиндр, движущийся в «чашке» (втулке). Когда вы поднимаетесь наверх, топливо сжимается. Затем, когда давление достигает необходимого значения, открывается специальный клапан.

Внешний вид турбодизеля

В результате предварительно сжатое топливо попадает в форсунку и затем впрыскивается. После того, как плунжер начинает втягиваться, открывается дверца впуска топлива. Через канал топливо заполняет пространство над плунжером, поэтому цикл повторяется. Для того, чтобы дизельное топливо попало на пары плунжеров, в системе также есть отдельный подкачивающий насос.

Сами плунжеры работают за счет того, что в насосном устройстве есть распредвал. Этот вал действует как распределительный вал в фазе газораспределения, где кулачки «толкают» клапаны. Сам вал насоса приводится в движение двигателем, поскольку ТНВД соединен с двигателем через муфту опережения впрыска. Указанная муфта позволяет регулировать работу и регулировать ТНВД при работающем двигателе.

  • Топливная система распределительного насоса не сильно отличается от схемы рядного ТНВД. Распределительный ТНВД аналогичен рядному по конструкции, при этом количество пар поршней невелико.

Другими словами, если пары требуются для каждого цилиндра в прямом насосе, то в распределительном насосе достаточно 1 или 2 пар поршней. Дело в том, что одного крутящего момента в этом случае достаточно для подачи топлива на 2, 3 или даже 6 цилиндров.

Насадка для насоса

Это стало возможным благодаря тому, что плунжер мог не только двигаться вверх (сжатие) и вниз (впуск), но и вращаться вокруг оси. Такое вращение позволяло поочередно открывать выпускные отверстия, через которые дизельное топливо высокого давления подается к форсункам.

Дальнейшее развитие этой схемы привело к появлению более современного роторного ТНВД. В таком насосе используется ротор, в котором установлены плунжеры. Эти поршни движутся навстречу друг другу, и ротор вращается. Таким образом дизельное топливо сжимается и распределяется по цилиндрам двигателя.

Основное преимущество распределительного насоса и его вариантов — небольшой вес и компактность. В то же время настроить это устройство сложнее. По этой причине также используются электронные схемы управления и регулирования.

элементы Common Rail

  • Топливная система типа «насос-форсунка» — это схема, в которой изначально отсутствует отдельный топливный насос высокого давления. В частности, секция форсунки и насоса объединены в одном корпусе. В его основе уже знакомая пара поршней.

Решение имеет несколько преимуществ перед системами, в которых используются топливные насосы высокого давления. Во-первых, можно легко регулировать подачу топлива в отдельные цилиндры. Также, если выйдет из строя одна форсунка, остальные будут работать.

Кроме того, использование насос-форсунок исключает отдельное включение ТНВД. Плунжеры насос-форсунок приводятся в движение распределительным валом распределительного вала в головке блока цилиндров. Эти характеристики позволили широко использовать дизельные двигатели с насос-форсунками не только в грузовых автомобилях, но и в больших легковых автомобилях (например, дизельных внедорожниках).

  • Система Common Rail — одно из самых передовых решений для впрыска топлива. Кроме того, такая схема питания позволяет достичь максимального КПД при высоком КПД дизельного двигателя. В то же время снижается токсичность выхлопных газов.

Система была разработана немецкой компанией Bosch в 1990-х годах. Учитывая очевидные преимущества в короткие сроки, подавляющее большинство дизельных двигателей внутреннего сгорания легковых и грузовых автомобилей стали оснащаться исключительно системой Common Rail.

Stiri Noutati Bosch 10 milioane de sisteme common rail pentru autovehiculele comerciale 125 большой

Общая конструкция устройства основана на так называемом гидроаккумуляторе высокого давления. Проще говоря, топливо находится под постоянным давлением, после чего подается на форсунки. Что касается гидроаккумулятора, то этот гидроаккумулятор фактически представляет собой топливопровод, по которому топливо перекачивается с помощью отдельного ТНВД.

Система Common Rail отчасти напоминает бензиновый двигатель с впрыском, который имеет топливную рампу с форсунками. Бензин закачивается в рейку (топливную рампу) под низким давлением топливным насосом из бака. В дизельном двигателе давление намного выше, топливо качает ТНВД.

Благодаря постоянному давлению в гидроаккумуляторе удалось добиться быстрого и «многослойного» впрыска топлива через форсунки. Современные системы в двигателях Common Rail позволяют инжекторам производить до 9 дозированных впрысков. В результате дизельный двигатель с такой топливной системой экономичен, эффективен, работает плавно, тихо и надежно. Кроме того, использование гидроаккумулятора позволило упростить конструкцию ТНВД на дизельных двигателях.

устройство сопла

Добавим, что высокоточный впрыск на двигателях Common Rail полностью электронный, так как отдельный блок управления контролирует работу системы. В системе используется набор датчиков, которые позволяют контроллеру точно определять, сколько дизельного топлива необходимо подать в цилиндры и в какое время.

Устройство системы питания дизеля

топливная система дизельного двигателя

Из чего состоит топливная дизельная система:

  1. Топливный бак.
  2. Топливный фильтр грубой очистки (ГОТ).
  3. Фильтр тонкой очистки топлива (ТОТ).
  4. Насос дизельного топлива.
  5. Топливный насос высокого давления (ТНВД).
  6. Форсунки для впрыска.
  7. Линия высокого давления.
  8. Трубопровод низкого давления.
  9. Фильтр очистки воздуха.

Эти элементы присутствуют во всех модификациях дизельных агрегатов. Некоторые двигатели оснащаются дополнительными элементами: электронасосом, сажевыми фильтрами, глушителями и т.д.

Система питания дизельного двигателя состоит из двух основных частей:

  • устройство подачи дизельного топлива;
  • устройство подачи воздуха дизеля.

Устройство подачи топлива может быть как в едином корпусе, так и отдельно. Современное устройство выполнено в отдельном виде, то есть ТНВД и форсунки расположены в разных корпусах. Дизельное топливо перекачивается по линиям низкого, а затем высокого давления. Все, вплоть до топливного насоса высокого давления, состоит из трубопроводов низкого давления. После ТНВД начинается сжатие топлива.

Система питания дизельного ДВС оснащается двумя насосами:

  • насос высокого давления;
  • бензонасос.

Подкачивающий насос начинает откачивать топливо из бака, пропускает его через фильтры грубой и тонкой очистки и направляет в топливный насос высокого давления.

Топливный насос высокого давления подает топливо под давлением к форсункам, как это типично для этого дизельного двигателя. В устройстве ТНВД много идентичных секций.

Нераздельная система подачи топлива

Топливная система дизельного двигателя неделима, то есть ТНВД и форсунки расположены в одном корпусе, и устанавливается в двухтактных дизельных двигателях. Устройство, в котором присутствуют и топливный насос высокого давления, и инжектор, называется насос-инжектор.

Такие двигатели со встроенной подачей топлива не получили распространения. Они часто ломаются. Хотя конструкция более простая, магистрали высокого давления здесь нет. Двигатели работают с высоким уровнем шума.

Раздельная система подачи топлива

В таких двигателях форсунки устанавливаются в ГБЦ. Форсунки должны правильно распылять топливо через работающие камеры сгорания цилиндров, поэтому частой проблемой неисправности дизеля является засорение форсунок.

Топливный насос перекачивает много жидкости в топливный насос высокого давления, насос высокого давления забирает необходимый объем, а остальная часть течет по сливным линиям в топливный бак.

Классификация дизельных форсунок по конструкции:

  1. закрытая форсунка, то есть ее форсунка закрывается специальной закрывающей иглой;
  2. открытое сопло.

Закрытые форсунки устанавливаются в четырехтактных двигателях. Внутреннее пространство форсунки сообщается с камерой сгорания только во время подачи топлива.

Главный элемент форсунок — форсунка. В опрыскивателе может быть только одно отверстие или несколько. Впрыск топлива через эти отверстия создает пламя в цилиндре. Форма и положение резака зависят от производительности и количества отверстий.

Питание турбодизеля

О возможности оснащения дизельного двигателя внутреннего сгорания системой турбонаддува уже говорилось выше. Это решение позволяет значительно увеличить мощность любого двигателя, как бензинового, так и дизельного. При этом не требуется серьезных доработок, например расточка цилиндров для увеличения рабочего объема. Топливная система дизельного двигателя с турбонаддувом практически не меняется, а вот секция подачи воздуха претерпевает кардинальную переделку.

Турбодизель:

Внешний вид турбодизеля

Повышение давления осуществляется с помощью одного или нескольких воздушных компрессоров, питаемых выхлопными газами. Компрессор сжимает воздух, который затем поступает в промежуточный охладитель (промежуточный блок, охлаждающий массу сжатого воздуха) и затем закачивается в цилиндры под давлением 0,15… 0,2 МПа и выше.

Компрессионные системы обычно делятся на два типа:

  • растворы низкого давления до 0,15 МПа;
  • средний накачанный, нагнетающий сжатый воздух до 0,2 МПа;
  • с сильным наддувом, с давлением компрессора выше 0,2 МПа.
  • Дизель, оснащенный таким агрегатом, называется турбодизелем.

Турбокомпрессор позволяет лучше наполнять цилиндры воздухом, что приводит к увеличению эффективности сгорания дизельного топлива при подаче. Это положительно сказывается на мощности двигателя: турбодизели снимают на 30% больше мощности, чем их атмосферные аналоги без турбонаддува.

Но есть и недостатки: турбонагнетатель, особенно при развитии высокого давления, приводит к повышению температуры в пространстве цилиндров, так как топливо сгорает более интенсивно. Это также увеличивает механическую нагрузку на компоненты двигателя — механизм фаз газораспределения и кривошипно-шатунный блок.

Устройство распределительного типа

Более современная топливная система для дизельного двигателя и ТНВД распределительного типа допускают более высокие значения давления для системы впрыска. Кроме того, эти насосы полностью соответствуют всем современным стандартам токсичности и шума. Эта топливная система дизельного двигателя способна поддерживать необходимое давление в топливных магистралях и системах в различных режимах работы двигателя.

топливная система дизельного двигателя камаз

Распределительный насос высокого давления имеет один поршень, который продвигается вперед для перекачивания топливной смеси и вращается для улучшения подачи топлива к форсункам. Эти устройства выделяются своей компактностью, однородностью питания и отличной производительностью. Однако, чтобы эти устройства работали более эффективно, необходимо следить за чистотой дизельного топлива. Дизельное топливо работает как смазка, и зазоры между деталями очень малы.

Механизм всережимного регулятора

К ТНВД прикреплен механизм регулировки всех режимов. Автоматически поддерживает скорость двигателя, установленную водителем, устанавливает минимальную скорость холостого хода, а также ограничивает максимальную скорость. Механизм регулировки представляет собой систему штоков, пружин и упоров, соединенных с рейкой ТНВД, движение которой зависит от скорости вращения распределительного вала.

Источники

  • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/toplivnye-sistemy-benzinovyh-i-dizelnyh-dvigateley.html
  • https://autostuk.ru/sistema-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya.html
  • https://autokontact.ru/sistema-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya/
  • https://SpecTorg.su/avtobrendy/naznachenie-sistemy-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya.html
  • https://znayavto.ru/dvigatel/tipy-sistem-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya/
  • https://avtika.ru/naznachenie-ustroystvo-i-printsip-raboty-sistemy-pitaniya-dizelnyh-dvigateley/
  • https://defectov-net.ru/article/princip_raboty_sistemy_pitaniya_dizelnogo_dvigatelya/
  • https://dongfeng-auto.ru/avto-obzory/toplivnaya-sistema-dizelya.html
  • https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/sistema-pitaniya-toplivom-dizelya/
  • https://traktor-dojc-far.ru/naznachenie-sistemy-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya
  • https://motoran.ru/interesnoe/sistema-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya

Оцените статью
Блог про двигатели