Система живлення дизельного двигуна: пристрій

За останні роки технології дизельних двигунів пройшли значний шлях розвитку. Майже половина всіх легкових машин, які продаються в європейських країнах - це автомобілі з модифікованим під дизельне паливо силовим агрегатом. Сьогодні такі мотори більше не створюють клуби густого чорного диму, а шум при роботі такого ДВС вже давно в минулому. Силові агрегати на соляровому паливі на сьогоднішній день не тільки економічні, але і більш екологічно чисті порівняно з агрегатами на бензині. Такі автомобілі мають більш високі характеристики по потужності, а динамічні показники стали краще в десятки разів. Сучасний мотор на соляровому маслі більш тихий. Давайте розглянемо, як так вийшло, що такі ДВС краще відповідають нормам токсичності викидів і значно виграють в тягових і економічних параметрах.

Принцип роботи і схема

Система живлення дизельного двигуна відрізняється іншою конструкцією. Хоча на перший погляд може здатися, що ДВС на солярі зовсім не має хоч якихось відмінностей від мотора на звичному бензині. Адже тут немає нічого особливого, а пристрій і внутрішні вузли агрегату такі ж. Та й по суті, система живлення дизельного двигуна, призначення якої - подавати горючу суміш в камери згоряння, практично не має відмінностей. Тут такі ж поршні, циліндри, шатуни. Але це тільки на перший погляд. Насправді основна і принципова відмінність - це система живлення дизельного двигуна. Тут можна бачити значну різницю у спобличчях освіти і запалювання суміші з пального і повітря. Що в карбюраторному, що у звичайному інжекторному агрегаті суміш створюється не в циліндрах, а у впускному тракті системи. Займання суміші в таких моторах відбувається не від іскри, а від температури в циліндрі.




Система живлення повітрям дизельного двигуна подає в циліндри очищений повітря, який згодом сильно стискається, а потім нагрівається до 900 градусів. Паливо під високим тиском за допомогою системи упорскування підпадає в камери згоряння в той момент, коли поршень підходить до верхньої мертвої точки. Повітря вже досить гарячий, а коли пальне змішується з повітрям, відбувається займання. Суміш запалюється, створюючи при цьому зростання тиску. Це тягне за собою шум і жорсткість роботи таких моторів. Так, можна застосовувати більш дешеві горючі речовини, а мотор може працювати навіть на дуже бідних сумішах. Звідси і висока економічність. Така схема система живлення дизельного двигуна відрізняється більш високим ККД і, відповідно, крутним моментом. Недоліками вважається шум, вібрації, зменшена потужність на літр і деякі труднощі при спробі холодного запуску, а також можливі несправності (система живлення дизельного двигуна старих моделей більш схильна до впливу неякісного палива). Проте в нових модифікаціях автомобілів, розрахованих на такий вид пального, цих проблем вже немає.

Пристрій паливних систем

Система живлення дизельного двигуна є особливо важливою частиною. Вона повинна забезпечити подачу необхідної кількості пального безпосередньо в камери згоряння.

Система живлення дизельного двигуна: пристрій

Процес подачі палива починається з насоса високого тиску. Він приймає солярку з бака, яка подається за допомогою насоса для низького тиску. Потім необхідні порції солярки нагнітаються в паливну магістраль форсунок гідромеханічного типу для кожного з циліндрів. Ці форсунки під впливом високого тиску в магістралях відкриваються, а закриваються, коли тиск знижується.

Види ПНВТ

В природі існують лише два види насосів високо тиску. Це рядний насос з многоплунжерной системою і розподільний насос.

Рядний насос

Даний ТНВД представлений у вигляді декількох секцій за кількістю циліндрів. Кожна секція має окрему гільзу і плунжер. Привід плунжера - кулачковий вал, який обертається від силового агрегату. Такі механізми розташовуються в ряд, тому й мають відповідну назву. Їх на сьогоднішній день фактично не використовують в конструкціях. Ці пристрої не справляються з сучасними вимогами щодо рівнем шуму і екологічності. Також рівень тиску, який можуть створювати такі насоси, залежить від кількості обертів колінчастого вала. Система живлення дизельного двигуна «Камаз» має насос саме такого типу.

Пристрій розподільного типу

Більш сучасна система живлення дизельного двигуна і ТНВД розподільного типу дозволяє створювати більш високі показники тиску для системи упорскування. Крім цього, такі насоси повністю відповідають усім сучасним нормативам по токсичності і шуму. Ця система живлення дизельного двигуна здатна підтримувати необхідний тиск у магістралях і системах живлення при різних режимах роботи мотора. Розподільчий насос високого тиску оснащений одним плунжером, який здійснює поступальні рухи для нагнітання паливної суміші, а також обертається для того, щоб поліпшити розподіл пального з форсунок. Ці пристрої відрізняються компактністю, рівномірністю подачі, відмінними робочими показниками. Однак для того, щоб ці пристрої могли працювати більш ефективно, потрібно стежити за чистотою дизпалива. Солярка працює в якості мастила, а зазори у вузлах деталей дуже маленькі.

Форсунки

Головне призначення форсунок - це розпилення суміші в камеру згоряння. Скільки горючої суміші буде розпорошено, оцінюється за тонкощі і однорідності розпилення, рівномірності, відсіченні, підтримки необхідного тиску. Форсунки поділяють на дві групи за особливостями конструкції. Розрізняють відкриті і закриті деталі. Самий відповідальний елемент цього вузла - розпилювач. Ця деталь вибирається в залежності від типу камери згоряння і того, як створюється суміш дизеля і повітря. У форсунці закритого виконання тиск, який необхідно для розпилення суміші, безпосередньо залежить від відношення площ перерізів плунжера і отворів в соплі. Тиск, якого буде достатньо для відкриття форсунки, визначають тим зусиллям, яке потрібно для затягування пружини, що створює навантаження на запірну голку. Раніше широко застосовувалися форсунки з управлінням за допомогою гідравлічної системи. Дизпаливо подається до форсунки з допомогою трубопроводу під високим тиском. Трубопровід, в свою чергу, з'єднується зі штуцером. Всередині штуцер має фільтр у вигляді сітки. Коли пальне пройшло фільтр, тоді воно проходить під внутрішні канали форсунки і розпилювача. Система живлення дизельного двигуна Камаз 740 оснащена саме такими форсунками. Безпосередньо впорскування починається тоді, коли тиск, який створює насос високого тиску, зростає, внаслідок чого стискається пружина і відкривається прохід суміші до соплам. Коли тиск падає, голка опускається й закривається сопла. Тут впорскування закінчується. Розпилювачі у форсунках такого типу мають кілька отворів. Загальна кількість отворів залежить від того, як виконується сумішоутворення. Закриті форсунки мають перевагу. Тут краще проходить розпилення, особливо на знижених обертах. Менше тече дизель, їх набагато простіше регулювати.

Камери згоряння

Для легкових автомобілів ці вузли були переважно нерозділена. Процес вприскування проводиться не в порожнину над поршнем, а в спеціальну камеру в ГБЦ. При цьому існувало два види процесу сумішоутворення. Це предкамерний (або форкамерний) і вихрекамерний. При використанні останнього виду процесу згоряння починається в окремій камері, яка має форму кулі. У момент початку такту насос подає повітряну суміш в передкамеру і в ній же утворюється як би вихор. Потім відбувається впорскування і змішується з повітрям. Так, процес згоряння складається з двох ступенів. Це дозволило значно знизити навантаження на поршні, а звук мотора став значно м'якше. Недолік таких моторів - це підвищений витрата з-за втрат на поверхні камери згоряння, величезних втрат на перетікання повітря в окрему камеру, а також потрапляння суміші в циліндр. Також пускові якості силового агрегату значно гірше. У моторах з неподіленою камерою пальне впорскується безпосередньо в порожнину циліндра, в свою чергу, камера згоряння розташована на дні поршня. Подібну схему ще зовсім недавно застосовували на агрегатах з великими обсягами, але низькими оборотами. Ці двигуни виявилися набагато економічніше, ніж агрегати, оснащені розділеної системою камер. Але використання їх на невеликих моторах було пов'язане з труднощами організації процесу, а також високим рівнем шумів та вібрацій на розгоні. Сьогодні система живлення дизельного двигуна, пристрій якої ми розглянули, управляється електронікою, тому процес дозування значно оптимізовано в агрегатах з неподіленою камерою, а також знизився рівень шуму при роботі.

Система Common Rail

Внаслідок деякого посилення норм по екології і викиду токсичних речовин, які пред'являли до силових агрегатів на солярці, система живлення дизельного двигуна піддалася деяким змінам. Поговоримо про це більш детально.

Що це таке?

Common Rail - це система вприскування, яку можна охарактеризувати, як впорскування суміші повітря і дизеля під достатньо високим, але атмосферним тиском. В результаті з цією схемою можна знизити витрати, а потужність збільшиться. Звичайно, це далеко не все, на що здатна ця схема. Вдалося знизити шум і збільшити крутний момент. Нова система стала особливо популярною І сьогодні кожна друга машина оснащується ось цією самою схемою. Недоліками системи вважають високі вимоги, які пред'являються до якості солярки. Якщо навіть найдрібніші частинки проникнуть в систему живлення, тоді форсунки з управлінням від ЕБУ можуть вийти з ладу.

Основні несправності

Система живлення дизельного двигуна має властивість зношуватися і часом виходить з ладу. Часто це може відбуватися із-за відмови роботи пристроїв електроніки та топливопроводних магістралей. Основними несправностями вважаються засмічення і розгерметизація. Також іноді трапляються неполадки в роботі насоса низького тиску. Отже, ми з'ясували, який пристрій має система живлення паливом дизельного двигуна. Є ще безліч стандартних несправностей, але це тема для іншої статті.