Топливная система дизельного двигателя – как работает?

Автомобили, оснащенные дизельными двигателями, наиболее чувствительны к качеству горючего материала. Топливная система дизельного двигателя занимает одно из центральных мест в конструкции силового агрегата. Операции по ремонту и восстановлению работоспособности системы отличаются сложностью и высокой стоимостью. Конструктивно система питания дизеля состоит из двух контуров – низкого и высокого давления. Из первого отсека подготовленная солярка поступает в следующий контур для непосредственного впрыска в камеру сгорания.

Требования к дизельной топливной смеси

Топливная система дизельного двигателя сможет нормально функционировать только в том случае, если топливо будет подобрано правильно. Использовать бензин не следует, поскольку он не совмещает в себе всех необходимых характеристик.

Дизельное топливо имеет такие преимущества:

• Оно обладает большей вязкостью по сравнению с бензином, из-за чего оно медленнее воспламеняется;
• При этом температура кипения жидкости является более высокой, а, следовательно, происходит испарение меньшего количества вещества;
• Кроме того, из-за специального состава, самовоспламенение становится менее выраженным, а это очень важно для моторов с высокими оборотами. Особенно это заметно при расходе горючего. Также большую роль состав играет и для эксплуатационных характеристик машины. Способность дизельного горючего к самовоспламенению обычно измеряется с помощью цетанового числа. Так, чем оно выше, тем быстрее произойдет самовоспламенение вещества. Как правило, дизельное топливо, которое применяется в автомобилях, не обладает цетановым числом выше 50 единиц;
• Одним из главных условий нормальной работы устройства считается чистота смеси. Ведь если в нем будут иметься какие-то посторонние частички, то впрыск горючего будет происходить с некоторыми затруднениями. В результате работа системы будет нарушена. Поэтому следует использовать специальный фильтр, который служит для очистки горючего от различных механических частичек, воды, а также органических примесей.

Это интересно: Выбираем новый резонатор для «Лады Приоры»: подробная инструкция по замене

Топливопроводы

Как альтернатива стальным трубкам, для топливопроводов низкого давления могут быть использованы огнеустойчивые армированные сталью гибкие трубки. Они должны проходить так, чтобы обеспечить невозможность их механического повреждения, а топливо, которое сконденсировалось или испарилось не должно иметь возможности скопления или воспламенения.

Система (контур) высокого давления ТНВД и форсунки изготавливаются с точностью в несколько тысячных долей миллиметра. Это означает, что загрязнения в топливе могут привести к поломкам. Неэффективная фильтрация может стать причиной повреждения деталей ТНВД, нагнетательных клапанов и форсунок. Это значит, что топливный фильтр, специально отвечающий требованиям системы впрыска, чрезвычайно важен для надежной и длительной работы системы впрыска топлива. Топливо может содержать воду в связанной форме (эмульсия) или в свободном виде (конденсация из-за изменения температуры). Если вода попадет в ТНВД, то могут образоваться коррозионные повреждения. В связи с этим распределительные насосы должны быть оснащены топливным фильтром с водосборником, из которого вода должна регулярно сливаться. Возрастающая популярность дизельных двигателей в легковых автомобилях привела к необходимости создания автоматических устройств контроля наличия воды и индикаций с помощью контрольной лампы необходимости слива воды.

Требования к агрегатам и узлам системы питания

Ко всем агрегатам и узлам системы питания предъявляются следующие основные требования:

• герметичность
• малые масса и габариты
• надежность
• коррозионная стойкость
• малые гидравлические сопротивления
• простота
• низкая стоимость обслуживания

Топливопроводы и агрегаты системы питания топливом должны быть расположены в моторном отделении ТС таким образом, чтобы при их неисправности капающее топливо не попадало на детали, имеющие температуру, способную вызвать его воспламенение.

Система питания дизельного двигателя

Дизельный двигатель все больше набирает популярность среди автолюбителей, особым спросом эти установки пользуются на европейском рынке. С момента своего первого появления, агрегат, работающий на солярке, претерпел множество изменений и улучшений в своей конструкции.

Сегодня это уже не тот двигатель, который был десять лет назад, современный мотор на солярке ничем не уступает бензиновому по шумности, комфорту, экологическим показателям. А по некоторым, таким как экономичность, крутящий момент, мощность, динамические характеристики даже превосходит.

Делая свой выбор в пользу силовой установки на дизельном топливе, пользователь получает современное устройство, эксплуатация которого, с точки зрения простого обывателя, не будет достаточно сложной. Тем не менее, разница в обслуживании между бензиновым мотором и дизелем есть. Основное отличие между двумя установками, процесс воспламенения рабочей смеси.

Для его нормального осуществления не менее важно эту смесь правильно приготовить. Устройство и работа системы питания в дизельных двигателях намного сложней бензинового, чтобы правильно эксплуатировать агрегат необходимо понимать, как работает каждый её механизм.

Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя

Схема топливной системы common rail
Системы подачи дизельного топлива имеют свои особенности. Различают три типа конструкций:

• Сommon rail (или аккумуляторная);
• С насос-форсунками;
• Разделенные.

Common rail

Наиболее популярная топливная система для дизелей – аккумуляторная (или common rail). Она соответствует более высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается благодаря независимости процессов впрыскивания дизеля от режимов работы двигателя.

Конструктивно система питания дизеля common rail имеет два основных контура:

• Участок низкого давления – состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра.
• Участок высокого давления – состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), трубопровода, рампы (аккумулятора) и форсунок.

Принцип работы топливной системы дизеля представляет собой следующую последовательность:

• Насос низкого давления нагнетает дизель из топливного бака в трубопровод.
• Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки дизель подается в насос высокого давления.
• ТНВД подает топливо в форсунки, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры.
• Одновременно с впрыском топлива происходит подача воздуха.

Разделенная и насос-форсунка

Насос-форсунка

Разделенная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, ТНВД и форсунок. При этом насос и форсунки соединены длинными трубопроводами, рассчитанными на высокое давление. Разделенная схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, поскольку отличается низкой стоимостью и простотой конструкции.

В свою очередь, насос-форсунка – устройство, одновременно создающее нужный уровень давления и производящие впрыск топлива. Она располагается в головке блока цилиндров и приводится в действие кулачковым механизмом. Прямая и обратная магистрали при этом реализованы как каналы, находящиеся непосредственно в головке блока.

Рабочее давление при такой схеме составляет до 2 200 бар.

Этот способ имеет важный недостаток – он характеризуется зависимостью давления от режима работы двигателя.

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя: основные особенности и предназначение

Двигатель автомобиля часто сравнивают с человеческим сердцем. И определенное сходство действительно есть. Благодаря сердцу человек может жить, а автомобиль благодаря мотору — двигаться. Сердце прокачивает кровь в организме – обеспечивает ее циркуляцию ко всем ключевым органам. В двигателе такую функцию выполняет топливная система. Сегодня мы рассмотрим особенности и предназначение насоса низкого давления. Этот элемент является очень важной частью системы питания. ТННД необходим для подачи горючего к ТНВД. Часто его устанавливают рядом с ТНВД. Оба механизма соединены при помощи патрубков, через которые осуществляется циркуляция. Одновременно топливо проходит через фильтры, где очищается.

О конструктивных особенностях дизелей, в сравнении с бензомоторами

И дизель, и бензиновый мотор являются двигателями внутреннего сгорания. В глобальном смысле, по своей конструкции дизель не отличается от бензомотора: и там, и здесь – цилиндры, поршни и шатуны в них. Однако в дизелях степень сжатия гораздо выше (19-24 единицы, а у бензинового – 9-11). Потому и все детали, и клапаны в значительной степени усилены (чтобы противостоять намного более высоким нагрузкам). Потому и вес, и габариты дизельного мотора гораздо более внушительны, чем бензинового.

Главное же различие состоит в способах формирования топливно/воздушной смеси, её воспламенения и сгорания. В бензиновых моторах смесь топлива с воздухом формируется во впускной системе, а воспламеняется она от искры свечи зажигания. В дизельных же моторах горючее и воздух подаются в рабочие полости цилиндров по отдельности. Сначала воздух. Он накаляется до семи-восьми сотен градусов и сжимается. Когда затем в камеру сгорания под большим давлением впрыскивается топливо, то оно самовоспламеняется, практически мгновенно.

Таким образом, искры никакой не требуется. А свечи накаливания, которые установлены в цилиндрической головке представляют собой нагревательные элементы, типа паяльника, и предназначены они для быстрого обогрева воздуха в камере сгорания, покуда мотор ещё не прогрелся. Это называется системой предпускового подогрева.

Когда включается зажигание, свечи накаливания за несколько мгновений разогреваются до 800-900 градусов, прогревая воздух и обеспечивая процесс самовоспламенения. Сигналы о работе данной системы подаёт водителю контрольная лампа. Электропитание снимается со свечей в автоматическом режиме, спустя 15-20 секунд после запуска непрогретого двигателя, когда его устойчивая и стабильная работа уже вполне обеспечена. Решающая же роль в обеспечении подобных показателей работы мотора принадлежит его топливной системе, об устройстве которой и пойдёт речь.

Ограничитель перетока

Ограничитель перетока вкручен в крышку регулятора ТНВД и соединяется с внутренней частью ТНВД. Он позволяет изменяемому количеству топлива возвращаться в топливный бак через узкий канал. Для этого топлива ограничитель соответствует сопротивлению потока, которое помогает в поддержании давления внутри ТНВД. Так как точно определенное давление внутри ТНВД необходимо в зависимости от оборотов насоса, то ограничитель перетока и клапан управления потоком точно подбираются друг к другу.

Строение системы

Топливная аппаратура состоит из таких элементов:

• комплект форсунок;
• насос высокого давления;
• трубопровод, работающий даже при очень высоком давлении, который соединяет форсунки.

За счет угла опережения впрыска можно узнать, за какую величину, измеряемую в градусах, начинается впрыск топливной смеси в цилиндр. Давление воздуха в системе может быть повышено из-за использования механического или инерционного наддува. Дизельные моторы обычно оснащаются турбокомпрессорами, что необходимо для повышения экономичности в работе устройства, благодаря использованию энергии выхлопных газов, которые еще не успели выйти наружу.

Устройство

Топливная аппаратура включает:

• распылитель, имеющий несколько отверстий, через которые струя жидкости попадает в камеру сгорания;
• форсунка, которая состоит из распылителя и механизма регулировки давления;
• топливный фильтр, очищающий вещество, которое поступает на ТНВД, что защищает систему впрыска от повреждений.

Это интересно: ТОП-5 самых длинных автомобилей в мире

Конфигурация топливопровода

Для эффективной работы ТНВД необходимо, чтобы его система высокого давления постоянно обеспечивалась топливом под давлением и без пузырьков воздуха Обычно в случае легковых автомобилей и легких грузовиков разница по высоте между топливным баком и деталями системы впрыска незначительна. Более того, топливопроводы не слишком длинные и имеют соответствующие внутренние диаметры. В результате этого топливоподающий насос в ТНВД достаточен для вытягивания топлива из топливного бака и для создания нужного давления внутри ТНВД.

В таких случаях когда разница по высоте между топ-ливным баком и ТНВД велика, а ТНВД велик и (или) топливо-провод между баком и насоссм слишком длинный, необходимо установить дополнительный насос Это помогает преодолеть сопротивления в топливопроводе и в топливном фильтре. В стационарных двигателях в основном используется подача топлива самотеком.

Топливоподкачивающий насос

Основной топливоподкачавающий насос обеспечивает бесперебойную подачу топлива из баков к ТНВД при работающем двигателе. Он обычно приводится в действие от коленчатого или распределительного вала двигателя. Может применяться и автономный электродвигатель, питаемый от генератора ТС. Использование электропривода обеспечивает равномерную подачу топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала и возможность аварийного отключения всей системы. Существуют различные конструкции топливоподкачивающих насосов. Они могут быть:

• шестеренными
• плунжерными (поршневыми)
• коловратными (пластинчатого типа)

Как правило, применяются плунжерные и коловратное насосы.

Плунжерный топливоподкачивающий насос

Плунжерный топливоподкачивающий насос состоит из корпуса 5, плунжера 7 с пружиной 6, толкателя 10 с роликом 77, пружиной 9 и штоком 8, а также клапанов — впускного 4 и нагнетательного 1 с пружинами. Толкатель с плунжером могут перемещаться вверх-вниз. Перемещение вверх происходит при повороте эксцентрика 72, изготовленного как одно целое с кулачковым валом ТНВД; перемещение вниз обеспечивают пружины 6 и 9.

При сбегании выступа эксцентрика с ролика толкателя плунжер под действием пружины б перемещается вниз, вытесняя топливо, находящееся под ним, в нагнетательную магистраль насоса. В это время нагнетательный клапан закрыт, а впускной под действием разрежения над плунжером открыт, и топливо поступает из впускной магистрали в надплунжерную полость. При движении толкателя и плунжера вверх впускной клапан закрывается под действием давления топлива, а нагнетательный, наоборот, открывается, и топливо из надплунжерной полости поступает в нижнюю камеру под плунжером. Таким образом, нагнетание топлива происходит только при движении плунжера вниз.

Если подачу топлива в цилиндры двигателя уменьшают, в выпускном трубопроводе насоса, а значит, и в полости под плунжером давление возрастает. В этом случае плунжер не может опуститься вниз даже под действием пружины 6, и толкатель со штоком перемещается вхолостую. По мере расходования топлива давление в нагнетательной полости понижается, и плунжер под действием пружины 6 опять начинает перемещаться вниз, обеспечивая подачу топлива.

Рис. Схема плунжерного топливоподкачиваюгцего насоса: 1 — нагнетательный клапан; 2 — корпус насоса ручной подкачки топлива; 3 — поршень насоса ручной подкачки топлива; 4 — впускной клапан; 5 — корпус топливоподкачивающего насоса; 6, 9 — пружины; 7 — плунжер; 8 — шток; 10 — толкатель; 11 — ролик; 12 — эксцентрик кулачкового вала

Рис. Схема коловратного топливоподкачивающего насоса: 1 — пружина редукционного клапана; 2 — редукционный клапан; 3 — перепускной клапан; 4 — пружина перепускного клапана; 5 — плавающий палец; 6 — пластина; 7 — ротор; 8 — направляющий стакан; А—В — камеры насоса

Плунжерный топливоподкачивающий насос обычно совмещен с насосом 2 ручной подкачки топлива. Данный насос устанавливается на входе в основной топливоподкачивающий насос и приводится в действие вручную за счет перемещения поршня 3 со штоком. При движении поршня вверх под ним образуется разрежение, открывается впускной клапан, и топливо заполняет подплунжерное пространство. При перемещении поршня вниз впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается, позволяя топливу пройти далее по топливной магистрали.

Коловратный топливоподкачивающий насос

В мощных быстроходных дизелях применяются в основном коловратные топливоподкачивающие насосы. Ротор 7 насоса приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. В роторе имеются прорези, в которые вставлены пластины 6. Одним (наружным) концом пластины скользят по внутренней поверхности направляющего стакана 8, а другим (внутренним) — по окружности плавающего пальца 5, расположенного эксцентрически относительно оси ротора. При этом они то выдвигаются из ротора, то вдвигаются в него. Ротор и пластины делят внутреннюю полость направляющего стакана на камеры А, Б и В, объемы которых при вращении ротора непрерывно меняются. Объем камеры А увеличивается, поэтому в ней создается разрежение, под действием которого топливо засасывается из впускной магистрали. Объем камеры В уменьшается, давление в ней повышается, и топливо вытесняется в нагнетательную полость насоса. Топливо, находящееся в камере Б, переходит от входного отверстия стакана к выходному. При повышении давления в нагнетательной полости до определенного уровня открывается редукционный клапан 2, преодолевая усилие пружины 7, и излишек топлива перепускается обратно во впускную полость насоса. Поэтому в нагнетательной полости и выпускном трубопроводе поддерживается постоянное давление. Перед пуском, когда двигатель и, следовательно, основной топливоподкачивающий насос не работают, топливо через него может прокачиваться предпусковым топливоподкачивающим насосом. В этом случае открывается перепускной клапан 3, преодолевая усилие пружины 4. В закрытом положении тарелка этого клапана перекрывает отверстия в тарелке редукционного клапана.

Форсунка

Форсунка служит для подачи топлива в цилиндр двигателя под высоким давлением в мелкораспыленном виде.

Типичная форсунка включает в себя корпус 5 с распылителем 3, направляющим штифтом 4 и накидной гайкой 2, иглу 1 распылителя со штоком б, пружину 7 с опорной шайбой, регулировочным винтом 9 и втулкой 8, колпачковую гайку 10 и топливоприемный штуцер 12 с сетчатым фильтром 11. Распылитель и игла должны быть очень точно подогнаны друг к другу. В верхней части распылителя имеются один кольцевой и несколько (чаще всего три) вертикальных топливных канала, а в нижней части — центральные входной и выходной каналы с распыляющими отверстиями. Диаметр этих отверстий составляет 0,2…0,4 мм. Игла своим нижним конусным концом закрывает выходной канал. Распылитель плотно прикрепляется к корпусу-форсунки с помощью накидной гайки. Топливный канал корпуса соединяется с кольцевым каналом распылителя через его вертикальные каналы. Правильное положение распылителя относительно корпуса обеспечивает направляющий штифт.

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

Топливо, подаваемое к форсунке по топливоприемному штуцеру, проходит через сетчатый фильтр и по топливным каналам корпуса в верхней части распылителя поступает в его кольцевую полость. По достижении необходимого давления в этой полости, действующего кроме прочего на конический поясок иглы, она поднимается вверх, преодолевая сопротивление пружины. В это время открывается выходной канал, и топливо через него и распыливающие отверстия поступает в камеру сгорания цилиндра двигателя.

После прекращения подачи топлива насосной секцией ТНВД и падения давления игла снова садится в свое седло, прекращая впрыскивание топлива. Просочившееся через неплотности топливо поступает в верхнюю часть форсунки и через отверстия в винте 9 и гайке 10 по специальному трубопроводу сливается в бачок 7 для сбора топлива.

Основные типы топливных систем дизеля

Наибольшее распространение получили 4 типа топливных систем дизельных моторов:

• рядный ТНВД
• ТНВД распределительного типа
• насос-форсунки
• система Common Rail

Рядный ТНВД – проверенное десятилетиями решение, которое активно применяется на грузовой и специальной технике с дизельными моторами. В основе этой системы подачи топлива находится работа плунжерной пары. Цилиндр движется в гильзе, создавая давление и сжимая топливо до необходимых показателей. Как только они достигнуты, открывается специальный клапан, подающий топливо на форсунку, которая впрыскивает его в цилиндр. Плунжер в это время движется вниз, открывает канал для впуска горючего в пространство гильзы с помощью топливоподкачивающего насоса, и цикл повторяется.

Работа самого плунжера становится возможна благодаря кулачковому валу, который приводится от мотора. Кулачки «толкают» клапана, а мкфта опережения впрыска, соединяющая ТНВД и двигатель, корректирует работу топливной системы.

Неоспоримые достоинства системы подачи топлива с рядными ТНВД – их ремонтопригодность и доступность обслуживания.

ТНВД распределительного типа конструктивно напоминает рядный топливный насос. Отличие заключается в количестве плунжерных пар. Если в рядном ТНВД одна пара идет на один цилиндр, то в распределительном работы одной плунжерной пары достаточно, чтобы обслуживать два, три, и даже шесть цилиндров. Это достигается через опцию вращения плунжера вокруг оси. Вращаясь, плунжер поочередно открывает выпускные клапана, подавая горючее на форсунки нескольких цилиндров.

Эволюция распределительных ТНВД привела к тому, что появились уже роторные топливные насосы: в них плунжеры помещаются в ротор и в процессе работы движутся навстречу двуг другу, пока ротор вращает их, распределяя тем самым топливо по камере сгорания.

Преимущество системы подачи топлива с распределительным ТНВД – компактность самого устройства. Недостатки – сложность настройки, применение схем электронного управления и корректировки работы.

Система подачи топлива в цилиндр с помощью насос-форсунок вообще исключает необходимость ТНВД как отдельного элемента. В этом случае, форсунка и насосная секция – это один узел в общем корпусе.

В результате достигается легкость регулировки подачи топлива в конкретный цилиндр, а при выходе из строя одной насос-форсунки, остальные продолжают работать, что облегчает ремонт. Конструктивно, насос-форсунки приводят в действие плунжеры распредвал ГРМ в головке блока цилиндров.

Система подачи топлива насос-форсунками распространена не только на грузовых, но и на легковых автомобилях. К недостаткам ее можно отнести высокую стоимость запчастей, а также крайнюю чувствительность к качеству дизельного топлива. Мельчайшие примеси в горючем могут легко вывести из строя насос-форсунку, что отражается на стоимости эксплуатации такого решения в личном автомобиле.

Система Common Rail стала своего рода прорывом в части решения механизма подачи топлива в дизельных ДВС. Эта система позволяет экономить топливо при высоком КПД дизеля, что и сделало ее такой популярной. Common Rail придумали инженеры Bosch еще в 90-х годах. Сегодня большинство дизельного транспорта оснащается именно Коммон Реил.

Главное отличие этой системы – наличие аккумулятора высокого давления в общей магистрали. Туда топливо нагнетается отдельным ТНВД, чтобы затем под постоянным давлением подаваться на форсунки. Именно постоянство давления дает возможность быстро и эффективно впрыскивать горючее в цилиндр. Как результат – производительная, мягкая и комфортная работа дизельного двигателя. Бонусом – упрощение конструкции самого ТНВД в системе Common Rail.

Управляется работа системы отдельным ЭБУ: группа датчиков сообщает контроллеру, сколько и как скоро нужно подать дизельное топливо в цилиндры. С другой стороны, сложность и недостаток Коммон Реил обусловлена как раз умной электроникой и принципом работы системы. Поэтому владельцам таких решений стоит выбирать качественное топливо и своевременно менять топливные фильтры.

О том, как еще продлить жизнь вашего дизельного двигателя, мы писали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

Топливоподающий лопастной насос

Рис. Топливоподающий лопастной насос: 1 — вход; 2 — выход

Лопастной насос расположен вокруг приводного вала ТНВД. Его рабочий диск концентричен с валом и соединен с ним шпонкой и вращается внутри эксцентричного кольца, укрепленного в корпусе насоса.

Когда приводной вал вращается, центробежная сила прижимает четыре лопасти диска наружу к внутренней части эксцентричного кольца. Топливо между внутренними сторонами лопастей и диском служит для опоры наружного перемещения лопастей. Топливо проходит через канал поступления и выемку в форме почки в корпусе насоса и заполняет пространство, образуемое рабочим диском, лопастью и внутренней стороной эксцентричного кольца. Вращательное движение приводит к тому, что топливо между соседними лопастями нагнетается в верхнюю (выходную) выемку в форме почки и через канал во внутреннюю часть ТНВД. В то же самое время некоторое количество топлива протекает через второй канал к клапану управления давлением.

Фильтры грубой и тонкой очистки топлива

Очистка топлива от механических примесей и воды происходит в фильтрах грубой 9 и тонкой 3 очистки. Фильтр грубой очистки, устанавливаемый перед основным топливоподкачивающим насосом 8, задерживает частицы размерами 20… 50 мкм, на долю которых приходится 80…90 % массы всех примесей. Фильтр тонкой очистки, помещаемый между основным топливоподкачивающим насосом и ТНВД, задерживает примеси размерами 2…20 мкм.

В настоящее время в силовых установках с дизелями применяют следующие типы фильтров грубой очистки:

• сетчатые
• ленточно-щелевые
• пластинчато-щелевые

У сетчатых фильтров фильтрующим элементом является металлическая сетка. Из нее можно образовывать концентрические цилиндры, через стенки которых продавливается топливо, или дискообразные секции, нанизанные на центральную трубу с отверстиями в стенке, соединенную с выходным трубопроводом.

В ленточно-щелевом фильтре фильтрующим элементом служит гофрированный стакан с намотанной на него профильной лентой. Через щели между витками ленты, образованными за счет ее выступов, топливо из пространства, окружающего фильтрующий элемент, попадает во впадины между гофрированным стаканом и лентой, а затем — в полость между дном и крышкой стакана, откуда удаляется через выпускной трубопровод.

Фильтрующий элемент пластинчато-щелевого фильтра представляет собой полый цилиндр, составленный из одинаковых тонких кольцевых дисков с отгибными выступами. За счет этих выступов между дисками образуются зазоры. Топливо поступает к наружным и внутренним поверхностям цилиндра и, проходя через щели между дисками, очищается. Очищенное топливо через торцевые отверстия в дисках направляется в верхнюю часть фильтра к выходному отверстию.

Очень часто фильтр грубой очистки совмещают с отстойником для воды, находящейся в дизельном топливе. В этом случае необходимо периодически отворачивать пробку отстойника для удаления из него скопившейся воды.

В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элементов обычно используют картонные элементы типа «многолучевая звезда» или пакеты из картонных и фетровых дисков. Реже применяют каркасы с адсорбирующей механические примеси набивкой (например, минеральной ватой), каркасы с тканевой или нитчатой обмоткой и др.

В процессе эксплуатации ТС топливные фильтры загрязняются, что приводит к увеличению их сопротивления. Чтобы подача топлива к ТНВД не прекратилась, необходимо фильтр грубой очистки периодически промывать, а фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки заменять новым.

Дизельное топливо

Дизельное топливо является одним из продуктов переработки нефти. В нем содержатся различные углеводороды (парафины, нафтены, ароматические и др.). Число атомов углерода, входящих в молекулы дизельного топлива, достигает тридцати. Основное качество дизельного топлива — легкость воспламенения при соприкосновении с горячим воздухом. Воспламеняемость топлива характеризуется цетановым числом. Чем выше это число, тем менее стойки к окислению молекулы топлива и легче оно воспламеняется. У дизельного топлива цетановое число составляет 40 — 50 (чаще всего 45).

Для автотракторных дизелей используется топливо марок А (арктическое), 3 (зимнее) и Л (летнее). Наиболее широко распространено топливо марок З (при отрицательной температуре воздуха) и Л (при температурах выше 0 °С).

Виды питания бензиновых двигателей

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают топливные системы:

• карбюраторные;
• инжекторные.

Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторные

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

• Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива.
• Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию.
• В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом.
• Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает.

Инжекторные

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

• С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
• С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не используется из-за низкой экономичности.
• Непосредственный впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет выполнять прямой впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составит около 155 бар.

Схема работы топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

• Насос через фильтры подает бензин в топливную рампу.
• Регулятор на рампе обеспечивает заданный уровень давления топлива.
• Форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры.
• В момент подачи бензина в цилиндры подается и воздух, образуется топливовоздушная смесь.

Клапан управления давлением

Рис. Клапан управления давлением

Клапан управления давлением соединяется через канал с верхней (выходной) выемкой почки и крепится в промежуточной области топливоподающего насоса. Это подпружиненный цилиндрический клапан, с помощью которого внутреннее давление в ТНВД может изменяться в зависимости от количества подаваемого топлива. Если давление топлива возрастет выше заданного значения, то сердечник клапана открывает возвратный канал так, что топливо может протекать обратно к впускной стороне топливоподающего насоса. Если давление топлива слишком низкое, то возвратный канал закрывается пружиной. Начальное усилие пружины может быть отрегулировано для установки давления открывания клапана.

Основная функция топливной системы, описание её работы

Предназначение топливной системы дизельного двигателя состоит в том, чтобы подавать в цилиндры чётко отмеренный объём дизтоплива, в конкретный момент времени и под определённым давлением. Поэтому, из-за необходимости обеспечения постоянно высокого давления, а также за счёт высоких требований к точности работы, топливная система дизельного двигателя будет посложнее в конструкции, чем у бензинового, и достаточно дорого стоит.

Теперь попробуем представить себе бесперебойную работу топливной системы в поэтапном режиме, а для этого разберём по порядку отдельные её составные части. Итак, топливный бак служит для размещения солярки и обеспечения бесперебойной её подачи в систему. Эту функцию выполняют трубопроводы. Вначале топливоподкачивающий насос высасывает из бака горючее и через фильтры подаёт его в распределительную магистраль низкого давления. При этом в системе поддерживается стабильное давление в три атмосферы. Топливо дважды проходит фильтрацию, проходя через фильтры грубой и тонкой очистки.

В задачу топливных фильтров входит контроль за чистотой горючего и избавлением его от возможных посторонних примесей – от частичек грязи, воды, песчинок. Прошли те времена, когда дизели были весьма непритязательными к качеству топлива. Современные дизельные моторы требуют очень чистой солярки для сохранения достойных показателей своей работы. Чистота горючего сейчас – одно из основных и непременных условий эффективной работы двигателя. Топливо подаётся только в том случае, если в системе нет воздуха.

После фильтрации солярка попадает в магистраль высокого давления. Эта часть топливной системы обеспечивает подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определённые моменты. Топливный насос высокого давления, в соответствии с порядком работы цилиндров, по топливопроводам высокого давления подаёт солярку к форсункам.

Форсунки, размещённые в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют горючее в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачиваюший насос постоянно подаёт топливному насосу высокого давления топлива «с запасом», то есть несколько больше, чем нужно, то его избыток, а с ним – и попавший в систему воздух, по специальным дренажным трубопроводам, отводится обратно в бак.

Для обеспечения синхронного впрыска горючего устроена специальная топливная рамка, к которой и подсоединяются форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо, сразу же в момент его подачи.

ТНВД создаёт необходимый для впрыска показатель давления, и топливо распределяется по всем цилиндрам мотора. Количество впрыскиваемого топлива, а вместе с ним – и мощностной режим работы двигателя, варьируются нажатиями на педаль акселератора. В современных дизельных двигателях просто нажатием педали «газа» объём подаваемого топлива не увеличивается, а меняется лишь программа, по которой работают регуляторы.

Да, нажимая на педаль, водитель или механизатор уже не увеличивает этим непосредственную подачу топлива, как это было в карбюраторных движках прошлых лет. А только изменяет тем самым программы работы регуляторов, которые уже сами варьируют объём единовременной подачи горючего, по строго определённым зависимостям от числа оборотов, давления наддува, от положения рычага регулятора и т.п.

Как устроен ТННД

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя состоит из вала привода. Прокачивание осуществляется при помощи специального ротора, на котором имеются лопасти. Также в конструкции предусмотрен статор, распределительный диск и приводная шестерня. Когда ротор приводится в действие, происходит сближение его лопастей со статором. Затем выполняется формирование камер из-за воздействия центробежной силы. Так как в полости насоса создается напряжение, то горючее поступает из них непосредственно к ТНВД. Для этого существуют каналы в распределительном диске. Незначительный объем дизеля попадет в клапан редукции, если давление больше необходимого.

Линия возврата топлива (“обратка”)

Топливные системы
Как правило, топливный насос имеет постоянную производительность, то есть закачивает топливо из бака в рампу под постоянным давлением. Двигатель же работает на разных режимах, потребляя разное количество топлива, в зависимости от его нагрузки. Таким образом, возникает необходимость контролировать давление и количество топлива в топливной рампе.

Этим занимается регулятор давления топлива, который сливает излишки топлива обратно в бак через линию возврата топлива, так называемую “обратку”. В настоящий момент существует два вида топливных систем, отличающихся наличием или отсутствием линии возврата топлива (обратной магистрали).

• Система подачи топлива с линией возврата. Топливо, которое не было впрыснуто форсункой, является избыточным и оно возвращается обратно в бак через регулятор, который расположен на топливной рампе, и линию возврата. Таким образом в топливном коллекторе поддерживается постоянное давление.
• Топливная система без линии возврата. Регулятор давления топлива в таких системах обычно устанавливается в модуле погружного топливного насоса. Избыточное топливо, подаваемое насосом, возвращается обратно в бак через короткую линию возврата. При этом в топливную рампу подается только то количество топлива, которое впрыскивается форсунками. Данная система имеет следующие преимущества – меньшая стоимость и меньший подогрев топлива в баке.

Система низкого давления

Система низкого давления в системе впрыска топлива с распределительным насосом включает в себя топливный бак, топливопроводы, топливный фильтр, топливоподающий лопастной насос, клапан управления давлением (2) и ограничитель перетока топлива (7).

Рис. 1. Приводной вал; 3. Эксцентрическое кольцо; 4. Упорное кольцо; 5. Привод регулятора; 6. Подводки (выступы) приводного вала; 8. Корпус насоса.

Топливоподающий лопастной насос втягивает топливо из топливного бака. Он подает приблизительно постоянный поток топлива за один оборот во внутреннюю часть ТНВД. Клапан управления давлением устанавливается для обеспечения того, чтобы определенное давление внутри ТНВД поддерживалось в зависимости от оборотов топливоподаюшего насоса. Пользуясь этим клапаном, возможно установить определенное давление для данного числа оборотов. Внутреннее давление насоса затем увеличивается пропорционально оборотам (другими словами, чем выше обороты насоса, тем выше внутреннее давление в насосе). Некоторое количество топлива протекает через клапан регулировки давления и возвращается к подающей стороне. Некоторое количество топлива также протекает через ограничитель перетока и обратно в топливный бак, чтобы обеспечить охлаждение и самовентиляцию ТНВД. Клапан перетока может быть установлен вместо ограничителя перетока.

Несколько слов о системе «КоммонРэйл»

Говоря о топливной системе современных дизельных двигателей, нельзя не упомянуть такую её модификацию, как «Аккумуляторная топливная система CommonRail» («Общая рамка», или «Общая магистраль» в переводе с английского). Она проявляет очень хорошие показатели экономичности и эффективности, и вполне заслуженно завоёвывает всё большую популярность. В первую очередь – на дизельных двигателях коммерческого автотранспорта, разумеется.

В ней также используется ТНВД, подающий горючее в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Электронный блок управления регулирует производительность насоса, для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

В «КоммонРэйл» управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают выверенные дозы дизельного топлива под высоким давлением в рабочие полости цилиндров.

Компьютерная система управления подачей горючего позволяет впрыскивать его в камеры сгорания цилиндров максимально точно дозированными дозами. Сначала впрыскивается микроскопическая, всего лишь в районе миллиграмма, порция, которая своим сгоранием накаляет температуру в камере, а за ней следует основной «заряд». Как результат – дизельные двигатели, оснащённые системой «КоммонРэйл», показывают лучшую экономичность (до 20 процентов). Доля новых дизельных двигателей, оснащённых системой «CommonRail», год от года неуклонно растёт.

Как ремонтировать ТННД

В случае если упала эффективность работы агрегата, топливный насос низкого давления дизельного двигателя необходимо демонтировать и провести ревизию. Зачастую производительность снова вырастает после промывки и прочистки рабочих полостей и элементов устройства.

Зная, как устроен топливный насос низкого давления дизельного двигателя, принцип работы устройства, можно без труда отремонтировать его или же заменить.

Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ

Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные

.
При форкамерном
процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Во время
вихрекамерного процесса сгорание
также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня ( на низкооборотистых дизелях – грузовики).
СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ
Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Система питания Common Rail . Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска.

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Назначение принцип действия конструкция всережимного регулятора.

Всережимный регулятор служит дляавтоматического поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке двигателя.

Регулятор также устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала на холстом ходу и ограничивает максимальную частоту вращения. Регулятор приводится в действие от кулачкового вала топливного насоса высокого давления.

Педаль 6 (рис. 4) подачи топлива соединена с рычагом 2 управления рейкой / насоса высокого давления через растянутую пружину 3, действующую на рычаг с усилием Рпр. При работе двигателя на рычаг 2 через подпятник 7 передается сила Qгр. от вращающихся грузов, шарнирно закрепленных на валу 9, который соединен с кулачковым валом насоса высокого давления.

Если двигатель работает с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали 6, то сила Qгр. грузов 8 уравновешивается усилием Рпр пружины 3.

При увеличений частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора расходятся. Они преодолеют сопротивление пружины и переместят рейку 1. При этом подача топлива уменьшится и частота вращения не будет возрастать.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы будут сходиться, рейка 1 усилием Рпр пружины переместится в обратном направлении и подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до значения, заданного положением педали 6.

1 — рейка; 2 — рычаг; 3 — пружина; 4, 5 — упоры; 6 — педаль; 7— подпятник; 8 — груз; 9 — вал; Рпр — усилие пружины; Qгр. — сила грузов.

Минимальная частота при работе на холостом ходу и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются соответственно регулируемыми упорами 5 и 4.

Виды наддува

В ДВС применяют три типа наддува:резонансный

–при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен).

механический

– в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя.

газотурбинный (или турбонаддув)

– турбина приводится в движение потоком отработавших газов.

Механический наддув. (воздух закачивается компрессором) .

Механические нагнетатели позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность мотора. Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам мотора.

Существует два вида механических нагнетателей:

объемные и центробежные.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами.

Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм

Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры. Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам. Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении.

Центробежные нагнетатели

по конструкции напоминают турбонаддув. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо (крыльчатка). Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы. Отличие от турбонаддува лишь в приводе.

Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя. Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре (либо в нагнетателе) воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его вцилиндрыдвигателя предварительно охлаждается в интеркулере. По своей конструкции это обычный радиатор, который охлаждается либо потоком набегающего воздуха, либо охлаждающей жидкостью. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.

Турбокомрессор.

Принцип действия турбокомпрессоров для наддува ДВС заключается в следующем — выхлопные газы ДВС, обладая большой скоростью и большой температурой попадают на сопловой аппарат турбины, где происходит их максимальный разгон и подача на рабочие лопатки турбины под правильным углом, при подаче на рабочие лопатки турбины происходит вращение турбины, которая в свою очередь вращает крыльчатку компрессора, насаженную на один вал с колесом турбины. Колесо компрессора представляет собой вращающий направляющий аппарат и крыльчатку, которые чаще всего соединены вместе в одну деталь.

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ

Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные

.
При форкамерном
процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Во время
вихрекамерного процесса сгорание
также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня ( на низкооборотистых дизелях – грузовики).
СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ
Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Система питания Common Rail . Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска.

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом

Система питания воздухом служит для забора окружающего воздуха, его очистки от пыли и распределения по цилиндрам двигателя.

Система питания воздухом (рис. 7) включает воздушный фильтр и впускной трубопровод. Она может быть с турбонаддувом или без турбонаддува.

Воздух поступает через сетку колпака 5 и трубу 4

воздухозаборника в воздушный фильтр
1.
В фильтре воздух проходит через инерционную решетку
3
и резко изменяет направление движения. Сначала воздух освобождается от крупных частиц пыли, которые под действием инерции и вакуума выбрасываются через эжектор
6,
установленный в выпускной трубе глушителя, в окружающий воздух. Более мелкие частицы пыли задерживаются в картонном фильтрующем элементе
2.
Очищенный воздух по впускному трубопроводу подается в цилиндры 7 двигателя.

Воздушный фильтр

(рис. состоит из корпуса
3,
крышки
1
и сменного фильтрующего элемента
2,
состоящего из двух перфорированных стальных кожухов и гофрированного картона между ними. Патрубок 7 предназначен для отсоса пыли из корпуса фильтра.

Воздух поступает в фильтр через патрубок 5,

очищается в нем и выходит через патрубок
6.
Наддув

представляет собой подачу воздуха в цилиндры двигателя при такте впуска под давлением, создаваемым компрессором. При наддуве увеличивается количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, количество сжигаемого топлива и повышается на 20…40 % мощность двигателя.

Рис. 8. Воздушный фильтр:

1 — крышка; 2 —

фильтрующий элемент;
3
— корпус;
4
— диффузор;
5, 6, 7 —
патрубки

В дизелях обычно применяется газотурбинный наддув (рис. 9) турбокомпрессором. При работе двигателя воздух в цилиндры 1

нагнетается под давлением центробежным компрессором
6,
рабочее колесо которого приводится во вращение турбиной 5.

Рис. 9. Схема наддува дизеля воздухом:

– цилиндр двигателя;
2 —
мембрана;
3 –
пружина;
4 —
клапан;
5 —
турбина;
6 —
компрессор

15. Способы смесеобразования в дизелях.

Объемное смесеобразование. Топливо впрыскивается непосредственно в объем камеры сгорания, заключенный между поршнем, крышкойи стенками втулки цилиндра. Для равномерного распределения топлива по всему объему камеры сгорания его впрыскивают через многодырчатые распылители форсунок. Качест­во смесеобразования при этом существенно зависит от наличия организованного вихреобразования потоков заряда в камере сгорания. Вихреобразование обеспечивается благодаря движению поршня и вытеснению заряда из наиболее узких мест надпоршневого пространства. В двухтактных дизелях вихреобразование дополнительно создается благодаря наклонному расположению продувочных окон во втулке цилиндра.

Объемно-пленочное смесеобразование. Это один из наиболее совершенных способов смесеобразования для высокооборотных дизелей с небольшими диаметрами цилиндров. Основная часть объема камеры сгорания размещена в поршне.

Топливо впрыскивается через многодырчатую форсунку в центре крышки цилиндра. Топливные струи под углом направляются на кромку горловины поршня. Топливо, попадая под острым углом на внутреннюю поверхность горловины и на торцовую поверхность поршня, растекается по поверхности тонким слоем и относительно быстро испаряется, не образуя нагара. Пары топлива хорошо перемешиваются с воздухом благодаря интенсивному вихревому движению последнего в объеме камеры сгорания. Вихреобразование создается вследствие вытеснения заряда из надпоршневого пространства при подходе поршня к ВМТ. Часть капель факела топлива успевает испариться в объеме камеры сгорания, не соприкасаясь со стенками поршня.

Пристеночное. Сгорания почти все топливо направляется в пристеноч-ную зону, т. е. имеет место пристеночное смесеобразование. При таком смесеобразовании камера сгорания может быть расположена соосно с цилиндром, а форсунка смещена к ее периферии. Одна или две струи топлива направляются либо под острым углом на стенку камеры сгорания, имеющей сферическую форму (см. рис. 7.1, г), либо вблизи и вдоль стенки камеры сгорания (см. рис. 7.1, д). В обоих случаях заряд приводится в достаточно интенсивное вращательное движение , способствующее распространению топливных капель вдоль стенки камеры сгорания.

16. Назначение, принцип действия, конструкция ТННД и ТНВД.Топливоподкачивающий насос низкого давления предназначен для подачи топлива из топливного бака к впускной полости насоса высокого давления через фильтры грубой и тонкой очистки.. Топливоподкачивающий насос поршневого типа приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала насоса высокого давления. Насос установлен на задней крышке регулятора и приводится от эксцентрика кулачкового вала топливного насоса высокого давления.

Насос низкого давления работает следующим образом. При опускании толкателя 1 поршень 2 под действием пружины 3 движется вниз. При этом в полости А создается разрежение и впускной клапан 4, сжимая пружину, перепускает топливо в эту полость по топливопроводу от фильтра грубой очистки. Одновременно топливо, находящееся в нагнетательной полости Б, вытесняется к топливному насосу высокого давления (ТНВД).

При движении поршня 2 вверх под давлением предварительно поступившего топлива закрывается впускной клапан 4 и открывается выпускной клапан 6. В этом случае топливо из полости А через перепускной канал поступает в полость Б и при последующем перемещении поршня 2 вниз вышеописанный цикл работы насоса повторяется.

При различных режимах работы дизеля постоянное давление в перепускном канале достигается переменным ходом поршня 2, обеспечиваемым специально подобранной пружиной 3. На режимах частичных нагрузок дизеля при малых расходах топлива в полости Б возникает давление и поршень 3 не совершает своего полного хода, поэтому шток толкателя частично перемещается вхолостую, вследствие чего подача топлива уменьшается.

К фланцу насоса низкого давления крепится насос 5 ручной подкачки топлива, который служит для заполнения системы питания топливом и удаления из нее воздуха после проведения ремонтно-профилактических работ или длительной стоянки автомобиля. В системе питания дизелей КамАЗ установлен второй насос ручной подкачки топлива аналогичного типа, который крепится через кронштейн к картеру сцепления. Этот насос позволяет подкачивать топливо без опрокидывания кабины, что создает значительные удобства при пуске двигателя в условиях эксплуатации автомобилей.

Топливный насос высокого давления служит для подачи через форсунки в цилиндры двигателя под большим давлением , требуемых порций топлива в определенные моменты времени. Насос состоит из одинаковых по конструкции секций, число которых равно числу цилиндров двигателя. Каждая секция насоса соединена топливопроводом 13 (рис. 2) с форсункой 16.

Плунжер 6 и гильза 5 секций насоса изготовлены с высокой точностью и чистотой поверхности. Зазор между ними не превышает двух микрон. На плунжере имеются вертикальный паз 9, скошенная кромка 11 и кольцевая проточка 7. Шестерня 2, закрепленная на плунжере, находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3, перемещением которой поворачивается плунжер в гильзе. Пружина 4 прижимает плунжер к эксцентрику 1 кулачкового вала насоса, который приводится во вращение от коленчатого вала. В гильзе имеются впускное 8 и выпускное 10 отверстия, а в верхней ее части установлен нагнетательный клапан 12. Пружина 14 прижимает иглу 15 форсунки к соплу 18 и закрывает полость 77, которая заполнена топливом. При нижнем положении плунжера 6 отверстия 8 и 10 открыты, и через них над плунжером циркулирует топливо. Нагнетательный клапан 12 в этом случае закрыт, и в полости 17 форсунки поддерживается избыточное давление топлива.

При движении плунжера вверх при вращении кулачка перекрывается выпускное отверстие 10, а затем впускное отверстие 8. Под давлением топлива открывается клапан 12, и в полости 17 форсунки создается высокое давление. При этом игла 15 форсунки преодолевает сопротивление пружины 14, поднимается вверх, и через открывшееся сопло 18 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.

Впрыск топлива заканчивается, когда кромка 11 открывает выпускное отверстие 10. При этом давление топлива уменьшается, игла 15 опускается вниз и закрывает сопло 18. Одновременно закрывается клапан 12, и в полости 17 форсунки топливо остается под избыточным давлением.

Рис. 2. Схема работы топливного насоса высокого давления:

1 — эксцентрик; 2 — шестерня; 3 — рейка; 4, 14 — пружины; 5 — гильза; 6 — плунжер; 7 — проточка; 8, 10 — отверстия; 9 — паз; 11 — кромка; 12 — клапан; 13 — топливопровод; 15 — игла; 16 — форсунка; 17 — полость; 18 — сопло.

Поворотом плунжера 6 в гильзе 5 изменяют конец подачи топлива и его количество, впрыскиваемое за один ход плунжера. Подача топлива прекращается при совмещении вертикального паза 9 с выпускным отверстием 10, и двигатель останавливается.

С топливным насосом высокого давления соединены муфта опережения впрыска топлива, всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя и топливоподкачивающий насос с насосом ручной подкачки топлива.

Обзор топливных баков для грузовиков

27 августа 2019

В виду выше сказанного рекомендуется разобраться в теме и предложении рынка перед покупкой данного агрегата.

Назначение топливного бака грузовых автомобилей и его принцип работы

Емкость для горючего является компонентом топливной системы машины, а потому соединяется с другими ее элементами посредством специальных устройств. Предназначен данный узел для хранения топлива, которое необходимо двигателю транспортного средства для работы. Но также он имеет и дополнительные функции – минимизация выбросов и испарений в окружающую среду, предотвращение воспламенения содержимого и его утечки из емкости.

Назначение топливного бака грузовых автомобилей совпадает с предназначением агрегата для легковых машин, но работа его более сложная. Связано это с тем, что он имеет более сложную конструкцию и вмещает намного больше жидкого либо сжиженного горючего, которое может легко воспламениться.

В бак горючее подается с помощью вмонтированного в горловину шланга, оснащенного фильтрующим элементом сетчатого или другого типа. По мере необходимости топливная система засасывает содержимое из бака, излишнее его количество тут же возвращается обратно, создавая круговорот. При чрезмерном повышении давления срабатывает клапан, выпускающий пары. Отстойник собирает в себе посторонние частицы, попавшие в топливо (вода, грязь, пузырьки воздуха), и позволяет слить все содержимое из системы, промыть ее. Внутренние перегородки делают конструкцию жестче и надежнее, а еще гасят колебания, возникающие во время передвижения транспорта, и предотвращают вспенивание. Об уровне заполнения емкости водителю сигнализирует датчик, который плавает по поверхности содержимого.

Разновидности и типы топливных баков для грузовиков

На российском рынке представлены различные виды и типы топливных баков для грузовиков, которые можно сгруппировать по следующим признакам:

• месту расположения на технике – существуют закабинные модели и такие, которые устанавливаются сбоку;
• производителю – емкости могут изготовляться тем же заводом и, что и транспортное средство или по его лицензии, сторонней компанией или выполняться под заказ;
• предназначению – бывают основными (ими машина комплектуется в процессе сборки на заводе) и дополнительными (их монтирует владелец техники по своему усмотрению, если хочет увеличить запас хода/времени работы машины);
• по сечению – бывают топливные узлы с квадратным, прямоугольным, круглым и D-образным сечением, которые применяются на европейских, отечественных, американских грузовиках соответственно;
• расположению емкости и ее заливной горловины – можно купить баки с вертикальным размещением, с горизонтальным положением и горловиной в торце либо сверху;
• по объему – различают емкости малые (для поездок техники на короткие дистанции, например, по области), средние (для транспортировки грузов по региону), большие (для межрегиональных и международных перевозок);
• унификации – выпускаются стандартные изделия и нестандартные, которые выполняются под заказ.

Владелец грузовой техники может заменить штатный топливный узел на другой – более вместительный, другой формы или свойств, а также установить дополнительную емкость и использовать ее в тандеме с основной.

Любое изменение заводской конструкции требует регистрации в ГИБДД и проставлении в техпаспорте специальной отметки.

Устройство топливного бака грузового автомобиля

Емкость для хранения горючего на борту грузового автомобиля может иметь сложную или простую геометрию и различную конструкцию. Это зависит от производителя и его технологий, особенностей транспортного средства, для которого предназначается топливный узел, вместимости и других факторов.

Ключевыми элементами, которые составляют любое устройство топливного бака грузового автомобиля, являются:

• корпус, состоящий из крышки, днища и стенок, со специальным внутренним покрытием;
• горловина для загрузки горючего с выходом на внешнюю часть кузова и фильтром; может комплектоваться специальной винтовой крышкой для герметичного закрытия или небольшим люком с электроприводом;
• отверстие слива с пробкой;
• патрубок с фильтром для забора топлива;
• уровнемер с поплавком для измерения заполнения емкости;
• трубка, относящаяся к системе вентиляции бака, чаще всего закрытой, которая охлаждает емкость и помогает поддержать оптимальную температуру, удаляет излишки попадающего внутрь воздуха, поддерживает давление внутри бака на нужном уровне;
• внутренние перегородки, они же ребра жесткости для разделения внутреннего пространства емкости на несколько отделений;
• предохранительные клапана;
• отстойник для сбора различных примесей из горючего.

Технические особенности топливного бака грузовика

Технические характеристики или особенности топливного бака грузовика являются ключевыми критериями выбора, поскольку именно на них обращают внимание перед покупкой. Также они влияют на стоимость изделия – чем выше параметры, тем шире возможности узла и сложнее конструкция. Главными особенностями бака для жидкого либо сжиженного горючего является:

• объем или количество вмещаемых литров содержимого – номинальное (по техпаспорту) и реальное (при заполнении под горловину); фактически показательак правило, будет выше;
• форма изделия;
• габариты;
• комплектация;
• специфика конструкции;
• способ крепления на машину;
• материал изготовления стенок и перегородок – это может быть прочная сталь, легкий и устойчивый к коррозии алюминий, инертный к любому виду топлива пластик;
• совместимость с различными марками и моделями транспорта.

Все технические характеристики топливного узла прописываются в техпаспорте.

Топливные емкости могут быть новыми и бэушными. Новое устройство предпочтительней, хотя и стоит дороже. Дело в том, что они совсем не изношенные, не имеют повреждений любого характера, отличаются максимальной производительностью, долговечностью, обслуживаются по гарантии. Подержанные модели немного дешевле, но это единственное их достоинство.

Важным критерием является страна происхождения и бренд. Российские компании предлагают бюджетную продукцию, совместимую с различными машинами, прочную и долговечную. Зарубежные марки предлагают хорошее гарантийное и сервисное обслуживание для своих агрегатов, дополнительные возможности. Цена зависит еще и от известности производителя – чем популярнее и известнее он, тем больше цифра на ценнике.

Важные моменты при монтаже и эксплуатации топливных узлов для грузовых авто

Установку емкости для горючего, как любое другое вмешательство в топливную систему автомобиля стоит поручить профессионалу. В противном случае возможны серьезные последствия, а значит, существенные финансовые расходы.

Главная задача – обеспечить полную герметичность бака и его мест соединения с другими компонентами системы. Благодаря этому можно быть уверенным в безопасности использования узла, экономичности расхода, отсутствии разного рода утечек топлива или его испарений в окружающую среду.

Если вместительности бака не хватает, не стоит спешить заменять его на более емкое изделие. Узлы очень больших размеров менее надежные и более подвержены деформации, механическим повреждениям. Во многих случаях целесообразнее провести монтаж дополнительной емкости – и запас топлива будет увеличен, и риски новые будут отсутствовать.

При выборе объема бензобака учитывают не только дальность расстояний, покрываемых техникой, и расход горючего на сотню километров. Для спецтехники более важен другой параметр – потребление топлива за час работы. Чем выше расход, тем вместительнее емкость стоит выбрать.

Чтобы продлить максимально срок службы узла необходимо обеспечить правильную его эксплуатацию, а именно:

• периодически чистить и менять фильтрующие элементы;
• избегать повреждений внешней и внутренней поверхности бака любого характера;
• заправляться только на проверенных заправках, где предлагают качественное топливо;
• регулярно промывать систему, полностью сливая все горючее из нее;
• обеспечить оптимальную температуру для эксплуатации (примерно -45…+40 градусов по Цельсию);
• проверять герметичность емкости после каждой заправки;
• своевременно ремонтировать или менять изношенные детали на оригинальные запчасти;
• обращаться за помощью к опытным мастерам.

Различные модели топливного бака (виды для грузовых авто) можно найти на витрине «Гидролидера». Помимо богатейшего выбора в интернет-магазине компания предлагает также профессиональное обслуживание и ремонт на сертифицированных СТО в Ростове-на-Дону. И все это по вполне демократичной стоимости и с доставков в любой уголок Российской Федерации.

Источник https://redavto24.ru/dlya-strojki/naznachenie-sistemy-pitaniya-dizelnogo-dvigatelya.html

Источник https://hydrolider.net/a229944-obzor-toplivnyh-bakov.html

Источник

Источник