Чение, принцип действия, конструкция системы питания дизеля

14.Назначение, принцип действия, конструкция системы питания дизеля.

Система питания дизеля служит для подачи в цилиндры двигателя воздуха и топлива и отвода отработавших газов. Топливо подается под большим давлением, в определенные моменты (характеризуемые углом опережения по. дачи топлива) и в определенном количестве в зависимости от нагрузки двигателя.

ПРИНЦИП РАБОТЫ. На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. Способ образования и воспламенения топливо-воздушной смеси – непосредственно в цилиндре. В дизеле топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре. Рабочий процесс в дизеле происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Дизель имеет больший КПД и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска.

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ

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

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

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

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

Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом

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

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

Воздух поступает через сетку колпака 5 и трубу 4 воздухозаборника в воздушный фильтр 1. В фильтре воздух проходит через инерционную решетку 3 и резко изменяет направление движения. Сначала воздух освобождается от крупных частиц пыли, которые под действием инерции и вакуума выбрасываются через эжектор 6, установленный в выпускной трубе глушителя, в окружающий воздух. Более мелкие частицы пыли задерживаются в картонном фильтрующем элементе 2. Очищенный воздух по впускному трубопроводу подается в цилиндры 7 двигателя.

Воздушный фильтр (рис. 8) состоит из корпуса 3, крышки 1 и сменного фильтрующего элемента 2, состоящего из двух перфорированных стальных кожухов и гофрированного картона между ними. Патрубок 7 предназначен для отсоса пыли из корпуса фильтра.

Воздух поступает в фильтр через патрубок 5, очищается в нем и выходит через патрубок 6.

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

Рис. 8. Воздушный фильтр:

1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — диффузор; 5, 6, 7 — патрубки

В дизелях обычно применяется газотурбинный наддув (рис. 9) турбокомпрессором. При работе двигателя воздух в цилиндры 1 нагнетается под давлением центробежным компрессором 6, рабочее колесо которого приводится во вращение турбиной 5.

Рис. 9. Схема наддува дизеля воздухом:

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

Система питания дизельного двигателя

До семи процентов от максимальной цикловой подачи дизельного топлива в цилиндр двигателя фиксированно подается как запальная доза, на всех режимах его работы, через топливный насос высокого давления и форсунку — по дизельному циклу. Остальные проценты топлива, до полной цикловой дозы, подаются через дозатор и смесеобразователь тоже на всех режимах работы дизеля. Система содержит топливный бак, топливный насос высокого давления, редукционный клапан на магистральном топливопроводе, после подкачивающей помпы, редуктор-акселератор высокого давления с педалью управления им и с эксцентриковым включателем работы дизеля на холостых оборотах, клапан холостого хода двигателя с регулируемым иглой по сечению каналом холостого хода двигателя и с диафрагмой работы двигателя в режимах нагрузки. Электромагнитный клапан работает как запорное устройство. Смесеобразователь выполнен в седле всасывающего клапана в виде кольцевой канавки с калиброванными отверстиями, выходящими на поверхность фаски седла, с отбойным кольцевым буртиком на всасывающем клапане, с кольцевой отбойной канавкой на головке блока и на днище поршня. 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системе питания дизельного двигателя, и может найти широкое применение на всех двигателях, работающих по дизельному циклу.

Известен двигатель внутреннего сгорания — дизель, содержащий в головке цилиндра форсунку, всасывающий, выхлопной клапаны, а также топливный насос высокого давления, питающий форсунку, у которого при движении поршня вниз засасывается чистый воздух, а при движении поршня в обратную сторону происходит сжатие воздуха, температура которого поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива, которое подается (мелко распыленное) форсункой [1].

Недостатком данной системы питания дизеля является некачественное смесеобразование в цилиндре дизеля, его низкая экономичность, большие энергозатраты на привод топливного насоса высокого давления и распыление всей цикловой дозы топлива форсункой, плохой экологический фактор.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является система питания газодизельного двигателя, содержащая дозатор-смеситель с дроссельной заслонкой, сообщенный с впускным коллектором двигателя, топливный насос высокого давления с ограничителем подачи запальной дозы дизельного топлива и тягу привода рычага рейки топливного насоса, связанную с педалью акселератора [2] .

Недостатком данной системы питания двигателя является некачественное смесеприготовление с плохо контролируемым дозированием газового топлива, сложность конструкции, сужение всасывающего воздушного коллектора дозатором-смесителем.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением заключается в повышении качества дозирования топлива и в повышении качества смесеприготовления непосредственно в цилиндре дизеля при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная задача решается тем, что система питания дизельного двигателя содержит впускную, выпускную системы, форсунку, выполненную для распыления только запальной дозы топлива, топливный насос высокого давления, выполненный также только для подачи фиксированной запальной дозы дизельного топлива, например всего семи процентов от полной цикловой дозы, рейка управления у которого отрегулирована на подачу этой дозы и зафиксирована болтом, а дозатор для подачи остальных процентов топлива до полной цикловой выполнен на магистральном топливопроводе в виде последовательно подключенных редукционного клапана, подключенного на нагнетательной стороне подкачивающей помпы топливного насоса, редуктор-акселератор высокого давления с педалью управления им и с эксцентриковым включателем его для работы дизеля на холостых оборотах, клапан холостого хода двигателя, выполненного с регулируемым по сечению иглой каналом холостого хода двигателя, и с рабочей подпружиненной диафрагмой работы двигателя на режимах нагрузки, электромагнитный клапан, работающий как запорное устройство и подключенный в бортовую электросеть, например, через выключатель, смесеобразователь, выполненный в седле впускного клапана дизеля в виде кольцевой канавки с калиброванными отверстиями, которых не менее чем одно, выходящими на поверхность рабочей фаски седла под прямым углом к этой фаске для лучшего распыления топлива, и по ее центру для большей износоустойчивости самой фаски, завихритель смеси, выполненный в виде отбойного кольцевого буртика на всасывающем клапане, в виде отбойной кольцевой канавки на головке блока и в виде отбойной кольцевой канавки на днище поршня.

На фиг. 1 дана общая схема системы питания дизельного двигателя; на фиг. 2 — схематичный разрез смесеобразователя двигателя; на фиг. 3 — продольный схематичный разрез клапана холостого хода двигателя.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Система питания дизельного двигателя содержит топливный бак 1 для запаса дизтоплива, топливный насос 2 высокого давления для подачи запальной дозы дизельного топлива в цилиндр 3 дизеля 4 через форсунку 5 в головке блока 6, подкачивающую помпа 7 для подачи в магистральный топливопровод 8 топлива и к плунжерным парам, редукционный клапан 9 для полдержания рабочего давления в магистральном трубопроводе, на котором последовательно подключены приборы дозирования, редуктор-акселератор 10 высокого давления с педалью 11 для управления им и с эксцентриковым включателем 12 для включения его для работы двигателя на холостых оборотах, клапан холостого хода 13 двигателя, выполненный с регулируемым по сечению иглой 14 каналом холостого хода 15, с рабочей диафрагмой 16 для работы двигателя в режимах нагрузки, пружина 17, поджимающая эту диафрагму, крышка Т8 диафрагмы с атмосферным компенсационным отверстием 19, крепежные болты 20, входной канал 21 топлива с входным отверстием 22 топлива под диафрагму, накидная гайка 23 подвода топлива, выходной канал 24 топлива из клапана холостого хода с выходным отверстием 25 из под диафрагмы, выходной топливопровод с накидной гайкой 26, смесеобразователь двигателя выполнен в седле 27 всасывающего клапана 28, в виде кольцевой канавки 29 с калиброванными отверстиями 30, которых не менее одного, выходящими на поверхность рабочей фаски 31 седла, под прямым углом к этой фаске и по ее центру для износоустойчивости этой фаски, завихритель смеси выполнен в виде отбойного кольцевого буртика 32 на всасывающем клапане, в виде отбойной кольцевой канавки 33 на головке блока и в виде отбойной кольцевой канавки 34 на днище поршня 35, топливо к смесеобразователю подводится по сверлению 36 в головке блока, накидная гайка 37 подвода топлива к головке, направляющая втулка 38 всасывающего клапана, воздушный канал 39 от всасывающего коллектора, электромагнитный клапан 40, работающий как запорное устройство.

Система питания дизельного двигателя работает следующим образом.

Для запуска двигателя 4 поворачивают эксцентриковый включатель 12 редуктора-акселератора 10, включают электромагнитный клапан 40, включают стартер, который проворачивает вал двигателя 4, подкачивающая помпа 7 забирает дизтопливо из топливного бака 1 и подает его основную часть в магистральный топливопровод 8, где редукционным клапаном 9 поддерживается заданное рабочее давление, например, на уровне двух килограмм, а другая меньшая часть топлива в виде запальной дозы топливным насосом 2 высокого давления, через форсунку 5 подается в цилиндр 3 двигателя 4 в конце такта сжатия, где и происходит воспламенение уже приготовленной следующим образом смеси. Редуктор- акселератор 10 высокого давления за счет давления эксцентрикового включателя 12 редуцирует топливо, достаточное для работы двигателя 4 на малых оборотах или вместе с тем от нажатия на педаль 11 редуцирует топливо, достаточное для обогащения смеси при пуске двигателя 4 и для работы его в режимах нагрузки, которое поступает во входной канал 21 клапана холостого хода 13, откуда топливо через отрегулированное иглой 14 сечение канала 15 холостого хода проходит в выходной канал 24 клапана холостого хода 13, и к этому же топливо, редуцируемое от нажатия на педаль 11 с большим давлением и в больших объемах поступает во входной канал 21 и через входное отверстие 22, преодолевая сопротивление диафрагмы 16 (приподнимая ее) и ее пружину 17 через выходное отверстие 25 поступает в выходной канал 24, воздух при этом под крышкой 18 компенсируется через отверстие 19, откуда идет на смесеобразователь, в канал 36 в головке 6, откуда поступает в кольцевую канавку 29 и в калиброванные для максимальной цикловой подачи топлива отверстия 30 в седле 27 всасывающего клапана 28.

При такте всасывания поршень 35 идет к нижней мертвой точке, всасывающий клапан 28 открывается и открывает проход топливу из калиброванных отверстий 30, которое с большой скоростью под прямым углом бьет, в фаску 31 всасывающего клапана 28 и разбивается на мельчайшие капельки, и испаряется, отнимая тепло от деталей смесеобразователя, воздух, засасываемый при этом по каналу 39, под прямым углом к струйке топлива, с большой скоростью подхватывает капельки этого топлива и, смешиваясь с ним, ударяется об отбойный кольцевой буртик 32 на всасывающем клапане 28 и направляется им на кольцевую отбойную канавку 33 на головке 6, которая в свою очередь с завихрением направляет смесь на отбойную кольцевую канавку 34 на днище поршня 35, и при такте сжатия всасывающий клапан 28 закрывается, а приготовленная смесь высокого качества сжимается до температуры, готовой к вспышке, в этот момент топливным насосом 2 высокого давления, через форсунку 5 подается фиксированная, тонко распыленная запальная доза топлива, происходит вспышка и рабочий ход поршня 35, циклы повторяются. При этом величина подачи фиксированной запальной дозы топлива составляет всего семь процентов от максимальной цикловой его подачи на всех режимах работы двигателя 4, а остальные девяносто три процента от цикловой его подачи производятся через дозирование и смесеобразователь, тоже на всех режимах работы двигателя 4, что существенно улучшает дозирование топлива и смесеобразование, а следовательно, и все характеристики двигателя 4.

Для остановки двигателя 4 выключают электромагнитный клапан 40, который перекрывает топливо, раньше отпустив педаль 11 редуктора-акселератора 10, и двигатель 4 остановится, для длительной его остановки дополнительно отключают эксцентриковый включатель 12.

Система питания дизельного двигателя, содержащая впускную, выпускную системы, топливный насос высокого давления для подачи запальной дозы топлива, форсунку, отличающаяся тем, что топливный насос высокого давления выполнен для подачи фиксированной запальной дозы дизельного топлива, а дозатор со смесеобразователем выполнены для подачи другой его части, до полной цикловой его дозы, на магистральном топливопроводе в виде последовательно подключенных редукционного клапана, редуктора-акселератора высокого давления с педалью управления им и с эксцентриковым включателем его для работы двигателя на холостых оборотах, клапана холостого хода двигателя, выполненного с регулируемым по сечению иглой каналом холостого хода и с рабочей диафрагмой работы двигателя на режимах нагрузки, которая поджимается пружиной электромагнитного клапана, работающего как запорное устройство, смесеобразователя, выполненного в седле впускного клапана двигателя в виде кольцевой канавки с калиброванными отверстиями, которых не менее одного, выходящими на поверхность рабочей фаски седла, под прямым углом к этой фаске и по ее центру, завихритель смеси выполнен в виде отбойного кольцевого буртика на всасывающем клапане, в виде отбойной кольцевой канавки на головке блока и в виде отбойной кольцевой канавки на днище поршня.

Почему дизельные двигатели мощнее бензиновых

Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Рудольфом Дизелем в 1897 году. Устройство дизельного двигателя тех лет позволяло использовать в качестве топлива нефть, рапсовое масло, и твердые виды горючих веществ. Например, каменноугольную пыль.

Принцип работы дизельного двигателя современности не изменился. Однако моторы стали более технологичными и требовательными к качеству топлива. Сегодня в дизелях используется только высококачественное ДТ.

Моторы дизельного типа отличаются топливной экономичностью и хорошей тягой при низких оборотах коленвала, поэтому получили широкое распространение на грузовых автомобилях, кораблях и поездах.

С момента решения проблемы высоких скоростей (старые дизели при частом использовании на высоких скоростях быстро выходили из строя) рассматриваемые моторы стали часто устанавливаться на легковые авто. Дизели, предназначенные для скоростной езды, получили систему турбонаддува.

Принцип работы двигателя Дизеля

Принцип действия мотора дизельного типа отличается от бензиновых моторов. Здесь отсутствуют свечи зажигания, а топливо подается в цилиндры отдельно от воздуха.

Цикл работы такого силового агрегата можно представить в следующем виде:

• в камеру сгорания дизеля подается порция воздуха;
• поршень поднимается, сжимая воздух;
• от сжатия воздух нагревается до температуры около 800˚C;
• в цилиндр впрыскивается топливо;
• ДТ воспламеняется, что приводит к опусканию поршня и выполнению рабочего хода;
• продукты горения удаляются с помощью продувки через выпускные окна.

От того, как работает дизельный двигатель, зависит его экономичность. В исправном агрегате используется бедная смесь, что позволяет сэкономить количество топлива в баке.

Устройство системы дизельного двигателя

Устройство дизельного двигателя

• цилиндро-поршневая группа (цилиндры, поршни, шатуны);
• топливные форсунки;
• впускные и выпускные клапана;
• турбина;
• интеркулер.

Современный дизельный двигатель в разрезе

Как устроен дизельный двигатель

Основным отличием конструкции дизеля от бензиновых моторов является наличие топливного насоса высокого давления, дизельных форсунок и отсутствие свечей зажигания.

Общее устройство этих двух разновидностей силового агрегата не различается. И в том, и в другом имеются коленчатый вал, шатуны, поршни. При этом у дизельного мотора все элементы усилены, так как нагрузки на них более высокие.

На заметку: некоторые движки дизельного типа имеют свечи накаливания, которые ошибочно принимаются автолюбителями за аналог свечей зажигания. На самом деле, это не так. Свечи накаливания используются для нагрева воздуха в цилиндрах в мороз.

При этом дизель легче заводится. Свечи зажигания в бензиновых моторах применяются для воспламенения топливовоздушной смеси в процессе работы двигателя.

Систему впрыска на дизелях делают прямой, когда топливо поступает непосредственно в камеру, или непрямой, когда воспламенение происходит в предкамере (вихревая камера, фор-камера). Это небольшая полость над камерой сгорания, с одним или несколькими отверстиями, через которые туда поступает воздух.

Такая система способствует лучшему смесеобразованию, равномерному нарастанию давления в цилиндрах. Зачастую именно в вихревых камерах применяются калильные свечи, призванные облегчить холодный пуск. При повороте замка зажигания, автоматически запускается процесс нагрева свечей.

Главные элементы топливной системы

• насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД);
• топливный фильтр;
• форсунки.

Насос осуществляет подачу топлива в форсунки в количестве, которое зависит от оборотов, положения регуляторного рычага и показателей давления турбонаддува.

В современных дизелях применяются две системы топливных насосов – рядные (плунжерные) или распределительные. Подробно о насосах здесь.

Несколько другие насосы применяются в современной системе впрыска Common Rail, их называют магистральные.

В системе Common Rail ТНВД закачивает топливо в рампу, где поддерживается давление во всех каналах до форсунок.

Специальные форсунки же управляются электроникой и в нужный момент открываются для впрыска топлива в камеру сгорания. Про эту систему вы можете прочитать здесь.

Топливный фильтр

Фильтр устанавливается исходя из модели движка. Его функция – выделение и удаление воды из солярки и излишнего воздуха из системы.

Форсунки

Для подачи топливной смеси в камеры сгорания применяют два типа форсунок – с многодырчатыми и шрифтовыми распределителями.

Распределителем форсунок определяется форма факела, необходимая для более эффективного процесса воспламенения.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Как и любой другой тип силового агрегата, дизельный мотор имеет положительные и отрицательные черты. К «плюсам» современного дизеля относят:

• экономичность;
• хорошую тягу в широком диапазоне оборотов;
• больший, чем у бензинового аналога, ресурс;
• меньшее количество вредных выбросов.

Дизель не лишен и недостатков:

• моторы, не оснащенные свечами накаливания, плохо заводятся в мороз;
• дизель дороже и сложнее в обслуживании;
• высокие требования к качеству и своевременности обслуживания;
• высокие требования к качеству расходных материалов;
• большая, чем у бензиновых движков, шумность работы.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

Принцип работы турбины на дизельном двигателе практически не отличается от такового на бензиновых моторах. Суть заключается в нагнетании в цилиндры дополнительного воздуха, что закономерно увеличивает количество поступающего топлива. За счет этого отмечается серьезный прирост мощности мотора.

Устройство турбины дизельного двигателя также не имеет существенных отличий от бензинового аналога. Устройство состоит из двух крыльчаток, жестко связанных между собой, и корпуса, внешне напоминающего улитку. На корпусе турбокомпрессоров имеется 2 входных и 2 выходных отверстия. Одна часть механизма встраивается в выпускной коллектор, вторая во впускной.

Схема работы проста: газы, выходящие из работающего мотора, раскручивают первую крыльчатку, которая вращает вторую. Вторая крыльчатка, вмонтированная во впускной коллектор, нагнетает атмосферный воздух в цилиндры. Увеличение подачи воздуха приводит к увеличению подачи топлива и росту мощности. Это позволяет мотору быстрее набирать скорость даже на низких оборотах.

ТУРБОДИЗЕЛЬ

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув.

Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность.

Турбояма

В процессе работы турбина может совершать до 200 тысяч оборотов в минуту. Раскрутить ее до необходимой скорости вращения моментально невозможно. Это приводит к появлению т.н. турбоямы, когда с момента нажатия на педаль газа до начала интенсивного разгона проходит некоторое время (1-2 секунды).

Проблема решается доработкой турбинного механизма и установкой нескольких крыльчаток разного размера. При этом маленькие крыльчатки раскручиваются моментально, после чего их догоняют элементы большого размера. Такой подход позволяет практически полностью ликвидировать турбояму.

Также производятся турбины с изменяемой геометрией, VNT (Variable Nozzle Turbine), призванные решать те же проблемы. В настоящий момент существует большое количество модификаций подобного типа турбин. Коррекция геометрии успешно справляется и с обратной ситуацией, когда оборотов и воздуха становится слишком много и необходимо притормозить обороты крыльчатки.

Интеркуллер

Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.

После всасывания воздуха он проходит через радиатор, и в охлажденном состоянии попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой можно подробно ознакомиться со схемой работы интеркуллера.

За турбиной современного автомобиля необходимо должным образом ухаживать. Механизм крайне чувствителен к качеству моторного масла и перегреву. Поэтому смазочный материал рекомендуется менять не реже, чем через 5-7 тысяч километров пробега.

Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

На заметку: оптимальным решением проблемы перегрева турбины на дизельных моторах является установка турботаймера. Устройство оставляет двигатель запущенным на протяжении необходимого времени после выключения зажигания. После окончания необходимого периода электроника сама выключает силовой агрегат.

Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.

Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

Что еще стоит почитать

Система питания дизельного двигателя

Топливно воздушная смесь

Впускной коллектор с изменяемой геометрией

Принцип работы двигателя автомобиля

Принцип работы инжектора

Дизельный двигатель: устройство системы питания

Система питания современного дизельного ДВС представляет собой целый комплекс устройств. Основной задачей становится не просто подача топлива к инжекторным форсункам, а еще и подача горючего под высоким давлением. Давление необходимо для высокоточного дозированного впрыска в камеру сгорания цилиндра. Система питания дизеля выполняет следующие важнейшие функции:

• дозирование строго определенного количество топлива с учетом нагрузки на двигатель в том или ином режиме его работы;
• эффективный впрыск топлива в заданный промежуток времени с определенной интенсивностью;
• распыление и максимально равномерное распределение горючего по объему камеры сгорания в цилиндрах дизельного ДВС;
• предварительная фильтрация топлива перед подачей горючего в насосы системы питания и инжекторные форсунки;

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливного насоса высокого давления. Из этой статьи вы узнаете о принципах работы ТНВД, его роли в системе топливоподачи дизельного двигателя и особенностях эксплуатации устройства.

Особенности дизельного топлива

Большинство требований к системе питания дизельного мотора выдвигается с учетом того, что дизельное топливо имеет ряд специфических особенностей. Горючее такого рода представляет собой смесь керосиновых и газойлевых соляровых фракций. Дизельное топливо получают после того, как из нефти реализуется отгон бензина.

Дизельное топливо обладает целым рядом свойств, главным из которых принято считать показатель самовоспламеняемости, который оценивается цетановым числом. Представленные в продаже виды дизельного топлива имеют цетановое число на отметке 45–50. Для современных дизельных агрегатов наилучшим топливом является горючее с большим показателем цетанового числа.

Система питания дизельного ДВС обеспечивает подачу хорошо очищенного дизельного топлива к цилиндрам, ТНВД сжимает горючее до высокого давления, а форсунка подает его в распыленном на мельчайшие частицы виде в камеру сгорания. Распыленное дизельное топливо смешивает с горячим (700–900 °С) воздухом, который нагревается до такой температуры от высокого сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) и самовоспламеняется.

Обратите внимание, рабочая смесь в дизельном моторе не поджигается отдельным устройством, а воспламеняется самостоятельно от контакта с разогретым воздухом под давлением. Эта особенность сильно отличает дизельный ДВС от бензиновых аналогов.

Дизельное топливо имеет еще и более высокую плотность сравнительно с бензином, а также обладает лучшей смазывающей способностью. Не менее важной характеристикой выступает вязкость, температура застывания и чистота дизельного топлива. Температура застывания позволяет делить топливо на три базовых сорта горючего: летнее дизельное топливо, зимний дизель и арктическое дизельное топливо.

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.

Система питания турбодизеля

Система турбонаддува активно применяется для эффективного повышения мощности как бензинового, так и дизельного двигателя без увеличения рабочего объема камеры сгорания в конструкции силового агрегата. Топливоподводящая система в турбированных ДВС остается практически без изменений, зато схема и способ подачи воздуха в турбомоторах существенно меняется по сравнению с атмосферными агрегатами.

Наддув в дизельном двигателе реализован путем использования турбокомпрессора. Турбина в дизельном моторе использует энергию отработавших газов. Воздух в турбокомпрессоре сжимается, далее охлаждается и нагнетается в камеру сгорания дизельного ДВС под давлением на отметке от 0,15 до 0,2 МПа.

Величина давления позволяет разделить системы турбонаддува на:

• решения с низким наддувом, когда давление не превышает 0,15 МПа;
• турбокомпрессор среднего наддува означает, что давление нагнетаемого в цилиндры воздуха соответствует показателю 0,2 МПа;
• высокий наддув подразумевает давление свыше 0,2 МПа;

Основной задачей системы турбонаддува является подача порции воздуха в цилиндры мотора на дизеле или бензине под давлением. Дизельный агрегат с системой турбонаддува называется турбодизельным двигателем.

Использование турбокомпрессора для ДВС улучшает наполнение цилиндров двигателя воздухом. Автоматически происходит повышение эффективности сгорания порции впрыскиваемого топлива. Турбонаддув позволяет увеличить мощность силового агрегата на 30% и более.

Негативными последствиями в результате использования турбонаддува, особенно с высокими показателями давления нагнетаемого воздуха, является увеличение общей температуры в камере сгорания в результате интенсивного горения топлива, а также значительно возрастающие механические нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и газораспределительного механизма (ГРМ) по сравнению с атмосферными силовыми установками.

Подсос воздуха в топливную систему дизельного…

Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы. Читать далее

Принцип работы топливного насоса высокого давления

Конструкция дизельного топливного насоса высокого давления, потенциальные неисправности, схема и принцип работы на примере устройства системы топливоподачи. Читать далее

Устройство форсунки дизельного двигателя

Виды дизельных форсунок в разных системах подачи топлива под высоким давлением. Принцип работы, способы управления форсунками, конструктивные особенности. Читать далее

Диагностика дизельных двигателей: топливная система…

Распространенные неисправности дизельного двигателя и диагностика агрегатов данного типа. Проверка топливной системы дизельного мотора, полезные советы. Читать далее

CRDi двигатель: что это такое, плюсы и минусы

Линейка дизельных двигателей CRDi Hyundai/KIA: сильные и слабые стороны моторов данного типа, особенности эксплуатации, ремонта и обслуживания. Читать далее

Топливный насос высокого давления

Назначение топливного насоса высокого давления в системе топливного впрыска дизельного двигателя. Виды ТНВД, конструктивные особенности насосов. Читать далее