Содержание статьи
Повсеместно дизельные двигатели применяются в инженерных машинах, грузовых автомобилях и маршрутных транспортных средствах. Реже такой тип двигателя встречается у легковых автомобилей, однако, в связи с общим ростом их популярности, дизельные двигатели стали все чаще устанавливаться и на них.
Конструкция камеры сгорания у дизельного двигателя подразделяется на раздельную камеру сгорания и камеру с непосредственным впрыском. В первой ситуации камера сгорания соединена с цилиндром при помощи специального канала. Во время сжатия поступающий в камеру воздух вихревого типа закручивается. Это позволяет улучшить самовоспламенение, которое происходит в основной камере. Такие дизельные двигатели чаще всего встречаются на легковых автомобилях, так как уровень их шума значительно ниже по сравнению с другими двигателями и диапазон оборотов больше.
Во втором случае камера сгорания находится непосредственно в поршне, а топливо попадает в надпоршневое пространство. Низкооборотные моторы с большими объемами чаще всего имеют такую конструкцию. Такие моторы первоначально сильно шумели и вибрировали, но расходовали малое количество топлива. Постепенно появились топливные насосы высокого давления дизельного двигателя с оптимизацией процесса сгорания. Была достигнута стабильная работа двигателя при диапазоне до 4500 оборотов в минуту. Шум и вибрации также были значительно снижены.
Плюсы и минусы разных типов двигателей часто волнуют автовладельцев. Несмотря на то, что уровень шума и вибраций у дизельных моторов значительно снизился в результате их модернизации, многих автовладельцев беспокоит вопрос: как быстрее завести дизель в морозную погоду? Действительно, дизельный мотор и салон автомобиля прогреваются медленнее вследствие более низких рабочих температур двигателя. Вопрос решается установкой на моторы дополнительных отопителей. Такая опция получила широкое распространение на современных двигателях.
Казалось бы, на этом все, но нет. Многие автолюбители приобретают легковые автомобили с дизельными двигателями из-за относительной дешевизны дизельного топлива. Желая сэкономить на топливе, они не учитывают, что дизельные двигатели гораздо более требовательны к качеству топлива, нежели бензиновые. Бензиновые двигатели скорее требовательны к нужному октановому числу.
Дизельные двигатели напрасно считаются неприхотливыми, так как их требовательность к качеству топлива и расходных материалов довольно высока. Не секрет, что отечественное дизельное топливо по качеству сильно отстает от импортного европейского. Использование старой доброй солярки может неблагоприятно отразиться на работоспособности двигателя. Однако, ведущие российские нефтяные компании стараются решать эту проблему.
Дизтопливо «Евро 4» полностью соответствует стандартам и позволяет двигателю сохранять работоспособность в течение долгого времени. Некоторые также пытаются употреблять автохимию (антигелевые средства), которые позволяют увеличить качество топливо, но использовать их рекомендуется только если уже истек гарантийный срок.
Таким образом, приобретая автомобили с дизельными двигателями, официально не поставляющиеся в Россию, вы рискуете быстро привести в негодность двигатель, рассчитанный на европейское топливо.
Техническое обслуживание дизельного двигателя почти всегда дороже бензинового. Это объясняется более высокой стоимостью запчастей (воздушных, топливных фильтров и т.д.). Замена масла осуществляется чаще, чем у бензинового конкурента (в среднем каждые 7,5 км).
Неплохим преимуществом дизеля, относительно бензинового двигателя, является более экономный расход топлива при большом пробеге автомобиля. Более старый бензиновый двигатель потребляет бензин уже не так экономно, как новенький. В дизельном двигателе такой проблемы практически нет.
Суммируя все вышеперечисленное, можно заключить, что современные дизели по надежности не уступают бензиновым двигателям. Но приобретение их с целью экономии средств на топливо оправдывает себя лишь в том случае, если автомобиль используется долго.
Как и бензиновые двигатели, дизельные моторы подразделяются на четырехтактные и двухтактные в зависимости от принципа работы. Двухтактные двигатели распространены достаточно слабо. О принципе работы четырехтактного дизельного двигателя читайте далее.
Рабочий цикл такого двигателя состоит из четырех тактов:
Система питания в дизеле — это целый комплекс специальных устройств. Основной ее задачей является не только поступление топлива в инжекторные форсунки, но и обеспечение высокого давления при подаче. Система питания выполняет и другие важные функции:
Система питания обеспечивает подачу очищенного топлива, а ТНВД (топливный насос высокого давления) дизельного двигателя сжимает его до нужного давления. Форсунки подают дизельное топливо в мелко распыленном виде в камеру сгорания
В качестве примера приведена схема дизельного двигателя ЗMЗ-5143.10, устанавливаемого на автомобилях УАЗ с электрическим топливным насосом.
Система питания дизельного двигателя состоит из основных и дополнительных элементов. Основные элементы — это: топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки дизельного топлива, топливоподкачивающий насос, ТНВД, инжекторные форсунки (через которые происходит впрыск топлива), трубопровод низкого давления, магистраль высокого давления и воздушный фильтр.
Дополнительные элементы могут быть различны. Среди них встречаются электрические насосы, выпуск отработавших газов, фильтры сажи и глушители. Система питания дизельного двигателя подразделяется на две группы в зависимости от устанавливаемой топливной аппаратуры: дизельная аппаратура топливоподводящая и воздухоподводящая.
В топливоподводящей аппаратуре, как правило, ТНВД и форсунки реализованы как отдельные устройства. Топливо подается в двигатель по магистралям высокого и низкого давления. В магистрали высокого давления ТНВД увеличивает давления для подачи и впрыска необходимой порции топлива в рабочую камеру сгорания.
Кроме ТНВД, в дизельном двигателе предусмотрен топливоподкачивающий насос. Он обеспечивает подачу топлива из топливного бака и пропускает горючее через фильтры тонкой и грубой очистки. Давление, создаваемое этим насосом, позволяет осуществить подачу топливо по трубопроводу низкого давления в ТНВД.
ТНВД дизельного двигателя осуществляет подачу топлива к инжекторным форсункам под высоким давлением. Подача зависит от порядка работы цилиндров дизельного мотора.
Дизельные форсунки расположены в головке блока цилиндров. Их основная задача — точное распыление горючего в камере сгорания. Предусмотрена также и дренажная система, которая выводит избытки подаваемого топлива и воздуха посредством отдельных трубопроводов. Форсунки бывают открытого и закрытого типов, но закрытый тип используется чаще. Сопла такой форсунки — это отверстие, закрываемое запорной иглой. Ключевой элемент форсунки — распылитель. Он получает одно или несколько сопловых отверстий, которые образуют факел в момент впрыска топлива.
Существует и система питания нераздельного типа, в котором ТНВД и инжекторная форсунка в своей совокупности представляют устройство насос-форсунка. Срок службы таких двигателей невелик, а создаваемый шум часто превышает заданные нормы.
Система турбонаддува применяется как в дизельных, так и в бензиновых двигателях. Она предназначена для повышения их мощности без увеличения объема камеры сгорания. Топливоподводящая система в турбированных дизелях остается практически без изменений, а система подачи воздуха претерпевает существенные изменения.
Наддув происходит при помощи турбокомпрессора. Турбина потребляет энергию, выделяемую отработавшими газами. Воздух в турбокомпрессоре сжимается, охлаждается и подается в камеру сгорания дизельного двигателя. Величина этого давления классифицирует компрессоры по степени наддува (низкий, средний, высокий).
Диагностика системы питания дизельного двигателя проводится в специальных сервисных центрах направлена на выявление и устранение следующих неисправностей: износа поверхности цилиндров, шестеренок, звездочек, коленчатого вала, ТНВД, засорение радиатора, воздушного фильтра, каналов охлаждения, масляных каналов, повреждения маховика, клапанов и т.д.
Неисправности могут возникать самые различные. Их своевременное выявление позволит двигателю служить дольше. Основные признаки, по которым можно понять, что существует неисправность следующие: двигатель не запускается, не развивает заявленную мощность, дымит сильно, при работе возникают постукивания.
Если двигатель не запускается, то первым делом стоит проверить наличие топлива. При низких температурах оно может загустеть, поэтому для запуска двигателя в морозы поможет специальный подогрев дизельного топлива. Следующей причиной может быть наличие избыточного количества воздуха в системе питания. Такие ситуации возникают вследствие негерметичности системы. Для устранения лишнего воздуха необходимо прокачать систему и устранить ее негерметичность.
Трубопроводы, заборник в баке и топливные фильтры могут быть засорены. Вода в них может замерзнуть. Необходимо отогреть их итщательно прочистить ветошью, смоченной в горячей воде. Если не работает ТНВД, то необходимо прежде всего прогреть его теплым воздухом или паром, а если это не помогает — то фильтрующие элементы подлежат замене.
Если двигатель не развивает заявленную мощность и сильно дымит — то необходимо проверить воздушный фильтр на предмет засорения, проверить содержание лишнего воздуха в топливной системе, регулировку угла подачи топлива, регулировку и засоренность форсунок, неисправность насосов высокого и низкого давления. Неисправность устраняется очисткой фильтров, прокачкой и удалением лишнего воздуха, регулировкой муфты опережения впрыска у форсунки, заменой или ремонтом насосов высокого и низкого давления, если прогрев не помогает.
Неравномерная работа двигателя возникает вследствие потери работоспособности форсунками, неисправности ТНВД или регулятора. Неисправные форсунки подлежат немедленной замене, а насос стоит отправить на ремонт.
Постукивания в двигателе возникают из-за слишком ранней подачи топлива или, наоборот, повышенной подачи. Такое возникает из-за выхода из зацепление фиксатора рейки. Для устранения необходимо отрегулировать угол начала подачи топлива или заменить рейку ТНВД.
Теперь по порядку о процессе устранения неисправностей. Отстой из топливных фильтров сливается при условии, что двигатель теплый. Сливные пробки откручиваются, и отстой сливается до тех пор, пока не начинает течь чистое топливо. Затем пробки туго завертываются, а топливная система прокачивается ручным насосом. После этого запускается двигатель. Через 3-4 минуты все воздушные пробки будут устранены. Отстой из топливных баков сливается с помощью специальных кранов аналогично.
Для промывки фильтра грубой и тонкой очистки дизельного топлива сливается топливо, снимаются колпаки и промываются чистым дизельным топливом. Затем происходит замена старых фильтрующих элементов. После сборки необходимо удостовериться в отсутствии подсоса воздуха при работающем двигателе. В противном случае болты крепления стаканов к корпусам подтягиваются вручную.
Воздушный фильтр снимается с автомобиля и извлекается фильтрующий элемент. Корпус и инерционная заслонка промываются в дизельном топливе или горячей воде, а детали продуваются сжатым воздухом, очищается сетка воздухозаборника. Поврежденные детали заменяются.
Проверяется герметичность выпускного тракта. Очистка фильтрующего элемента производится с помощью продувки сухим сжатым воздухом или промывки. Фильрующий элемент подлежит замене, если на нем имеются сквозные повреждения.
Средний срок службы фильтрующего элемента составляет около 30000 км. Его промывка должна осуществляться не более трех раз, а продувка — не более шести раз.
Смазка муфты опережения впрыскивания топлива осуществляется через одно из отверстий до проливания масла из другого отверстия. В нее заправляется 0,3 литра моторного масла.
Чтобы проверить угол опережения впрыска топлива необходимо повернуть коленчатый вал в положение, когда метка на ведущей полумуфте окажется вверху, а фиксатор войдет в отверстие на маховике. Если метки на муфте и насосе совмещены — то угол опережения впрыска корректен.
Чтобы установить угол опережения впрыска, необходимо отвернуть 3 болта ведомой полумуфты и поворотом коленчатого вала и муфты опережения добиваются совмещения меток.
Проверка форсунок на давление впрыскивания производится на специальном стенде. Величина не должна отклоняться от значения 18+0,5 мПа или 17 мПа для форсунки, отработавшей определенный срок. Форсунка должна впрыскивать туманообразное дизельное топливо, а впрыскиваемая струя должна иметь форму конуса. Если эти параметры не соблюдены — то требуется ремонт дизельных форсунок. Проверка и регулировка ТНВД тажке осуществляется специалистами по топливной аппаратуре.
Мы рассмотрели основные узлы и агрегаты системы питания дизельного топлива и основные ее неисправности. Своевременное прохождение технического обслуживание поможет выявить и устранить эти неисправности и, как следствие, увеличить срок службы дизельного двигателя вашего автомобиля. Удачи и легких дорог!
Оценка статьи:
Загрузка...motorsguide.ru
Система питания воздухом служит для очистки его от пыли и подвода к цилиндрам двигателя. Основная функция рассматриваемой системы — очистка воздуха от пыли, поскольку, попадая в цилиндр двигателя, ее частицы вызывают интенсивное абразивное изнашивание деталей кривошипно-шатунного механизма, в основном стенок цилиндров, поршневых колец, шеек и подшипников коленчатого вала. Износ приводит к снижению мощности двигателя, сокращению срока его службы, увеличению расхода топлива и смазочного масла. Если воздух, поступающий в цилиндры, не очищать, то срок службы двигателя резко уменьшается. Например, при движении по проселку гусеничной машины без воздухоочистителя выход из строя двигателя происходит после 15… 20 ч работы. В систему питания воздухом входят воздухозаборник, воздухоочиститель и впускной коллектор, по которому очищенный воздух поступает из воздухоочистителя к цилиндрам двигателя. В некоторых случаях система питания может включать в себя устройства отсоса пыли из пылесборников воздухоочистителей. Экспериментально установлено, что практически безвредны для работы двигателя пылинки размером 0,001 мм. Однако такая степень очистки воздуха связана со значительными потерями мощности, поэтому допускается попадание в двигатель частиц большего размера, но в очень малой концентрации. Параметр воздуха, характеризующий концентрацию пыли в нем, называется запыленностью. Под запыленностью воздуха понимают массу пыли в граммах, содержащейся в 1 м3 воздуха. Если запыленность не превышает 0,001 г/м3, то пыль практически не влияет на работу двигателя. На входе в воздухоочиститель запыленность воздуха изменяется в широких пределах и зависит в основном от следующих факторов: климатические и дорожные условия, конструкция ходовой части, скорость движения и высота воздухозаборника над уровнем дороги. Особенно существенно она меняется по высоте. Воздухоочиститель ТС должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать высокую степень очистки иметь минимальное и стабильное во времени сопротивление проходу воздуха обладать малой массой и небольшими габаритами иметь ресурс, равный ресурсу двигателя длительно работать без промывки или смены фильтрующего элемента обеспечивать малую трудоемкость работ по обслуживанию и эффективное глушение шума при впуске Конструкции воздухоочистителей современных колесных и гусеничных машин отличаются многообразием. Однако среди них можно выделить следующие основные типы: инерционные, инерционно-центробежные, фильтрующие, комбинированные, т.е. имеющие не менее двух ступеней очистки. В инерционных воздухоочистителях используется сила инерции движущихся с большой скоростью пылинок. При резком изменении направления движения воздуха в этих очистителях частицы пыли продолжают двигаться по инерции в первоначальном направлении и, вылетая из воздушного потока, поступающего в двигатель, удаляются наружу либо задерживаются в пылесборниках или специальных масляных ваннах. В инерционно-центробежных воздухоочистителях наряду с силами инерции, возникающими при резком изменении направления потока воздуха, используются также центробежные силы: воздух, проходя через такой очиститель, закручивается с помощью спиральных направляющих, тангенциального (расположенного по касательной к цилиндрической стенке) входа или другими способами. Частицы пыли отбрасываются центробежным силами к стенке корпуса воздухоочистителя и скатываются по ней в пылесборник. Инерционно-центробежные воздухоочистители без вращающихся деталей называются циклонами. Существуют также инерционно-центробежные воздухоочистители роторного типа, в которых очистка воздуха от пыли осуществляется за счет действия центробежных сил, вызванных вращающимся ротором. В таком очистителе ротор вращается обычно вследствие взаимодействия его лопастей с потоком воздуха, стремящимися попасть во впускную трубу из-за разрежения, создаваемого работающим двигателем. Серьезным преимуществом инерционных и инерционно-центробежных воздухоочистителей является возможность выброса сухой пыли из их пылесборников в атмосферу путем отсоса. Это особенно важно при сильной запыленности воздуха, когда необходимо непрерывное удаление пыли....
ustroistvo-avtomobilya.ru
Категория:
Пожарные автомобили
Система питания двигателяСистема питания двигателя предназначена для хранения возимого запаса топлива и подачи его в двигатель. В карбюраторных двигателях в цилиндры двигателя подается смесь бензина с воздухом. В дизелях дизельное топливо впрыскивается в камеры сгорания двигателя. Вот поэтому принципиальные схемы систем питания карбюраторных двигателей и дизелей различны.
Особенности устройства системы питания. Система питания карбюраторного двигателя состоит из ряда приборов и деталей (рис. 2.14). Бензин из бака, уровень в котором фиксируется указателем, проходит фильтр — отстойник. Насосом (он приводится в работу от двигателя) топливо подается к карбюратору. В карбюраторе образуется горючая смесь из частиц бензина и воздуха, поступающего через воздухоочиститель. Из впускной трубы эта смесь распределяется по цилиндрам двигателя 6. Отработавшие газы выпускной трубой выводятся к глушителю и далее в атмосферу.
Система питания дизеля (рис. 2.15) вместо карбюратора имеет топливный насос высокого давления. Топливо подается топливным насосом в каждый цилиндр двигателя 9. Воздух из воздухоочистителя поступает во впускную трубу и от нее в камеры сгорания двигателя.
Описанные приборы и детали сохраняются и у пожарного автомобиля. Энергия отработавших газов двигателя пожарного авто-люби л я используется для обеспечения работы газоструйного вакуум-аппарата, который размещается вдоль левой продольной балки рамы. В стационарных условиях работы от выхлопной трубы и газоструйного вакуум-аппарата выделяется большое количество теплоты. Это становится опасным в пожарном отношении для пожарного автомобиля. Поэтому в систему питания вносят ряд измерений по размещению топливных баков, фильтров и т, п.
Рис. 2.14. Система питания карбюраторного двигателя:1 — бензиновый бак; 2 — указатель уровня бензина; 3 — воздухо—очиститель; 4 — карбюратор; 5 — впускная труба; 6 — двигатель; 7— выпускная труба; 8 — глушитель; 9 — насос; 10 — отстойник; 11 — топливный фильтр
После внесения изменений в конструкцию бензобаки испытывают под давлением 120 кПа (в течение 5 мин не должно обнаружиться течи воды).
Рис. 2.15. Система питания дизеля: 1 — топливный бак; 2 — указатель уровня топлива; 3 — топливный фильтр грубой очистки; 4 — топливоподающий насос; 5 — топливный фильтр тонкой очистки; 6 — топливный насос высо* кого давления; 7 — воздухоочиститель; 8 — впускная труба; 9 — двигатель; 10 — выпускная труба; 11 — глушитель
Рис. 2.16. Система выпуска отработавших газов:1 — приемные патрубки; 2 —газоструйный вакуум-аппа-рат; 3 — глушитель; 4 — фланцевые соединения; 5 — телескопические соединения; 6 — обогреватель цистерны; 7 — обогреватель насосного отделения
Наибольшему изменению в системах питания двигателей базовых автомобилей, используемых для пожарных машин, подвергаются системы выпуска отработавших газов.
Система выпуска отработавших газов пожарных автомобилей показана на принципиальной схеме рис. 2.16. Она включает соединения с приемными патрубками, газоструйный вакуум-аппарат с сиреной, глушитель, обогреватели цистерны и насосного отделения. В системе используются фланцевые и телескопические соединения.
В зависимости от особенностей компоновки пожарного автомобиля, предполагаемых климатических условий его эксплуатации рассматриваемая схема системы выпуска отработавших газов может применяться полностью или частично.
У ряда автоцистерн нет обогревателей цистерн, например, АЦ-40 (131)-137, АЦ-30 (66)-146. Обогрев цистерн у них обеспечивается размещением выпускных труб вблизи днищ цистерн. Суммарное сопротивление движению газов не должно превышать определенных пределов. Это обусловлено тем, что с увеличением сопротивлений повышается коэффициент остаточных газов в цилиндрах двигателя и, следовательно, уменьшается коэффициент наполнения и мощность двигателя.
При работе пожарного автомобиля на пожарах или учениях ухудшаются условия теплоотвода от деталей системы выхлопа, так как при работе на месте отсутствует омывание нагретых деталей потоком воздуха, имеющегося при движении автомобиля. Поэтому ряд деталей защищен теплоизоляционными щитками. С этой целью изгибают выхлопные трубы, удаляя их от механизмов трансмиссий (коробок передач, коробок отбора мощности и т. д.).
Обслуживание систем питания двигателей пожарных автомобилей производится с периодичностью и в объеме базового шасси.
Читать далее: Электрооборудование пожарных автомобилей
Категория: - Пожарные автомобили
stroy-technics.ru
Система питания дизельного двигателя предназначена для обеспечения запаса топлива на автомобиле, очистки топлива и равномерного распределения его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями в соответствии с порядком работы, скоростным и нагрузочным режимом работы двигателя. Основные отличия дизельного двигателя от карбюраторного состоят в следующем. В дизельном двигателе чистый воздух засасывается в цилиндры и в них подвергается очень высокой степени сжатия. Вследствие этого в цилиндрах создается температура, превышающая температуру воспламенения дизельного топлива.
Когда поршень находится почти в верхней мертвой точке, в сильно сжатый, достигающий температуры +600 °C воздух впрыскивается дизельное топливо, которое состоит из смеси керосиновых, газойлевых и соляровых фракций. Дизельное топливо загорается само по себе, свечи зажигания не требуются. Чтобы достигалась высокая температура сжатого воздуха при холодном двигателе, в каждой вихревой камере двигателя находится свеча накаливания. Кроме того, дизельный двигатель оснащен ускорителем запуска в холодном состоянии, который включается кнопкой на панели приборов или автоматически.
Из топливного бака дизельное топливо засасывается насосом высокого давления через топливный фильтр, который задерживает воду и грязь. Топливо подается только в том случае, если в системе нет воздуха. В насосе создается необходимое для впрыска давление, и топливо распределяется по цилиндрам. Количество впрыскиваемого топлива регулируется нажатием педали газа. Через форсунки топливо подается в предкамеру соответствующего цилиндра. Так как дизельный двигатель не нуждается в зажигании и его цикл не прекращается при отключении напряжения в системе накального зажигания, в конструкции дизельного двигателя предусмотрен магнитный клапан. При выключении зажигания напряжение на нем исчезает и канал поступления топлива закрывается.
В систему питания дизельного двигателя грузового автомобиля (КамАЗ-740) входит топливный бак, фильтр грубой очистки воздуха, фильтр тонкой очистки воздуха, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения впрыска топлива, форсунки, трубопроводы высокого давления, трубопроводы низкого давления, воздушный фильтр, выпускной газопровод, глушители шума отработанных газов.
Подача топлива осуществляется по двум магистралям: высокого и низкого давления. В магистрали низкого давления хранится топливо, происходит его фильтрация и подача под малым давлением к топливному насосу высокого давления. В магистрали высокого давления обеспечивается подача и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определенный момент.
Топливоподкачивающий насос подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления, который в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления подает топливо к форсункам. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют топливо в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачивающий насос подает топливному насосу высокого давления топлива больше, чем нужно, то его избыток, а с ним и попавший в систему воздух по дренажным трубопроводам отводятся обратно в бак.
Топливный насос высокого давления является основным прибором системы питания дизеля. Он предназначен для равномерной подачи строго определенной дозы топлива к форсункам двигателя под высоким давлением в течение определенного промежутка времени согласно порядку работы цилиндров двигателя. Состоит он из одинаковых секций по количеству цилиндров двигателя. Секция включает в себя корпус, втулку плунжера (гильзу), плунжер, поворотную втулку, нагнетательный клапан, который прижат штуцером к гильзе плунжера через прокладку.
Принцип работы ТНВД состоит в следующем. Под действием кулачка вала и пружины плунжер совершает возвратно-поступательное движение. При движении плунжера вниз внутреннее пространство гильзы наполняется топливом и топливо подается насосом низкого давления в подводящий канал корпуса насоса. При этом открывается впускное отверстие и топливо поступает в надплунжерное пространство. Далее под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в подводящий канал, до тех пор, пока верхняя кромка плунжера не перекроет впускное отверстие гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и топливо через зазор между втулкой и плунжером, преодолевая усилие пружины, поднимает нагнетательный клапан и поступает в топливопровод.
Продвижение плунжера вверх вызывает повышение давления выше уровня давления, которое создается пружиной форсунки. В результате этого игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет выпускное отверстие в гильзе. В результате давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан под действием пружины закрывается и пространство над плунжером разъединяется с топливопроводом высокого давления. Далее плунжер перемещается вверх, топливо перетекает в сливной канал через винтовую кромку плунжера и продольный паз. Количество топлива подается в форсунку с помощью зубчатой рейки, втулки и связывающего поводка. Продолжительность впрыскивания соответствующих порций топлива, подаваемых в цилиндры двигателя, зависит от угла поворота плунжера, так как изменяется расстояние, проходимое плунжером от момента перекрытия впускного отверстия до момента открытия выпуского отверстия винтовой кромкой.
Чтобы остановить двигатель автомобиля, необходимо прекратить подачу топлива. В этом случае рейкой устанавливают плунжер в такое положение, чтобы винтовая канавка оказалась обращенной в выпускному отверстию, и при перемещении плунжера вверх все топливо над ним по канавке через выпускное отверстие и топливопроводы попадает в бак.
Заданную частоту вращения коленчатого вала автоматически поддерживает всережимный регулятор частоты вращения. Он находится в развале корпуса топливного насоса высокого давления и приводится в движение от его кулачкового валика. Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали управления подачи топлива, центробежные силы грузиков регулятора уравновешены усилием пружин. Если нагрузка на спуске уменьшится, то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины, немного разойдутся и переместят рейку топливного насоса высокого давления в положение, уменьшающее подачу топлива. Если частота вращения уменьшается, то центробежная сила грузов также уменьшается и регулятор под действием силы пружины переместит рейку в обратном направлении, что приведет к увеличению подачи топлива.
Для изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала предназначена автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива. Изменяя момент впрыскивания топлива, автоматическая муфта улучшает экономичность двигателя и его пусковые качества. На конической поверхности переднего конца кулачкового валика топливного насоса высокого давления крепится шпонкой и фиксируется гайкой ведомая полумуфта.
Ведущая полумуфта крепится на ступице ведомой и может на ней поворачиваться. Между ступицей и полумуфтой установлена втулка. Ведущая полумуфта приводится в действие распределительной промежуточной шестерней через вал с гибкими соединительными муфтами.На ведомую полумуфту вращение передается двумя грузами. Они качаются в плоскости, перпендикулярной к оси муфт на полуосях, запрессованных в ведомую полумуфту.
Одним концом приставка ведущей полумуфты упирается в палец груза, а другим – в профильный выступ. Пружины стремятся удержать грузы на упоре во втулке ведущей полумуфты. Если частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается, под действием центробежных сил грузы расходятся, и в результате ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в направлении вращения кулачкового валика, что увеличивает угол опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения грузы под действием пружин сходятся. Ведомая полумуфта поворачивается вместе с валиком топливного насоса в противоположную сторону вращения, что уменьшает угол опережения впрыска топлива.
Для впрыскивания, распыления топлива и распределения его частиц по объему камеры сгорания служат форсунки. Главным элементом форсунки является распылитель, имеющий одно или несколько сопловых отверстий, которые формируют факел впрыскиваемого топлива. Форсунки могут быть открытого и закрытого типа. В четырехтактных дизелях применяют форсунки закрытого типа, сопловые отверстия которых закрываются запорной иглой, поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в период впрыскивания топлива.
Подача заряда воздуха в цилиндр под давлением для повышения мощности дизельного двигателя называется турбонаддувом. Для наддува дизель оборудуют турбокомпрессором на выхлопных газах. Дизельные двигатели, оснащенные турбокомпрессором, более экономичны.
Принцип действия турбокомпрессора состоит в следующем. На валу турбокомпрессора сидят два турбинных колеса, размещенные в двух отдельных корпусах. Движущей силой для турбинных колес служат выхлопные газы дизельного двигателя. Они разгоняют вал компрессора, а поскольку ротор выхлопных газов и ротор свежего воздуха сидят на одном валу, то с такими же оборотами свежий воздух нагнетается в цилиндры. Применение турбокомпрессора повышает как мощность двигателя, так и крутящий момент. Предпосылкой эффективной работы двигателя является определенная скорость вращения вала компрессора, гарантирующая хорошую степень наполнения. Обычно двигатель вращается со скоростью не менее 3000 об/мин.
В статье использованы материалы из открытых источников:(Виктор Барановский. Автомобиль. 1001 совет)
По материалам: avto-opel.com
Загрузка ... Поделиться "Система питания дизельного двигателя"
Система питания дизельного двигателя
5 (100%) проголосовало 2avto-opel.com
Система питания воздухом служит для очистки его от пыли и подвода к цилиндрам двигателя.
Основная функция рассматриваемой системы — очистка воздуха от пыли, поскольку, попадая в цилиндр двигателя, ее частицы вызывают интенсивное абразивное изнашивание деталей кривошипно-шатунного механизма, в основном стенок цилиндров, поршневых колец, шеек и подшипников коленчатого вала. Износ приводит к снижению мощности двигателя, сокращению срока его службы, увеличению расхода топлива и смазочного масла. Если воздух, поступающий в цилиндры, не очищать, то срок службы двигателя резко уменьшается. Например, при движении по проселку гусеничной машины без воздухоочистителя выход из строя двигателя происходит после 15… 20 ч работы.
В систему питания воздухом входят воздухозаборник, воздухоочиститель и впускной коллектор, по которому очищенный воздух поступает из воздухоочистителя к цилиндрам двигателя. В некоторых случаях система питания может включать в себя устройства отсоса пыли из пылесборников воздухоочистителей.
Экспериментально установлено, что практически безвредны для работы двигателя пылинки размером 0,001 мм. Однако такая степень очистки воздуха связана со значительными потерями мощности, поэтому допускается попадание в двигатель частиц большего размера, но в очень малой концентрации.
Параметр воздуха, характеризующий концентрацию пыли в нем, называется запыленностью. Под запыленностью воздуха понимают массу пыли в граммах, содержащейся в 1 м3 воздуха. Если запыленность не превышает 0,001 г/м3, то пыль практически не влияет на работу двигателя. На входе в воздухоочиститель запыленность воздуха изменяется в широких пределах и зависит в основном от следующих факторов: климатические и дорожные условия, конструкция ходовой части, скорость движения и высота воздухозаборника над уровнем дороги. Особенно существенно она меняется по высоте.
Воздухоочиститель ТС должен удовлетворять следующим требованиям:
Конструкции воздухоочистителей современных колесных и гусеничных машин отличаются многообразием. Однако среди них можно выделить следующие основные типы: инерционные, инерционно-центробежные, фильтрующие, комбинированные, т.е. имеющие не менее двух ступеней очистки.
В инерционных воздухоочистителях используется сила инерции движущихся с большой скоростью пылинок. При резком изменении направления движения воздуха в этих очистителях частицы пыли продолжают двигаться по инерции в первоначальном направлении и, вылетая из воздушного потока, поступающего в двигатель, удаляются наружу либо задерживаются в пылесборниках или специальных масляных ваннах.
В инерционно-центробежных воздухоочистителях наряду с силами инерции, возникающими при резком изменении направления потока воздуха, используются также центробежные силы: воздух, проходя через такой очиститель, закручивается с помощью спиральных направляющих, тангенциального (расположенного по касательной к цилиндрической стенке) входа или другими способами. Частицы пыли отбрасываются центробежным силами к стенке корпуса воздухоочистителя и скатываются по ней в пылесборник.
Инерционно-центробежные воздухоочистители без вращающихся деталей называются циклонами. Существуют также инерционно-центробежные воздухоочистители роторного типа, в которых очистка воздуха от пыли осуществляется за счет действия центробежных сил, вызванных вращающимся ротором. В таком очистителе ротор вращается обычно вследствие взаимодействия его лопастей с потоком воздуха, стремящимися попасть во впускную трубу из-за разрежения, создаваемого работающим двигателем.
Серьезным преимуществом инерционных и инерционно-центробежных воздухоочистителей является возможность выброса сухой пыли из их пылесборников в атмосферу путем отсоса. Это особенно важно при сильной запыленности воздуха, когда необходимо непрерывное удаление пыли. Возможность отсоса сухой пыли из пылесборника обусловлена разрежением, создаваемым в выпускной трубе двигателя с помощью эжекционного устройства. Основной недостаток инерционных и инерционно-центробежных воздухоочистителей — недостаточно высокая эффективность при очистке воздуха от мельчайших частиц.
Фильтрующие воздухоочистители при очистке воздуху от пыли обеспечивают его фильтрацию в пористых материалах или адсорбцию пылевых частиц на смоченных маслом поверхностям В качестве фильтрующего элемента могут применяться смоченные маслом металлические сетки, промасленные кассеты с капроновой ,или проволочной набивкой, пропитанная маслом полиуретановая пена, синтетические материалы на перфорированном каркасе и т.д. Однако в настоящее время наиболее широкое распространение получили сухие фильтрующие элементы из картона, уложенного «гармошкой». Картонные фильтры, эффективные при любом режиме работы двигателя, задерживают более 99 % частиц размером свыше 2 мкм.
Относительно недавно на некоторых ТС начато использование так называемого марлевого фильтра, в котором помимо обычных принципов фильтрации в пористых материалах реализуется принцип удержания пылевых частиц на поверхности фильтрующего элемента за счет статического электричества. Дело в том, что двойной каркас из алюминиевой сетки и пропитанная специальным силиконовым составом марлевая набивка такого фильтра образуют своеобразный конденсатор, который заряжается статическим электричеством при трении между пылинками. В результате пылинки как бы налипают на наружную поверхность фильтра, образуя подобие «шубы». Ресурс такого фильтрующего элемента значительно больше, чем у обычного картонного, так как пыль не остается внутри фильтра, а скапливается на его поверхности и может быть легко удалена при очередном техническом обслуживании.
Достоинством фильтрующих воздухоочистителей является их способность задерживать мельчайшие частицы пыли, а недостатком — необходимость периодической очистки, промывки или замены фильтрующих элементов.
Комбинированные воздухоочистители сочетают в себе преимущества очистителей рассмотренных типов. Они широко используются как на колесных, так и на гусеничных машинах. Чаще всего применяют две ступени очистки. На первой ступени (действует инерционный очиститель или циклон) из воздуха удаляются наиболее крупные и тяжелые частицы, на второй (фильтрующий очиститель) — мелкие пылинки.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Система питания топливом дизельного двигателя предназначена для размещения, очистки и своевременной подачи топлива в цилиндры двигателя в нужном количестве и под достаточным давлением на всех режимах его работы при любой температуре окружающего воздуха.
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).
Важной характеристикой топлива также является его вязкость при различных температурах. Для обеспечения нормальной работы двигателя топливо не должно застывать при низкой температуре (до -60 °С). Кроме того, необходимо, чтобы топливо не было токсичным, обладало антикоррозионными и смазывающими свойствами, а также не создавало паровые пробки в топливопроводах при температурах до 50 °С.
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).
Ко всем агрегатам и узлам системы питания предъявляются следующие основные требования:
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.
Схема системы питания топливом мощного дизеля приведена на рисунке. В общем случае в систему питания топливом входят узлы, размещенные вне двигателя (на раме или в корпусе машины), и на двигателе. К первым относятся топливные баки бачок 7 для сбора топлива, предпусковой топливоподкачивающий насос 10, топливораспределительный кран 77, топливопроводы низкого давления и некоторые другие узлы. Ко вторым в первую очередь относятся основной топливоподкачивающий насос 8, топливный насос высокого давления (ТНВД) 5, форсунки 4 и топливопроводы высокого давления.
При работе двигателя топливо из топливных баков забирается основным топливоподкачивающим насосом и под давлением 0,05…0,1 МПа подается к ТНВД. По пути из баков к насосу топливо проходит через топливораспределительный кран, предпусковой топливоподкачивающий насос и фильтр 9 грубой очистки. Если на ТС установлен только один топливный бак или несколько баков, сообщающихся друг с другом, то топливораспределительный кран отсутствует. Перед поступлением в ТНВД из насоса топливо очищается от мельчайших примесей в фильтре 3 тонкой очистки. Нагнетательные секции ТНВД, приводимого в действие от коленчатого вала двигателя, в определенные моменты согласно рабочему циклу и порядку работы двигателя подают топливо под высоким давлением (до 50 МПа и более) в необходимом количестве к форсункам. Через форсунки, ввернутые в головку блока цилиндров, топливо впрыскивается в камеры сгорания в те моменты, когда в цилиндрах завершается такт сжатия.
Рис. Схема системы питания топливом мощного дизеля:1 — топливные баки; 2 — кран для выпуска воздуха; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — форсунки; 5 ТНВД; 6 — двигатель; 7 — бачок для сбора топлива; 8 — основной топливоподкачивающий насос; 9 — фильтр грубой очистки; 10 — предпусковой топливоподкачивающий насос; 11 — топливораспределительный кран; топливные трубопроводы обозначены сплошной линией; трубопроводы для удаления воздуха из системы обозначены пунктиром
Перед пуском двигателя заполнение системы топливом и подача его к ТНВД осуществляются с помощью предпускового топливоподкачивающего насоса. После пуска этот насос не функционирует.
Если в ТНВД и трубопроводы высокого давления, соединяющие его с форсунками, попадает воздух, то подача топлива в цилиндры нарушается. Следовательно, нарушается и нормальный режим работы двигателя. С целью предотвращения попадания воздуха в ТНВД на пути топлива к нему помещают воздухоотстойник, расположенный в самой высокой точке системы. Обычно воздухоотстойник размещают в крышке фильтра тонкой очистки. Перед пуском двигателя в случае необходимости скопившийся в воздухоотстойнике воздух отводят в воздушные полости топливных баков 1 через кран (клапан) 2 для выпуска воздуха. Для этого при неработающем двигателе открывают кран (клапан) и с помощью предпускового насоса прокачивают систему. В этом случае топливо вытесняет воздух из воздухоотстойника в воздушную полость топливного бака через топливораспределительный кран (как показано на рисунке) или напрямую.
Топливо, просочившееся в форсунках между иглой и распылителем, отводится по сливным трубопроводам в специальный бачок 7 или в какой-либо основной топливный бак.
Топливные баки служат для хранения топлива. Они могут иметь различную конфигурацию и вместимость в зависимости от конструкции конкретного ТС. Общая вместимость топливных баков определяется запасом хода машины (обычно не менее 500 км). Чаще всего баки изготавливает из листовой стали или высокопрочного пластика, стойкого к воздействию химически активного топлива. Для предотвращения коррозии внутренние поверхности стальных баков покрывают бакелитовым лаком, оцинковывают или лудят. С целью увеличения жесткости баков на их стенках иногда выштамповывают желоба, а внутри устанавливают несплошные перегородки, которые к тому же уменьшают площадь свободной поверхности топлива и ослабляют его колебанияbqвремя движения ТС.
Наливные горловины топливных баков обычно снабжают сетчатыми фильтрами. В нижней части баков размещают отстойники. Если бак имеет значительную вместимость, то слив топлива осуществляется через отверстие с пробкой и шариковым клапаном, расположенное выше отстойника. В этом случае используется специальный ключ-трубка со шлангом. Воздушное пространство баков соединяется с атмосферой через дренажные трубки или другие специальные устройства, которые должны исключать возможность попадания огня во внутреннюю полость бака и вытекания топлива при резких толчках ТС, а также (по возможности) обеспечивать очистку воздуха, поступающего в баки. Для замера количества топлива в баках раньше применялись измерительные стержни. В настоящее время для этой цели чаще всего используются электрические датчики поплавкового типа, посылающие электрический сигнал, пропорциональный уровню топлива, к соответствующему указателю на приборной панели ТС.
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:
Как правило, применяются плунжерные и коловратное насосы.
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.
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.
Перед пуском двигателя заполнение системы топливом и подача его к ТНВД осуществляются с помощью предпускового топливоподкачивающего насоса 70. Ранее были широко распространены насосы плунжерного и диафрагменного (мембранного) типов с ручным приводом. Однако в настоящее время все чаще применяются центробежные крыльчатые насосы с приводом от электродвигателя, питаемого электрической энергией аккумуляторной батареи. Они обеспечивают более быструю прокачку топлива, не требуют затрат мускульной энергии механика-водителя и могут использоваться в качестве аварийных при отказе основного топливоподкачивающего насоса.
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:
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.
Топливный насос высокого давления 5 предназначен для точного дозирования топлива и его подачи в форсунки 4 под необходимым давлением и в определенный момент. В рядных двигателях такой насос помещают сбоку от двигателя, на верхней половине его картера. У V-образных двигателей его устанавливают в развале цилиндров. Существует множество типов ТНВД. В частности, на дизели сравнительно небольшой мощности, предназначенные для легковых автомобилей, как правило, устанавливают ТНВД распределительного типа с одним нагнетающим плунжером-распределителем. Однако мощные многоцилиндровые дизели чаще всего оборудованы многоплунжерными насосами. Пример такого ТНВД для шестицилиндрового V-образного дизеля представлен на рисунке.
Насос состоит из корпуса 5 с крышками, шести насосных секций, механизма привода насосных секций и механизма поворота плунжеров. Каждая насосная секция включает в себя плунжер 8, возвратную пружину 11 с опорными шайбами, нагнетательный клапан 3 с седлом, пружиной и упором, а также штуцер 2 и другие вспомогательные направляющие и крепежные детали. Механизм привода насосных секций состоит из кулачкового вала 7 и роликовых толкателей 6 с регулировочными болтами. В механизм поворота плунжеров входят поворотные втулки 10 с зубчатыми венцами и зубчатая рейка 9 с втулками и ограничительным винтом. Вдоль секций в корпусе насоса высверлены два продольных канала 1 и 4, соединенных друг с другом поперечными каналами. Каждый плунжер очень точно подогнан к своей гильзе, что обеспечивает достижение высокого давления с наименьшей утечкой топлива через зазоры.
Рис. Топливный насос высокого давления:1, 4 — продольные каналы; 2 — штуцер; 3 — нагнетательный клапан; 5 — корпус насоса; 6 — роликовый толкатель; 7 — кулачковый вал; 8 — плунжер; 9 — зубчатая рейка; 10 — поворотная втулка; 11 — возвратная пружина
Насос работает следующим образом. Кулачковый вал приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи (угловая скорость кулачкового вала в 2 раза меньше скорости коленчатого). Вращаясь, кулачковый вал перемещает своими кулачками роликовые толкатели 6, которые поднимают плунжеры вверх.
Обратный ход толкателей и плунжеров обеспечивается возвратными пружинами. К каналу 4 подводится топливо от топливоподкачивающего насоса, предварительно очищенное в фильтре тонкой очистки.
Когда плунжер находится в нижнем положении, топливо из канала 4 попадает в образовавшуюся надплунжерную полость. При движении плунжера вверх входное отверстие закрывается, и топливо под большим давлением проходит через нагнетательный клапан, штуцер и топливопровод высокого давления к форсунке.
Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока надплунжерная полость не соединится со сливным каналом 1 с помощью осевых, радиальных и винтовых проточек в плунжере. При постоянном ходе плунжера, определяемом высотой выступа кулачка, количество подаваемого к форсунке топлива регулируется поворотом плунжера с помощью зубчатой рейки и поворотной втулки с зубчатым венцом. Винтовая проточка в плунжере выполнена так, что по мере его поворота изменяется расстояние от края перепускного отверстия, связанного с каналом 7, до края отсечной кромки винтовой проточки. При этом длина рабочего хода плунжера, во время которого происходит нагнетание топлива, также изменяется.
Для того чтобы топливо, подаваемое в цилиндры, успевало своевременно сгорать, и двигатель развивал наибольшую мощность, необходимо при росте частоты вращения коленчатого вала несколько увеличивать угол опережения впрыскивания топлива.
Регулирование этого угла у насосов с механическим управлением обеспечивается специальной центробежной муфтой, которая устанавливается в корпусе ТНВД и пропорционально частоте вращения коленчатого вала смещает на некоторый угол кулачковый вал насоса в направлении его вращения.
С ТНВД соединен механизм всережимного регулятора. Он автоматически поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала, устанавливает минимальную частоту на холостом ходу, а также ограничивает максимальную частоту. Механизм регулятора представляет собой систему тяг, пружин и упоров, связанных с зубчатой рейкой ТНВД, перемещение которых зависит от частоты вращения кулачкового вала.
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.
Современные жесткие требования к уровню выбросов вредных веществ двигателями внутреннего сгорания вынудили конструкторов дизелей искать новые решения в области топливной аппаратуры для них. Дело в том, что даже самые совершенные ТНВД не могут обеспечить такого давления топлива, при котором оно распылялось бы настолько мелко, что могло бы полностью сгореть в камере сгорания.
Неполное сгорание приводит к большему расходу топлива, а самое главное — к повышению в отработавших газах концентрации вредных веществ, в частности сажи. В связи с этим в настоящее время для дизелей с непосредственным впрыском все чаще применяется так называемая аккумуляторная система питания топливом.
Основное отличие такой системы от «классической» заключается в наличии общей топливной рампы (аккумулятора давления), в которой во время работы двигателя создается очень высокое давление.
Топливная рампа соединена трубопроводами высокого давления с электронно-управляемыми топливными форсунками, иглы которых перемещаются с помощью электромагнитов по сигналам от компьютера (электронного блока) управления двигателем. Такая система питания топливом позволяет оптимизировать работу двигателя практически по всем параметрам.
ustroistvo-avtomobilya.ru
За последние годы технологии дизельных двигателей прошли значительный путь развития. Почти половина всех легковых машин, которые продаются в европейских странах – это автомобили с модифицированным под дизельное топливо силовым агрегатом. Сегодня такие моторы больше не создают клубы густого черного дыма, а шум при работе такого ДВС уже давно в прошлом. Силовые агрегаты на соляровом топливе на сегодняшний день не только экономичные, но и более экологически чистые по сравнению с агрегатами на бензине. Такие автомобили имеют более высокие характеристики по мощности, а динамические показатели стали лучше в десятки раз. Современный мотор на соляровом масле более тихий. Давайте рассмотрим, как так вышло, что такие ДВС лучше соответствуют нормам по токсичности выбросов и значительно выигрывают в тяговых и экономичных параметрах.
Система питания дизельного двигателя отличается иной конструкцией. Хотя на первый взгляд может показаться, что ДВС на соляре совсем не имеет хоть каких-то отличий от мотора на привычном бензине. Ведь здесь нет ничего особенного, а устройство и внутренние узлы агрегата такие же. Да и по сути, система питания дизельного двигателя, назначение которой – подавать горючую смесь в камеры сгорания, практически не имеет отличий. Здесь такие же поршни, цилиндры, шатуны. Но это только на первый взгляд.
На самом деле основное и принципиальное отличие - это система питания дизельного двигателя. Здесь можно видеть значительную разницу в способах образования и зажигания смеси из горючего и воздуха. Что в карбюраторном, что в обыкновенном инжекторном агрегате смесь создается не в цилиндрах, а в впускном тракте системы. Воспламенение смеси в таких моторах происходит не от искры, а от температур в цилиндре.
Система питания воздухом дизельного двигателя подает в цилиндры очищенный воздух, который впоследствии сильно сжимается, а затем нагревается до 900 градусов. Топливо под высоким давлением при помощи системы впрыска подпадает в камеры сгорания в тот момент, когда поршень подходит к своей верхней мертвой точке. Воздух уже достаточно горячий, а когда горючее смешивается с воздухом, происходит воспламенение. Смесь воспламеняется, создавая при этом рост давления. Это влечет за собой шум и жесткость работы таких моторов. Так, можно применять более дешевые горючие вещества, а мотор может работать даже на очень бедных смесях. Отсюда и более высокая экономичность. Такая схема система питания дизельного двигателя отличается более высоким КПД и, соответственно, крутящим моментом. Недостатками считается шум, вибрации, уменьшенная мощность на литр и некоторые трудности при попытке холодного запуска, а также возможные неисправности (система питания дизельного двигателя старых моделей более подвержена воздействию некачественного топлива). Однако в новых модификациях автомобилей, рассчитанных на такой вид горючего, этих проблем уже нет.
Система питания дизельного двигателя является особенно важной частью. Она должна обеспечить подачу необходимого количества горючего непосредственно в камеры сгорания.
Процесс подачи топлива начинается с насоса высокого давления. Он принимает солярку из бака, которая подается при помощи насоса для низкого давления. Затем необходимые порции солярки нагнетаются в топливную магистраль форсунок гидромеханического типа для каждого из цилиндров. Эти форсунки под воздействием высокого давления в магистралях открываются, а закрываются, когда давление снижается.
В природе существуют всего лишь два вида насосов высоко давления. Это рядный насос с многоплунжерной системой и распределительный насос.
Данный ТНВД представлен в виде нескольких секций по количеству цилиндров. Каждая секция имеет отдельную гильзу и плунжер. Привод плунжера – кулачковый вал, который вращается от силового агрегата. Такие механизмы располагаются в ряд, поэтому и имеют соответствующее название. Их на сегодняшний день фактически не используют в конструкциях. Эти устройства не справляются с современными требованиями по уровню шума и экологичности. Также уровень давления, которое могут создавать такие насосы, зависит от количества оборотов коленчатого вала. Система питания дизельного двигателя «Камаз» имеет насос именно такого типа.
Более современная система питания дизельного двигателя и ТНВД распределительного типа позволяет создавать более высокие показатели давления для системы впрыска. Кроме этого, такие насосы полностью соответствуют всем современным нормативам по токсичности и шуму. Эта система питания дизельного двигателя способна поддерживать необходимое давление в магистралях и системах питания при разных режимах работы мотора.
Распределительный насос высокого давления оснащен одним плунжером, который совершает поступательные движения для нагнетания топливной смеси, а также вращается для того, чтобы улучшить распределение горючего по форсункам. Эти устройства отличаются компактностью, равномерностью подачи, отличными рабочими показателями. Однако для того, чтобы эти устройства могли работать более эффективно, нужно следить за чистотой дизтоплива. Солярка работает в качестве смазки, а зазоры в узлах деталей очень маленькие.
Главное предназначение форсунок – это распыление смеси в камеру сгорания. Сколько горючей смеси будет распылено, оценивается по тонкости и однородности распыления, равномерности, отсечке, поддержке необходимого давления.
Форсунки разделяют на две группы по особенностям конструкции. Различают открытые и закрытые детали. Самый ответственный элемент этого узла – распылитель. Эта деталь выбирается в зависимости от типа камеры сгорания и того, как создается смесь дизеля и воздуха.
В форсунке закрытого исполнения давление, которое необходимо для распыления смеси, напрямую зависит от отношения площадей сечений плунжера и отверстий в сопле. Давление, которого будет достаточно для открытия форсунки, определяют тем усилием, которое нужно для затяжки пружины, создающей нагрузку на запорную иглу.
Раньше широко применялись форсунки с управлением посредством гидравлической системы. Дизтопливо подается к форсунке с помощью трубопровода под высоким давлением. Трубопровод, в свою очередь, соединяется со штуцером. Внутри штуцер имеет фильтр в виде сетки. Когда горючее прошло фильтр, тогда оно проходит во внутренние каналы форсунки и распылителя. Система питания дизельного двигателя «Камаз» 740 оснащена именно такими форсунками.
Непосредственно впрыск начинается тогда, когда давление, которое создает насос высокого давления, растет, вследствие чего сжимается пружина и открывается проход смеси к соплам. Когда давление падает, игла опускается и закрывается сопла. Здесь впрыск заканчивается.
Распылители в форсунках такого типа имеют несколько отверстий. Общее число отверстий зависит от того, как выполняется смесеобразование. Закрытые форсунки имеют преимущество. Здесь лучше проходит распыление, особенно на пониженных оборотах. Меньше течет дизель, их гораздо проще регулировать.
Для легковых автомобилей эти узлы были преимущественно неразделенными. Процесс впрыска производится не в полость над поршнем, а в специальную камеру в ГБЦ. При этом существовало два вида процесса смесеобразования. Это предкамерный (или форкамерный) и вихрекамерный.
При использовании последнего вида процесса сгорание начинается в отдельной камере, которая имеет форму шара. В момент начала такта насос подает воздушную смесь в предкамеру и в ней же образуется как бы вихрь. Затем происходит впрыск и смешивается с воздухом.
Так, процесс сгорания состоит из двух ступеней. Это позволило значительно снизить нагрузку на поршни, а звук мотора стал значительно мягче. Недостаток таких моторов – это повышенный расход из-за потерь на поверхности камеры сгорания, огромных потерь на перетекание воздуха в отдельную камеру, а также попадания смеси в цилиндр. Также пусковые качества силового агрегата значительно хуже.
В моторах с неразделенной камерой горючее впрыскивается прямиком в полость цилиндра, в свою очередь, камера сгорания расположена на дне поршня. Подобную схему еще совсем недавно применяли на агрегатах с большими объемами, но низкими оборотами. Эти моторы оказались гораздо экономичнее, нежели агрегаты, оснащенные разделенной системой камер. Но использование их на небольших моторах было сопряжено с трудностями организации процесса, а также высоким уровнем шумов и вибрациями на разгоне.
Сегодня система питания дизельного двигателя, устройство которой мы рассмотрели, управляется электроникой, поэтому процесс дозирования значительно оптимизирован в агрегатах с неразделенной камерой, а также снизилась шумность при работе.
Вследствие некоторого ужесточения норм по экологии и выбросу токсичных веществ, которые предъявляли к силовым агрегатам на солярке, система питания дизельного двигателя подверглась некоторым изменениям. Поговорим об этом более подробно.
Common Rail - это система впрыска, которую можно охарактеризовать, как впрыск смеси воздуха и дизеля под достаточно высоким, но атмосферным давлением. В результате с этой схемой можно понизить расход, а мощность увеличится.
Конечно, это далеко не все, на что способна эта схема. Удалось понизить шум и увеличить крутящий момент. Новая система стала особо популярной И сегодня каждая вторая машина оснащается вот этой самой схемой.
Недостатками системы считают высокие требования, которые предъявляются к качеству солярки. Если даже самые мелкие частицы проникнут в систему питания, тогда форсунки с управлением от ЭБУ могут выйти из строя.
Система питания дизельного двигателя имеет свойство изнашиваться и порой выходит из строя. Часто это может происходить из-за отказа работы устройств электроники и топливопроводных магистралей.
Основными неисправностями считаются засоры и разгерметизация. Также иногда случаются неполадки в работе насоса низкого давления.
Итак, мы выяснили, какое устройство имеет система питания топливом дизельного двигателя. Есть еще множество стандартных неисправностей, но это тема для другой статьи.
www.syl.ru
