Система питания дизельного двигателя

Система питания современного двигателя внутреннего сгорания — это совокупность электронных и механических узлов, функция которых заключается не только в стабильной подаче топлива к форсункам, но и делать это под давлением. Если топливо нагнетается под определенным давлением, то оно распыляется и не капает в одну точку, поэтому называется дозированный многоточечный впрыск в рабочие камеры сгорания цилиндров.

Особенности дизельного ДВС

По составу дизельное топливо сильно отличается от всех марок бензина. В диз топливе содержится керосин и газойлевые соляровые фракции. При получении солярки, из нефти сначала отделяют бензин.

Качество бензина зависит от октанового числа, а солярка зависит от значения цетаного числа. На автозаправочных станция сегодня продают дизельное топливо в ценатом от 45 до 50. Для новых дизельных двигателей требуется солярка с высоким цетаном.

Краткий рабочий цикл топливной системы дизельного агрегата:

1. Топливо очищается от примесей.
2. Попадает в топливный насос высокого давления.
3. ТНВД сжимает топливо и оно под давлением проходит через микроотверстие в форсунке и распыляется на мелкие частички.
4. При движении поршня вниз, открывается всасывающий клапан и воздух поступает в камеру цилиндра и моментально нагревается от сжатия (давление сжатия от 3 до 5 Мпа) при движении поршня вверх.
5. Распыленное топливо смешивается с горячим воздухом, это от 700 до 900 градусов, и самовозгорается.

Кто не знает, основное отличие дизельного двигателя от бензинового не только в топливе, но в система поджига топлива. Если бензин поджигается за счет образования искры свечи, то солярка поджигается от сильного сжатия и высокой температуры.

Классификация дизельного топлива по температуре застывания:

1. летнее дизельного горючее;
2. зимнее;
3. арктическое.

Так же, эти сорта солярки немного отличаются по цвету. Опытные шофера определяют по цвету. Вязкость и плотность дизель топлива намного больше, чем у бензина. Также, солярка обладает смазывающим эффектом, поэтому оно не является обезжиривающей жидкостью, как бензин.

Работа системы питания дизельного ДВС

Функции системы питания дизеля следующие:

• в зависимости от нагрузки на двигатель и режима работы ДВС нагнетать солярку в строго определенном количестве;
• распылять топливо в заданный промежуток времени с нужным давлением;
• максимально распылять диз топливо по всей рабочей камере сгорания цилиндра;
• до того, как топливо поступит в ТНВД и форсунки, топливо проходит фильтрацию.

Устройство системы питания дизеля

Из чего состоит топливная дизельная система:

1. Топливный бак.
2. Фильтр грубой очистки топлива (ГОТ).
3. Фильтр тонкой очистки топлива (ТОТ).
4. Насос для подкачивания дизтоплива.
5. Топливный насос высокого давления (ТНВД).
6. Инжекторные форсунки.
7. Магистраль высокого давления.
8. Трубопровод низкого давления.
9. Фильтр очистки воздуха.

Эти элементы есть во всех модификациях дизельных агрегатов. Некоторые моторы оснащаются доп элементами: электрический насос, фильтры сажевые, глушители и т.д.

Система питания дизельного двигателя состоит из двух основных частей:

• дизельное устройство для подачи топлива;
• дизельное устройство для подачи воздуха.

Устройство для подачи топлива может быть в едином корпусе, а может быть раздельным. Современное устройство выполнено в раздельном типе, то есть насос ТНВД и форсунки расположены в разных корпусах. Солярка нагнетается по магистралям низкого, затем высокого давления. Все, что до ТНВД, это трубопроводы низкого давления. После ТНВД начинается сжатие топлива.

Система питания дизельного ДВС оснащается двумя насосами:

• насос высокого давления;
• насос для подкачки топлива.

Насос для подкачки начинает качать топливо из бака, прогоняет его через фильтры грубой и тонкой очистки и поставляет его в топливный насос высокого давления.

Насос ТНВД подает топливо под давлением в инжекторные форсунки в порядке, характерном для данного дизельного мотора. В устройстве ТНВД есть много одинаковых секций.

Нераздельная система подачи топлива

Система питания дизельного двигателя нераздельного типа, то есть ТНВД и форсунки расположены в одном корпусе, устанавливается в двухтактные дизельные моторы. Устройство, в котором есть и насос ТНВД и форсунка называется насос-форсункой.

Такие двигатели с нераздельной подачей топлива не распространились массово. Они часто ломаются. Хотя конструкция и проще, отсутствует магистраль высокого давления. Моторы работают с высоким уровнем шума.

Раздельная система подачи топлива

В таких двигателях форсунки устанавливают в головке блока цилиндров. Форсунки должны качественно распылять топливо по рабочим камерам сгорания цилиндров, поэтому частой проблемой плохой работы дизеля является засорение форсунок.

Насос подкачки топлива нагнетает много жидкости в ТНВД, насос высокого давления берет нужный ему объем, а остальное оттекает по дренажным линиям обратно в топливный бак.

Классификация дизельных форсунок по конструкции:

1. закрытая форсунка, то есть сопло у нее закрывается специальное запорной иглой;
2. открытая форсунка.

В четырех тактных двигателях устанавливаются форсунки закрытого вида. Внутреннее пространство форсунки сообщается с камерой сгорания только во время подачи топлива.

Главный элемент форсунок — это распылитель. Распылитель может иметь только одно отверстие или несколько. Впрыск топлива через эти отверстия создают факел в цилиндре. От пропускной способности, количества отверстий зависит форма и расположение факела.

Схема питания турбодизеля

Чтобы увеличить мощность дизельного аппарата, устанавливают турбину. Конструкция топливной системы дизельного двигателя не изменяется, если мотор с турбонаддувом. Меняется схема и вариант подачи топлива в мотор от схемы атмосферного двигателя.

Турбированный двигатель получается путем установки турбокомпрессора. В дизельном моторе турбина работает на отработавших газах. Сначала турбокомпрессор сжимает воздух, охлаждает его и подает в рабочую камеру сгорания цилиндров дизельного силового агрегата. Воздух нагнетается под давлением 0,15-0,2 МПа (Мега Паскаль).

Классификация турбонаддува по давлению:

• до 0,15 Мпа;
• 0,2 МПа — турбокомпрессор средней мощности;
• > 0,2 МПа.

Как в бензиновых, так и дизельных двигатель турбина служит для дополнительной подачи воздуха в камеры сгорания. Чем больше воздуха, тем больше и качественнее догорает топливо. Мощность двигателя с турбиной увеличивается на 30%.

Минус турбированных моторов в том, что такие агрегаты работают в более трудных условиях: повышается температура; детали, особенно цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), кривошипно-шатунного механизма (КШМ), газораспределительного механизма (ГРМ) испытывают больше давления и, саму турбину обычно надо менять через 100 000 км пробега.

Видео

В этом видео подробно рассказывается о системе подачи топлива в дизель мотор.

Топливная система дизельных двигателей.

Система питания двигателя КАМАЗ.

Конструктивные особенности системы питания дизельного двигателя.

Дизели — двигатели с внутренним смесеобразованием. В цилиндры дизеля воздух и топливо подаются раздельно и, смешиваясь в них с отработавшими газами, образуют рабочую смесь. При этом процесс смесеобразования совершается за очень малое время (порядка 0,001 с). Система питания дизеля состоит из трех следующих систем: питания топливом, питания воздухом и выпуска отработавших газов.

Конструкция и работа системы питания дизеля топливом. Система питания топливом служит для очистки топлива и равномерного его распределения дозированными порциями в цилиндры двигателя. В эту систему входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, форсунки и топливопроводы.

Топливоподкачивающий насос 7 (рис. 2.51) засасывает топливо из бака 2 через фильтры грубой 4 и тонкой 8 очистки и направляет его к насосу 5 высокого давления. В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя насос высокого давления подает топливо к форсункам 11, которые распыляют и впрыскивают топливо в цилиндры 12 двигателя.

Рис. 2.51. Схема системы питания дизеля топливом: 1 — топливоприемник; 2 — бак; 3, 9,10 — топливопроводы; 4, 8 — фильтры; 5, 7 — насосы; 6 — рукоятка;

11 — форсунка; 12 — цилиндр

Топливоподкачивающий насос 7 подает к насосу высокого давления топлива больше, чем необходимо для работы двигателя. Избыточное топливо отводится по топливопроводу 3 обратно в топливный бак. По топливопроводу 10 в бак отводится топливо, просочившееся из форсунок. Топливный насос высокого давления служит для подачи через форсунки в цилиндры двигателя под большим давлением (20. 50 МПа) требуемых порций топлива в определенные моменты времени.

Насос состоит из одинаковых по конструкции секций, число которых равно числу цилиндров двигателя. Каждая секция насоса соединена топливопроводом 13 (рис. 2.52) с форсункой 16.

Рис. 2.52. Схема подачи топлива в цилиндр дизеля: 1— эксцентрик; 2 — шестерня; 3 — рейка; 4, 14 — пружины; 5 — гильза; 6 — плунжер; 7 — проточка; 8, 10 — отверстия; 9 — паз; 11 — кромка; 12 — клапан; 13 — топливопровод;

15 — игла; 16— форсунка; 17 — полость; 18 — сопло.

На плунжере имеются вертикальный паз 9, скошенная кромка 11 и кольцевая проточка 7. Шестерня 2, закрепленная на плунжере, находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3, перемещением которой поворачивается плунжер в гильзе. Пружина 4 прижимает плунжер к эксцентрику 7 кулачкового вала насоса, который приводится во вращение от коленчатого вала. В гильзе имеются впускное 8 и выпускное 10 отверстия, а в верхней ее части установлен нагнетательный клапан 12. Пружина 14 прижимает иглу 15 форсунки к соплу 18 и закрывает полость 17, которая заполнена топливом.

При нижнем положении плунжера 6 отверстия 8 и 10 открыты и через них над плунжером циркулирует топливо. Нагнетательный клапан 12 в этом случае закрыт и в полости 17 форсунки поддерживается избыточное давление топлива. При движении плунжера вверх при вращении кулачка перекрывается выпускное отверстие 10, а затем впускное отверстие 8.

Под давлением топлива открывается клапан 12 и в полости 17 форсунки создается высокое давление. При этом игла 15 форсунки преодолевает сопротивление пружины 14, поднимается вверх и через открывшееся сопло 18 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.

Впрыск топлива заканчивается, когда кромка 11 открывает выпускное отверстие 10. При этом давление топлива уменьшается, игла 15 опускается вниз и закрывает сопло 18. Одновременно закрывается клапан 12 и в полости 17 форсунки топливо остается под избыточным давлением. Поворотом плунжера 6 в гильзе 5 изменяют конец подачи топлива и его количество, впрыскиваемое за один ход плунжера. Подача топлива прекращается при совмещении вертикального паза 9 с выпускным отверстием 10, и двигатель останавливается.

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

Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск. На взаимное положение ведущих и ведомых частей муфты оказывают влияние грузы 2 (рис. 2.53), находящиеся в корпусе 1. Грузы установлены на осях 3 и поджимаются пружинами 4, которые упираются в проставки 5.

При работе двигателя и увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил преодолевают сопротивление пружин и расходятся, поворачивая при этом кулачковый вал насоса высокого давления по ходу его вращения. В результате этого увеличивается угол а опережения впрыска топлива, и топливо поступает в цилиндры раньше.

Рис. 2.53. Муфта опережения впрыска топлива: 1 — корпус; 2 — груз; 3 — ось;

4 — пружина; 5— проставка

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы сходятся под действием пружин и поворачивают кулачковый вал насоса в сторону, противоположную его вращению, что уменьшает угол опережения впрыска топлива.

Всережимный регулятор служит для автоматического поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке двигателя. Регулятор также устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу и ограничивает максимальную частоту вращения. Регулятор приводится в действие от кулачкового вала топливного насоса высокого давления.

Педаль 6 (рис. 2.54) подачи топлива соединена с рычагом 2 управления рейкой 1 насоса высокого давления через растянутую пружину 3, действующую на рычаг с усилием Рпр.

Рис. 2.54. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала: 1— рейка; 2 — рычаг; 3 — пружина; 4, 5 — упоры; 6 — педаль; 7 —подпятник; 8 — груз;

При работе двигателя на рычаг 2 через подпятник 7 передается сила Qгр от вращающихся грузов, шарнирно закрепленных на валу 9, который соединен с кулачковым валом насоса высокого давления. Если двигатель работает с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали 6, то сила Qгр грузов 8уравновешивается усилием Рпр пружины 3.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора расходятся. Они преодолеют сопротивление пружины и переместят рейку 1. При этом подача топлива уменьшится и частота вращения не будет возрастать. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы будут сходиться, рейка 1 усилием Рпр пружины переместится в обратном направлении и подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до значения, заданного положением педали 6. Минимальная частота при работе на холостом ходу и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются соответственно регулируемыми упорами 5 и 4

Топливоподкачивающий насос служит для создания требуемого давления топлива и подачи его в необходимом количестве к насосу высокого давления. Насос — поршневого типа и приводится в действие от кулачкового вала насоса высокого давления. В корпусе насоса находится поршень 1 (рис. 2.55), который прижат к штоку 7 пружиной 5.

Шток через ролик опирается на эксцентрик 8 кулачкового вала. В корпусе насоса имеются впускной 4 и нагнетательный 9 клапаны. Когда под действием пружины 5 поршень перемещается к эксцентрику, топливо из полости Б вытесняется в фильтр тонкой очистки и насос высокого давления. Одновременно увеличивающаяся полость А заполняется топливом, которое поступает из топливного бака через фильтр грубой очистки и впускной клапан 4. При движении поршня в противоположном направлении под действием эксцентрика 8 топливо из полости А через нагнетательный клапан 9 поступает в полость Б. При неработающем двигателе топливо в насос высокого давления подкачивают поршнем 2 ручного насоса при помощи рукоятки.

Форсунки служат для впрыскивания под определенным давлением и распыления топлива в цилиндрах двигателя. Форсунки устанавливают и закрепляют в головке цилиндров. Корпус 4 (рис. 2.56) и распылитель 1 форсунки соединены гайкой 2. Внутри распылителя находится игла 9, закрывающая его сопловые отверстия. На иглу через штангу 3 действует нажимная пружина 8, затяжку которой регулируют шайбами 7.

Рис. 2.56. Форсунка: 1— распылитель; 2 — гайка; 3 — штанга; 4 — кор­пус;

5 — уплотнительное кольцо; 6— фильтр; 7 — шайбы; 8 — пружина; 9 — игла

Топливо подается к форсунке через сетчатый фильтр 6 и поступает в полость иглы 9. Под давлением топлива игла, пре­одолевая усилие пружины 8, перемещается вверх, открывает сопловые отверстия распылителя и через них топливо впрыс­кивается в цилиндр двигателя.