Система питания дизельного двигателя- устройство и неисправности

Работа системы питания дизельного двигателя

Классическая система питания дизеля

Систему питания дизельных двигателей, которая включает топливный насос высокого давления (ТНВД) и присоединенные к нему посредством толстостенных трубок высокого давления форсунок можно назвать классической, поскольку до последнего времени она имела наибольшее применение.
Рассмотрим, как работает такая система питания.

Итак, как мы уже знаем из предыдущей статьи, система питания дизеля включает топливный бак, систему топливопроводов низкого давления, систему фильтрации топлива, подкачивающий насос, насос высокого давления, трубки высокого давления, форсунки, а также элементы воздуховода и отвода отработавших газов.

От зубчатых колес газораспределения приводится в действие вал топливного насоса 19 высокого давления (ТНВД), который, в свою очередь, приводит в действие топливоподкачивающий насос 20. В результате из бака 2 по трубкам 23 и 21 через фильтр 22 грубой очистки топливо засасывается в полость подкачивающего насоса 20, откуда по топливопроводам 6 и 10 через фильтр тонкой очистки подается к ТНВД 19.
Топливный насос высокого давления через трубки высокого давления 15 подается к форсункам 17, при этом осуществляется строгое дозирование количества подаваемого к форсункам топлива, а также момент подачи каждой топливной порции.

Поступающее из ТНВД по топливопроводу 15 высокого давления топливо через форсунку 17 впрыскивается в цилиндр, где осуществляется его быстрое перемешивание с предварительно сжатым воздухом и самовоспламенение.

Впускная полость ТНВД снабжена перепускным клапаном 13, поддерживающим в ней давление 0,15…0,17 МПа вне зависимости от расхода топлива. Избыточное топливо по трубкам 11 и 4 возвращается в топливный бак 2.
Таким образом, данная система питания является проточной. Часть топлива перепускается также в трубку 4 из фильтра тонкой очистки через калиброванное отверстие, расположенное в штуцере 8.

Непрерывная циркуляция топлива в проточной системе в отличие от тупиковой выравнивает его температуру, освобождает топливную магистраль от возможных пузырьков воздуха и паровых пробок. Топливо, просачивающееся через зазоры в форсунках, отводится в бак по трубке 18.

Первоначальное заполнение системы осуществляется ручным насосом 12, который объединен в один узел с подкачивающим насосом 20. Воздух из системы при ее заполнении и в процессе эксплуатации удаляют в первую очередь через отверстия, закрываемые пробками 9 и 14, а отстой из фильтра сливают через отверстие, закрываемое пробкой 5.

Топливо тщательно очищают даже от мельчайших твердых частиц, которые могут повредить прецензионные (выполненные очень точно) сопрягаемые поверхности в насосе высокого давления и форсунках.
Топливо фильтруется не только фильтрами 7 и 22, но и при заливке в бак через сетку 3, установленную в его горловине, а также на входе и топливопровод 23 через сетку топливоприемника 1 и на входе в форсунку с помощью небольшого фильтра, установленного в штуцере 16.

Данную систему питания дизелей относят к системам с раздельной топливной аппаратурой. В последнее время широкое распространение получили и другие конструкции систем питания, в первую очередь – система впрыска посредством насос-форсунок и система питания, называемая Common Rail («Коммон Рейл»). Эти две системы имеют ряд существенных преимуществ перед классической раздельной системой питания, в первую очередь благодаря возможности значительного увеличения давления впрыска, а также применения компьютерного управления подачей топлива.

***

Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •    Карта раздела
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Причины троения дизельного ДВС

Mazda 6 двух литровая красавица Бортжурнал Технические характеристики Mazda 6 2.0 16V

Труднее определить причину в том случае, если все цилиндры работают, но дизель все равно вибрирует и работает неустойчиво. Причиной может также быть подсос воздуха, проблемы с датчиками, ЭБУ и т.д. Быстро найти такую неисправность зачастую сложно.

Главным отличием в работе дизеля является способ воспламенения топливно-воздушной смеси. Дизтопливо поджигается в цилиндре от сжатия. Другими словами, солярка самовоспламеняется. Дополнительно необходимо учитывать тот момент, когда «троение» дизеля усиливается. Дизель может троить на холодную, на горячую, в режиме холостого хода и/или под нагрузкой. Неполадка может проявляться только в каком-то конкретном узком диапазоне оборотов, возникать периодически или присутствовать постоянно.

Солярка не воспламеняется: пропала компрессия

Цилиндропоршневая группа любого ДВС испытывает повышенные нагрузки. В процессе эксплуатации зазоры между деталями ЦПГ увеличиваются, так как элементы изнашиваются. Также износу подвержены и клапаны газораспределительного механизма.

Потеря возможности обеспечивать герметичность при разрушении одной из этих деталей приводит к тому, что на такте сжатия не обеспечивается должного нагрева смеси. Солярка попросту не может воспламениться.

При недостаточной степени сжатия ( потеря компрессии) дизель сильно троит после холодного пуска. В результате прогрева детали ЦПГ расширяются, уплотнение в цилиндре повышается. Разогретый дизельный двигатель трясет заметно меньше, эффект троения может полностью исчезать. Данное явление наблюдается только при условии отсутствия критического износа ЦПГ или элементов клапанного механизма.

Получается, износ цилиндро-поршневой группы с нагревом мотора частично компенсируется благодаря тому, что солярка в цилиндрах самовоспламеняется благодаря росту температуры ДВС. Встречается ситуация, когда дизель троит после замены прокладки головки блока цилиндров на новую. Рабочий агрегат с износом ЦПГ в этом случае сильно троит «на холодную» и подтраивает «на горячую».

Такая неисправность объясняется тем, что новая прокладка толще сравнительно с уже отработавшей. Результатом становится понижение степени сжатия, что еще больше усугубляет уже имеющиеся проблемы с компрессией. Более толстая прокладка влияет на эффективность самовоспламенения рабочей смеси солярки и воздуха в таком моторе.

Дизель троит из-за свечей накала

Свечи накаливания в устройстве дизельного мотора играют важную роль. Для уверенного пуска «на холодную» свечи накала подогревают камеру сгорания. Это необходимо для того, чтобы самовоспламенение смеси воздуха и дизтоплива прошло легко при запуске. Далее свеча накала продолжает поддерживать заданную температуру в цилиндре до того момента, пока мотор окончательно не выйдет на рабочую температуру. После этого происходит автоматическое отключение свечей.

Солярка после контакта со свечей разлетается на мельчайшие частицы, частично испаряется, качественнее перемешивается с воздухом. В результате полученная смесь максимально эффективно сгорает, отдавая энергию поршню. В том случае, если свеча накала неисправна, температура в цилиндре при холодном пуске окажется слишком низкой, солярка не сможет самовоспламениться.

Цилиндр окажется нерабочим, хотя в него будет поступать топливо, которое далее попадает в выпускную систему дизельного двигателя. В таком случае дизель часто дымит темно-серым или черным выхлопом. С ростом температуры ДВС топливо (при учете нормальной компрессии) начнет воспламеняться, но с перебоями. Проблема уйдет окончательно после прогрева, но с последующим холодным пуском неисправность повторится.

Неустойчивую работу дизельного двигателя после частичного прогрева (при условии, что дизель нормально работал при холодном пуске) можно объяснить тем, что на свечу накала не подается электрический ток в режиме дальнейшего поддержания необходимой температуры в цилиндре. Нагревательный элемент свечи (стержень) останется холодным, дизтопливо будет попадать на него, но качество распыла заметно снизится. В таких условиях смесеобразование в камере нарушается, топливо сгорает не полностью, дизельный двигатель дымит и троит «на горячую». В таких случаях свечи накаливания подлежат немедленной замене.

Варианты системы питания

Основными видами горючего для ДВС являются бензин и дизельное топливо («солярка»). Газ (метан) так же относится к видам современного топлива, но, несмотря на широкую применяемость, пока не получил актуальности.
Вид топлива является одним из критериев классификации систем питания ДВС.

В этой связи выделяют силовые агрегаты:

  1. бензиновые;
  2. дизельные;
  3. основанные на газообразном топливе.

Но наиболее признанной среди специалистов является типология систем питания двигателя по способу подачи топлива и приготовления топливно-воздушной смеси. Следуя данному принципу классификации, различаются, во-первых, система питания карбюраторного двигателя, во-вторых, система питания с впрыском топлива (или инжекторного двигателя).

Карбюратор

Карбюраторная система основана на действии технически сложного устройства – карбюратора. Карбюратор – это прибор, осуществляющий приготовление смеси топлива и воздуха в необходимых пропорциях. Несмотря на разнообразие видов, в автомобильной практике наибольшее применение получил поплавковый всасывающий карбюратор, принципиальная схема которого включает:

  • поплавковую камеру и поплавок;
  • распылитель, диффузор и смесительную камеру;
  • воздушную и дроссельную заслонки;
  • топливные и воздушные каналы с соответствующими жиклерами.

Подготовка топливно-воздушной смеси в карбюраторе осуществляется по пассивной схеме. Движение поршня в такте впуска (первом такте) создает в цилиндре разряженное пространство, в которое и устремляется воздух, проходя через воздушный фильтр и сквозь карбюратор. Именно здесь и происходит формирование горючей смеси: в смесительной камере, в диффузоре топливо, вырывающееся из распылителя, дробится воздушным потоком и смешивается с ним. Наконец, через впускной коллектор и впускные клапаны горючая смесь подается в конкретный цилиндр двигателя, где в необходимый момент и воспламеняется искрой от свечи зажигания.

топливно-воздушной смеси

Впрыск топлива

Эпоха карбюратора сменяется эпохой инжекторного двигателя, система питания которого основана на впрыске топлива. Ее основными элементами являются: электрический топливный насос (расположенный, как правило, в топливном баке), форсунки (или форсунка), блок управления ДВС (так называемые «мозги»).

Принцип работы указанной системы питания сводится к распылению топлива через форсунки под давлением, создаваемым топливным насосом. Качество смеси варьируется в зависимости от режима работы двигателя и контролируется блоком управления.
Важным компонентом такой системы является форсунка. Типология инжекторных двигателей основывается именно на количестве используемых форсунок и места их расположения.

  1. с распределенным впрыском;
  2. с центральным впрыском.

Система распределенного впрыска предполагает использование форсунок по количеству цилиндров двигателя, где каждый цилиндр обслуживает собственная форсунка, участвующая в подготовке горючей смеси. Система центрального впрыска располагает только одной форсункой на все цилиндры, расположенной в коллекторе.

Особенности дизельного двигателя

Как бы особняком стоит принцип действия, на котором основывается система питания дизельного двигателя. Здесь топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры в распыленном виде, где и происходит процесс смесеобразования (смешивания с воздухом) с последующим воспламенением от сжатия горючей смеси поршнем.
В зависимости от способа впрыска топлива, дизельный силовой агрегат представлен тремя основными вариантами:

  • с непосредственным впрыском;
  • с вихрекамерным впрыском;
  • с предкамерным впрыском.

Вихрекамерный и предкамерный варианты предполагают впрыск топлива в специальную предварительную камеру цилиндра, где оно частично воспламеняется, а затем перемещается в основную камеру или собственно цилиндр. Здесь горючее, смешиваясь с воздухом, окончательно сгорает. Непосредственный же впрыск предполагает доставку топлива сразу же в камеру сгорания с последующим его смешиванием с воздухом и т.д.

Однако холодный двигатель не сможет обеспечить должный уровень температуры, требуемый для воспламенения смеси. И использованием свечей накаливания позволит осуществить необходимый подогрев камер сгорания.

Нормальная работа топливной системы, условия

Что бы топливная система дизельного двигателя, включающая в себя аппаратуру и механизмы, работала стабильно, необходимо выполнение определённых требований:

В камере сгорания должна быть обеспечена высокая температура и давление;
Топливо и воздух, смешиваясь, должны создавать определённую пропорцию;
Вращение коленчатого вала с определённой 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 установки будет сильно осложнена. Параметры, оказывающие сильное влияние на процесс следующие: компрессия, температура головки поршня, количество и пропорция воздуха в камере сгорания.

Что касается степени сжатия, её параметры существенно отличаются от параметров бензинового мотора. В бензиновых силовых установках она имеет значение на уровне 10, тогда как в дизельных агрегатах может быть 20 и выше. Это обусловлено тем, большая степень сжатия позволяет создать большую температуру камеры сгорания, что значительно облегчает воспламенение топливовоздушной смеси и запуск силовой установки.

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.

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.

Схема устройства системы питания дизельного ДВС

Система питания дизельного двигателя состоит из следующих базовых элементов:

  1. топливный бак;
  2. фильтры грубой очистки дизтоплива;
  3. фильтры тонкой очистки топлива;
  4. топливоподкачивающий насос;
  5. топливный насос высокого давления (ТНВД);
  6. инжекторные форсунки;
  7. трубопровод низкого давления;
  8. магистраль высокого давления;
  9. воздушный фильтр;

Дополнительными элементами частично становится электронасосы, выпуск отработанных газов, сажевые фильтры, глушители и т.д. Систему питания дизельных ДВС принято делит на две группы топливной аппаратуры:

  • дизельная аппаратура для повода топлива (топливоподводящая);
  • дизельная аппаратура для подвода воздуха (воздухоподводящая);

Топливоподводящая аппаратура может иметь различное устройство, но сегодня наиболее распространена система разделенного типа. В такой системе топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки реализованы в виде отдельных устройств. Топливо подается в дизельный двигатель по магистралям высокого и низкого давления.

Дизельное топливо хранится, фильтруется и подается к ТНВД под невысоким давлением посредством магистрали низкого давления. В магистрали высокого давления ТНВД поднимает давление в системе для осуществления подачи и впрыска строго определенного количества топлива в рабочую камеру сгорания дизельного двигателя в заданный момент.

В системе питания дизеля присутствуют сразу два насоса:

  • топливоподкачивающий насос;
  • топливный насос высокого давления;

Топливоподкачивающий насос обеспечивает подачу топлива из  топливного бака, прокачивает горючее через фильтр грубой и тонкой очистки. Давление, которое создает топливоподкачивающий насос, позволяет осуществить подачу топлива по топливопроводу низкого давления к топливному насосу высокого давления.

ТНВД реализует подачу топлива к форсункам под высоким давлением. Подача происходит в соответствии с порядком работы цилиндров дизельного мотора. Топливный насос высокого давления имеет определенное количество одинаковых секций. Каждая из таких секций ТНВД соответствует определенному цилиндру дизельного двигателя.

Существует также система питания дизельных двигателей неразделенного типа  и применяется на дизельных двухтактных двигателях. В  такой системе топливный  насос высокого давления и форсунка объединены в одном устройстве под  названием насос-форсунка.

Данные моторы работают жестко и шумно, имеют небольшой срок службы. В конструкции их системы питания отсутствуют топливопроводы магистрали высокого давления. Указанный тип ДВС не имеет большого распространения.

Вернемся к массовой конструкции дизельного мотора. Дизельные форсунки располагаются в головке блока цилиндров (ГБЦ) дизельного двигателя. Основной их задачей становится точное распыление горючего в камере сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД большое количество топлива. Получившиеся избытки горючего и проникающий в систему топливоподачи воздух возвращаются в топливный бак по специальным трубопроводам, которые называются дренажными. 

Инжекторные дизельные форсунки бывают двух видов:

  • дизельная форсунка закрытого типа;
  • дизельная форсунка открытого типа;

Четырехтактные дизельные моторы преимущественно получают форсунки закрытого типа. В таких устройствах сопла форсунки, которые представляют собой отверстие, закрываются особой запорной иглой.

Получается, что внутренняя полость, расположенная внутри корпуса распылителей форсунок, сообщается с камерой сгорания только во время открытия форсунки  и в момент впрыска дизельного топлива. 

Ключевым элементом в конструкции форсунки выступает распылитель. Распылитель получает от одного до целой группы сопловых отверстий. Именно эти отверстия и образуют факел топлива в момент впрыска. От их количества и расположения зависит форма факела, а также пропускная способность форсунки.

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя

Насос ТННД также входит в состав системы питания дизеля. Он устанавливается в непосредственной близости к насосу ТНВД, соединен с ним с помощью патрубков, через которые циркулирует топливо. Дизельное топливо нагнетается из бака при помощи специальной помпы. Топливный ТННД часто называют подкачивающий насос дизельного двигателя, в его состав входят две рабочие шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении. При их вращении создается поток солярки, направленный в сторону ТНВД.

Если замечено, что производительность топливоподкачивающего механизма ТННД снизилась, его рекомендуется демонтировать для дальнейшей очистки и промывки. Более серьезный ремонт состоит в замене элементов, вышедших из строя, на новые детали, входящие в состав специальных ремонтных комплектов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector