ТНВД дизельного двигателя — устройство, принцип работы и ремонт

Подавляющее большинство современных автомобильных двигателей являются бензиновыми или дизельными. В первых рабочий цикл осуществляется при помощи воспламенения топливной смеси электрической искрой. Дизельный двигатель работает за счет сильного сжатия топлива и его последующего горения. Однако для этого необходимо подавать топливо в цилиндры через форсунки под большим давлением. Распределением топлива занимается специальный агрегат – топливный насос высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя.

Содержание

Что такое ТНВД

При помощи этого устройства осуществляется подача топлива в камеры сгорания под давлением. Специальные устройства рассчитывают необходимое количество топлива в зависимости от нагрузки, температуры и оборотов двигателя. Пионером разработок топливных насосов для дизелей была фирма «Бош», которая и сейчас является лидером в этой отрасли мототехники. Аналогом такого насоса на бензиновых моторах является карбюратор либо топливная рампа с форсунками (если двигатель оснащен электронной системой впрыска).

Развитие конструкции насоса

С самого появления дизельных двигателей насос высокого давления выполнял главнейшую функцию, поэтому уже тогда, более ста лет назад, от его действия почти полностью зависела вся работа силового агрегата. Естественно, первые насосы были полностью механическими и оставались такими вплоть до 70х годов 20 века.

Чисто механический насос был сблокирован с двигателем и развивал рабочее давление при работе с ним, таким образом, обратная связь происходила через обороты двигателя, количество топлива при этом рассчитывалась автоматически. Недостатком такой системы было неоптимальное соотношение воздуха и топлива на переходных режимах, а также на холостых оборотах (меньше обороты — ниже давление). Это приводило к более грязному выхлопу и перерасходу топлива.

Многие страны в то время ужесточили нормы по выбросу вредных веществ в выхлопных газах и системы с механической топливоподачей стали постепенно вытесняться электронными блоками управления с обратной связью по нескольким параметрам. Они позволили устранить нестабильную работу на холостом ходу из-за неравномерного сгорания топлива, а также снизили токсичность выхлопа. Естественно, топливные насосы высокого давления не ограничиваются какой-то одной конструкцией, а имеют множество модификаций, в зависимости от предназначения и условий эксплуатации. В настоящее время дизели распространены повсеместно, и при желании можно даже установить дизельный двигатель на ГАЗель и многие другие отечественные автомобили.

Различные виды ТНВД

В настоящее время различают три основных типа ТНВД:

• распределительный
• рядный
• магистральный

Рядный насос

Он называется так потому, что в нем плунжерные пары расположены попарно-параллельно, в два ряда. Каждая пара обслуживает один цилиндр. Плунжер приводится в движение специальным кулачковым валом. Двигаясь вверх или вниз, плунжер открывает или закрывает впускные и выпускные отверстия, при этом открывается и закрывается нагнетательный клапан, который пропускает топливо к определенной форсунке для впрыска в цилиндр.

Для корректировки количества топлива и его согласованием с текущей нагрузкой имеются корректирующие устройства, механические либо электронные. В первом случае это происходит при помощи специальной центробежной муфты на кулачковом валу. Благодаря ей при увеличении оборотов происходит смещение кулачкового вала относительно входного и впрыск топлива происходит раньше и наоборот, при снижении оборотов происходит запаздывание. Электронные системы представлены специальными электромагнитными клапанами. К самому агрегату солярка подается при помощи топливоподкачивающего насоса.

Такие насосы относительно просты и непривередливы к качеству топлива. Самым серьезным их недостатком является громоздкость, поэтому они применяются только на больших грузовиках и тракторах.

Распределительный ТНВД

Такой насос имеет одну или две плунжерную пару, в зависимости от объема двигателя и количества цилиндров.

Как понятно из названия, такое устройство распределяет топливо между цилиндрами. Существуют различные типы таких насосов в зависимости от привода, однако суть их работы одинакова: плунжер, двигаясь возвратно-поступательно (а в некоторых конструкциях – и вращаясь), открывает и закрывает все те же отверстия и нагнетательные клапаны, разводя топливо по цилиндрам к распылителям. Практически все насосы фирмы Bosch имеют именно такую конструкцию, которая устанавливается исключительно на легковые движки.

Достоинством такой конструкции является более равномерная подача топлива, а также компактность и меньший вес. Недостаток распределительных насосов – в их большей сложности и, как следствие, сниженном ресурсе.

Магистральный топливный насос

Такой агрегат применяется в особой системе подачи топлива в дизельных двигателях, где оно перед подачей к форсункам накапливается вначале в специальной рампе. Эти насосы могут иметь от одного до трех плунжеров, которые приводятся в движение кулачковой шайбой или валом.

При движении плунжера внутри втулки он создает разрежение, открывающее впускной клапан и засасывающее топливо в камеру, а при возвратном ходе (поднятии) плунжера давление, наоборот, повышается и открывается выпускной клапан, через который горючее нагнетается в топливную рампу. В таком насосе управление количеством топлива за один рабочий цикл плунжера производится посредством дозирующего электрического топливного клапана, (самый простой аналог – система принудительного холостого хода на карбюраторах).

Насосы такого типа устанавливаются в основном на большие и мощные дизельные двигатели, так как реализуют большое давление, необходимое для достижения большей мощности при невысоких рабочих оборотах.

Из чего состоит насос

На примере распределительного насоса можно рассмотреть его устройство. Он состоит из корпуса, в котором расположены плунжерные пары, обслуживающие несколько форсунок, а также редукционный клапан, дренажный штуцер для слива топлива. Дополнительно на нем установлены элементы подкачивающего устройства, насос низкого давления для подачи горючего к впускным клапанам, устройство для регулировки опережения впрыска, вспомогательные приводы.

Возможные неисправности

Как уже стало понятно, топливный насос на дизелях – одно из самых сложных и ответственных устройств двигателя. Плунжерная пара, являющаяся, по сути, сердцем агрегата, является высокоточной деталью, при малейшем износе которой сразу появляются признаки некачественной работы – повышенный шум, перерасход топлива, вибрации и неустойчивая работа на всех режимах. Самой главной и основной причиной износа является некачественное топливо.

Сама по себе солярка уже является продуктом первичной перегонки нефти, поэтому по определению по своим качествам хуже любого бензина, однако к ее очистке предъявляются очень высокие требования, но, к сожалению, не всегда и не везде. Поэтому именно грязь и тяжелые частицы в топливе, а также вода являются самой частой причиной выхода ТНВД из строя. Еще одной причиной неисправностей может быть старое масло для дизельного двигателя. К сожалению, сложность современных насосов такова, что отремонтировать его самостоятельно почти невозможно.

Ремонт ТНВД

Любому ремонту https://diesel-remont78.ru/renault/service-renault предшествует диагностика ТНВД. Ее лучше всего проводить в техцентрах, специализирующихся именно на ремонте топливного насоса высокого давления дизельного двигателя. Однако некоторые элементы диагностирования неисправностей можно провести своими руками. Вообще, следует учесть, что, вследствие более сложного устройства системы питания, на дизельном двигателе может быть больше причин неправильной работы мотора. Плавающие обороты в процессе прогрева мотора почти всегда указывают на износ плунжерной пары. Износ насосфорсунок на грузовиках также может вызвать перерасход топлива и черный выхлоп. Еще одной причиной неустойчивой работы двигателя может быть неисправность или износ электронасоса, а также перегрев двигателя вследствие недостаточной производительности водяной помпы в системе охлаждения.

Таким образом, ремонт ТНВД крайне желательно проводить на станциях техобслуживания, а диагностику, обслуживание и замену изношенных деталей при наличии необходимых знаний и опыта можно провести и самостоятельно.

Магистраль высокого давления дизельного двигателя

ТНВД дизельного двигателя- Устройство и принцип работы

В конструкцию дизельного двигателя входит сложнейшее устройство – топливный насос (Injection pump), поставляющий топливную жидкость под высоким давлением. В отличие от ДВС, работающих на бензине, дизельный мотор функционирует по иному принципу. Коленчатый вал вращается за счет самовозгорания дизельного топлива в цилиндрах. Топливо под сверхвысоким давлением впрыскивается в камеры через мельчайшие отверстия специальных распыляющих форсунок. ТНВД дизельного двигателя обеспечивает поступление дизтоплива под большим напором.

Как работает ТНВД дизельного двигателя

Благодаря использованию фирменной впрыскивающего оборудования Common Rail, солярка под давлением поступает в заданный момент на распыляющие устройства – форсунки. Управление процессом осуществляется автоматикой. Основная работа ТНВД дизельного двигателя сводится исключительно к созданию сверхвысокого давления дизтоплива. Полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах двигателя обеспечивает получение максимальной мощности дизеля, который работает на солярке.

Основное требование к ТНВД – подача дизтоплива под силой давления, равной не меньше 150 мегапаскалей (Мпа). Материалом изготовления корпусной детали насоса является высококачественный алюминиевый сплав АЛ9. В топливном насосе используется, так называемая, плунжерная пара – комплект деталей, состоящий из небольшого цилиндрика малого диаметра и соответствующего стерженька. Материал изготовления этих элементов – сталь повышенной прочности марки 25Х5МА. С целью обеспечения максимальной эффективности дизельного двигателя, при изготовлении данных деталей соблюдается требование по сверхвысокой точности.

Объем подаваемого топлива и время его поступления в камеру сгорания задаются частотой вращения коленвала. Когда водитель нажимает на газ, увеличивая нагрузку, в двигатель подается расчетная порция солярки, достаточная для бесперебойного функционирования мотора. От исправности топливного насоса высокого давления зависит эффективность силового агрегата, а значит, в обязанность автовладельца входит своевременное техобслуживание и регулярный анализ состояния и возможных отказов всех его элементов, включая ТНВД.

Виды насосов высокого давления

В зависимости от возраста и особенностей конструкций дизельных моторов, в них используются насосы ТНВД различных модификаций, которые, соответственно, тоже разделены на отдельные категории.

Виды ТНВД дизельного двигателя:

• Топливные насосы рядного типа.
• Распределительного.
• Магистральные насосы.

Интересно: Американская компания Cummins известна среди автомобилестроителей, как производитель высококачественных дизельных моторов для мощных и крупных транспортных средств (автобусы, внедорожники), а также для военной техники (тягачи, броневики, самоходные суда и пр.). Насосы высокого давления Камминз также входят в ассортимент выпускаемой продукции концерна.

Источник

Магистраль высокого давления дизельного двигателя

К приборам питания магистрали высокого давления двигателей ЯМЗ относятся топливный насос высокого давления, форсунки и топливопроводы.

Топливный насос высокого давления подает в каждый цилиндр двигателя строго дозированные порции топлива в соответствии с порядком работы и заданным режимом.

Топливный насос дизельного двигателя ЯМЗ-238 установлен между рядами цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала через автоматическую муфту опережения впрыска. Управление работой насоса осуществляется вручную с места водителя и автоматически корректируется всережим-ным регулятором частоты вращения коленчатого вала в зависимости от нагрузки двигателя. Регулятор встроен в конструкцию насоса и связан с приводом управления им.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Основными частями насоса высокого давления являются корпус, кулачковый вал и нагнетательные секции, число которых равно числу цилиндров двигателя. Основными деталями каждой нагнетательной секции являются плунжер и гильза.

Нагнетательные секции размещены в гнездах верхней части корпуса, насоса, и их гильзы крепятся стопорными болтами. Топливо к гильзам подводится и отводится через продольные каналы, просверленные по всей длине корпуса насоса.

Сбоку от нагнетательных секций в продольном сверлении корпуса размешена зубчатая рейка, зацепленная с зубчатыми секторами каждого плунжера. Ход рейки ограничивается ограничителем. Свободный конец рейки, выходящий из корпуса насоса, соединен серьгой с регулятором частоты вращения коленчатого вала, который управляет количеством подачи топлива.

В нижней перегородке корпуса имеются гнезда для установки роликовых толкателей. От проворачивания толкатели удерживаются удлиненными осями роликов, которые входят в вертикальные пазы, выполненные в гнездах.

Кулачковый вал насоса установлен на двух шариковых подшипниках, которые уплотнены самоподжимными резиновыми сальниками. На кулачковом валу имеются кулачки 3 по числу нагнетательных секций и эксцентрик для привода подкачивающего насоса низкого давления. Свободные концы вала заканчиваются хвостовиками. Передний хвостовик служит для крепления муфты опережения впрыска, через которую осуществляется привод насоса. На заднем хвостовике кулачкового вала закреплена шестерня привода регулятора частоты вращения коленчатого вала.

Рис. 64. Поперечный разрез насоса высокого давления:
1 — кулачковый вал насоса, 2 — топливный насос низкого давления, 3 — ручной подкачивающий насос, 4 — пружина, 5 — зубчатый сектор, 6 — корпус насоса, 7 — канал слива топлива, 8 — винтовая кромка плунжера, 9 — нагнетательный клапан, 10 — канал подвода топлива, 11 — гильза, 12 — плунжер, 13 — зубчатая рейка, 14 — регулировочный винт, 15 — роликовый толкатель, 16 — кулачок, 17 — прилив крепления насоса к двигателю

Со стороны крепления подкачивающего насоса низкого давления на корпусе имеется съемная крышка. Крышка закрывает полость насоса, через которую открывается доступ для регулировки длины толкателей и равномерности подачи по секциям насоса.

Устройство нагнетательной секции. Основой каждой нагнетательной секции (рис. 64) является плунжерная пара, состоящая из плунжера и гильзы. Эти детали подбирают селективно друг к другу с зазором 0,001—0,002 мм и в процессе эксплуатации их разукомплектовывать нельзя. Нижним концом плунжер упирается в регулировочный винт, ввернутый в корпус роликового толкателя. От самопроизвольного отвертывания винт контрится контргайкой.

Плунжер насоса перемещается вверх при набегании кулачка на роликовый толкатель. Обратное перемещение плунжера происходит при сбегании кулачка с ролика под воздействием пружины, которая упирается через тарелку на плунжер.

Рис. 65. Схема работы нагнетательной секции:
а — наполнение, б — начало подачи, в —конец подачи; 1 — гильза, 2— отсечная кромка, 3 — сливное отверстие, 4— надплунжерная полость, 5 — нагнетательный клапан, 6 — штуцер, 7 — пружина, 8 — впускное отверстие, 9— плунжер, 10 — вертикальный канал плунжера, 11 — горизонтальный канал плунжера, 12 — подводящий канал в корпусе насоса

На гильзу свободно надета поворотная втулка, имеющая в верхней части зубчатый сектор, соединенный с рейкой, а в нижней части два паза, в которые входят шлицевые выступы плунжера. Таким образом, плунжер оказывается соединенным с зубчатой рейкой. Над плунжерной парой расположен нагнетательный клапан, который состоит из седла и собственно клапана, закрепленных в посадочном отверстии корпуса с помощью штуцера и пружины. Внутри пружины установлен ограничитель подъема клапана.

Работа нагнетательной секции насоса (рис. 65) состоит из следующих процессов: наполнения, обратного перепуска, подачи топлива, отсечки и перепуска в сливной канал.

Наполнение топливом надплунжерной полости в гильзе (рис. 65, а) происходит при движении плунжера 9 вниз, когда он открывает впускное отверстие. С этого момента топливо начинает поступать в полость над плунжером, так как она находится под давлением, созданным топливным насосом низкого давления.

При перемещении плунжера вверх под действием набегающего кулачка вначале происходит обратный перепуск топлива в подводящий канал через впускное отверстие. Как только торцовая кромка плунжера перекрывает впускное отверстие, обратный перепуск топлива прекращается и повышается давление топлива. Под действием резко возросшего давления топлива нагнетательный клапан открывается (рис. 65, б), что соответствует началу подачи топлива, которое по топливопроводу высокого давления поступает к форсунке.

Подача топлива нагнетательной секцией продолжается до момента, пока отсечная кромка плунжера не откроет перепуск топлива в сливной канал насоса высокого давления через отверстие в гильзе. Поскольку давление в нем значительно ниже, чем в полости над плунжером, происходит перепуск топлива в сливной канал. При этом давление над плунжером резко падает и нагнетательный клапан быстро закрывается, отсекая топливо и прекращая подачу (рис. 65, в).

Количество топлива, подаваемого нагнетательной секцией насоса за один ход плунжера с момента закрытия впускного отверстия в гильзе до момента открытия выпускного отверстия, называемого активным ходом, определяет теоретическую подачу секции.

Действительно, подаваемое количество топлива — цикловая подача— отличается от теоретической, так как существует утечка через зазоры плунжерной пары, возникают другие явления, влияющие на действительную подачу. Разница между цикловой и теоретической подачами учитывается коэффициентом подачи, который составляет 0,75—0,9.

Во время работы нагнетательной секции при перемещении плунжера вверх давление топлива повышается до 1,2—1,8 МПа, что вызывает открытие нагнетательного клапана и начало подачи. Дальнейшее перемещение плунжера вызывает увеличение давления до 15 МПа, в результате чего открывается игла форсунки и осуществляется впрыск топлива в цилиндр двигателя. Впрыск длится до момента достижения отсечной кромкой плунжера выпускного отверстия в гильзе.

Рассмотренные рабочие процессы нагнетательной секции насоса высокого давления характеризуют его работу при постоянной подаче топлива и неизменной частоте вращения коленчатого вала и нагрузке двигателя.

С изменением нагрузки двигателя должно изменяться количество топлива, впрыскиваемое в цилиндры. Величины порций топлива, впрыскиваемые нагнетательной секцией насоса, регулируются изменением активного хода плунжера при неизменном общем ходе. Достигается это поворотом плунжера вокруг его оси (рис. 66).

При конструкции плунжера и гильзы, приведенной на рис. 66, момент начала подачи не зависит от угла поворота плунжера, но

количество впрыскиваемого топлива зависит от объема топлива, которое вытесняется плунжером за время подхода его отсечной кромки к выпускному отверстию гильзы. Чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано в цилиндр.

Таким образом, время подачи, а следовательно, и количество впрыскиваемого топлива находятся в прямой зависимости от расстояния (рис. 66,а). В показанном положении плунжера расстояние наибольшее, что соответствует максимальной подаче топлива и наибольшему активному ходу плунжера.

При меньших нагрузках двигателя требуется меньшее количество топлива. Для этого выдвигают рейку управления плунжерами, поворачивая их в сторону приближения отсечной кромки к сливному отверстию гильзы. Тогда при движении каждого плунжера вверх расстояние активного хода плунжера уменьшается и в цилиндр впрыскивается меньше топлива.

Если выдвинуть рейку управления плунжерами до конца, они повернутся в положение совпадения канала плунжера со сливным отверстием (рис. 66, б). В этом случае отверстие для слива будет сообщаться с надплунжерной полостью и при перемещениях плунжера над ними не будет создаваться давление топлива. В результате подача топлива прекратится. Это положение плунжеров относительно гильз, достигаемое максимальным выдвижением рейки, используется для останова двигателя.

Форсунка служит для впрыска и распыливания топлива, подаваемого насосом высокого давления в цилиндр двигателя. На четырехтактных дизельных двигателях применяют форсунки закрытого типа с запорной иглой распылителя. Между впрысками топлива запорная игла перекрывает проходное сечение распылителя. Открывается форсунка только в момент впрыска, когда топливо начинает поступать к ней от насоса высокого давления.

Рис. 66. Схема регулирования подачи топлива поворотом плунжера:
а — максимальная подача, б — подача отсутствует; 1 — входное отверстие, 2 — отсечная кромка, 3 — плунжер, 4 — горизонтальный канал, 5 — сливное отверстие

Устройство форсунки закрытого типа. Основными деталями форсунки закрытого типа (рис. 67) являются корпус и игла, которая входит в распылитель, удерживаемый гайкой. В нижней части распылителя имеется четыре сопловых отверстия. Доступ топлива к отверстиям перекрывается запорной иглой. Сопряженные поверхности иглы и распылителя выполняют с высокой точностью обработки. Зазор между иглой и направляющей поверхностью распылителя не превышает 2— 5 мкм. Для надежного уплотнения запорный конус седла в распылителе выполняют под углом 59°, а конус иглы — под углом 60°. Такое исполнение уплотняющих поверхностей иглы и распылителя позволяет обходиться без их взаимной притирки.

Запорная игла прижимается к седлу распылителя через шток пружиной. Усилие пружины передается на шток опорной шайбой. Верхний конец пружины опирается на регулировочный винт, который ввернут в стакан пружины и удерживается в заданном положении контргайкой. На стакан сверху навернут колпачок, служащий для отвода топлива из внутренней полости форсунки и ограничивающий доступ к регулировочному винту. Винтом устанавливают натяг пружины, определяющий давление впрыска. Топливо к форсунке подводится через штуцер, который ввернут в резьбовое отверстие корпуса форсунки. Для фильтрации топлива между подводящим Штуцером и корпусом установлен сетчатый фильтр.

В корпусе форсунки имеется наклонный канал, который соединяет входное отверстие для топлива и кольцевую камеру.

Рис. 67. Форсунка дизельного двигателя ЯМЭ-236:
1 — распылитель, 2 — игла, 3— кольцевая камера, 4 — гайка распылителя, 5 — корпус, 5 — шток, 7— опорная шайба, 8 — пружина, 9 —регулировочный винт, 10 — контргайка, 11 — колпачок, 12 — сетчатый фильтр, 13 — резиновый уплотнитель, 14 — штуцер, 15 — топливный канал

Работа форсунки. При работе насоса высокого давления, нагнетающего топливо к цилиндрам, давление в топливопроводе и внутренней полости распылителя форсунки резко возрастает. Топливо, распространяясь в кольцевой камере 3, передает давление на коническую поверхность иглы. Когда величина давления превысит усилие предварительного натяга пружины 8, игла поднимается и топливо через отверстия в распылителе впрыскивается в камеру сгорания цилиндра.

В момент окончания подачи топлива насосом давление в кольцевой камере форсунки снижается и пружина опускает иглу, прекращая впрыск и закрывая форсунку.

Чтобы предотвратить подтекание топлива в момент завершения впрыска, необходимо обеспечить резкую посадку иглы в седло распылителя. Это достигается применением разгрузочного пояска на нагнетательном клапане плунжерной пары насоса высокого давления.

Топливопроводы высокого давления представляют собой толстостенные стальные трубки с высоким сопротивлением разрыву и деформациям. Наружный диаметр трубок 7 мм, внутренний — 2 мм. Трубки применяют в отожженном состоянии, что облегчает их гибку и очистку от окалины.

Топливопроводы на концах имеют высадки в форме конуса. Заплечики конусной высадки используются для крепления накидной гайкой. Соединение топливопроводов со штуцерами форсунки или насоса высокого давления осуществляется непосредственно накидной гайкой, которая при навертывании на штуцер плотно прижимает топливопровод к посадочной поверхности штуцера.

Гнезда в штуцерах имеют коническую форму, что обеспечивает плотную посадку топливопровода. Для выравнивания гидравлического сопротивления топливопроводов их длину к разным форсункам стремятся делать одинаковой.

Источник

Дизельные двигатели авто — устройство и как работают, из чего состоят, типы дизелей

Всё про устройство и принцип работы современного дизельного двигателя автомобиля — какая конструкция и строение, из чего состоит. Подходит для начинающих автолюбителей и чайников.

Конструкция и строение

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки — ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым. Принципиально отличие в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800^оС, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка и почти мгновенно самовоспламеняется.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы, и каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания.

В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3 и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1, выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.

Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления — отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.

К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность, трудности холодного пуска, проблемы с зимней соляркой. У современных дизелей эти проблемы не столь очевидны.

Дизельное топливо должно отвечать определенным требованиям. Главные показатели качества топлива — чистота, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не ниже 40). Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения после момента впрыска его в цилиндр и двигатель работает мягче (без стуков).

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов. Различие в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией. Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Устройство топливной системы

Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Главными элементами являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.

ТНВД

Предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.

На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.

Форсунки

Они вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе. Тип распылителя определяет форму факела топлива, которая важна для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливный фильтр

Является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. В камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900^оС, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа. Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30^оС, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Турбонаддув и Common-Rail

Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы».

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора. Так, его ресурс существенно меньше ресурса самого двигателя и не превышает 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.

Система Common-Rail. Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива сокращается на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи, и снижается шумность работы мотора.

Топливная система дизельного двигателя: как она работает

Автомобиль, на каком бы топливе он не работает, является чрезвычайно сложной системой. Ключевым элементом этой системы является двигатель. Для обеспечения нормальной работы и двигателя, и транспортного средства были изобретены определенные вспомогательные устройства, которые так же сложны по конструкции и организации. К таким необходимым вспомогательным элементам относится топливная система, которая отвечает за питание двигателя. Если топливная системы не будет работать, то Вы не сможете сдвинуться на этой машине ни на сантиметр.

Устройство топливной системы дизельного двигателя

Главная функция этой системы – подавать отмеренный объем топлива в конкретный момент времени под определенным давлением. Именно из-за необходимости обеспечения высокого давления, а также за счет требований, предъявляемых к точности, топливная системы сложна в конструкции и дорого стоит. Устройство состоит из двух отделов: области высокого давления и области низкого давления. Топливо подготавливается на отделе низкого давления, после чего передается на следующий уровень – в ту область, где давление высокое. Этот отдел нужен для того, чтобы окончательно вывести горючее в камеру сгорания двигателя. Чтобы приблизительно представить себе, как работает вся схема, нужно внимательно изучить ее составляющие.

Самые главные составляющие топливной системы дизеля – это топливный насос высокого давления, топливный фильтр и форсунки. Насос отвечает за передачу горючего к форсункам по строго рассчитанному графику. С нажатием педали газа объем подаваемого топлива не увеличивается, меняется лишь программа, по которой работают регуляторы. Этот процесс не зависит от режима работы двигателя и действий водителя. Они-то и просчитывают объем горючего и момент времени, когда его нужно ввести. С ТНВД работает форсунка. Они вместе осуществляют передачу горючего в камеру сгорания. Топливный фильтр достаточно просто устроен, но выполняет ключевую роль. Он отвечает за отделение и отвод воды.

Как предупредить неисправности топливной системы дизельного двигателя

Есть определенный перечень причин, по которым могут возникать какие-то дефекты в топливной системе дизеля. Но наиболее вероятная причина – обычный износ отдельных элементов системы. Через определенное время с момента начала эксплуатации резина, из которой изготавливаются уплотнительные кольца, теряет упругость. Также, во время активного использования машины в двигателе скапливаются разного рода отложения. Нужно время от времени удалять нагар и грязь с деталей, чтобы они прослужили дольше и были более надежными.

Заметить какие-то неполадки с машиной, можно достаточно легко. Если автомобиль заводится не плавно, а с рывками, или же во время движения из выхлопной трубы Вашего автомобиля отработанный газ выходит с резким звуком, то в топливной системе есть поломки. Также звук может исходить из самого двигателя.

По большей мере неполадки в двигательной системе возникают из-за неправильного использования двигателя или при плохом обслуживании. Все автомобилисты должны через каждые 7500 км должны осматривать и продиагностировать движок.

Топливная система дизельного двигателя – ищем поломку

Чаще всего топливная система дизеля страдает из-за поршней, которые могут прогореть. Дабы не допустить появления этой проблемы, нужно раз в 2 года делать промывание всей аппаратуры топливной системы. К сожалению, Вы не сможете «купить» подобную услугу на автомойке или станции технического обслуживания. Поэтому придется промывать детали время от времени своими руками.

Если же неполадка уже появилась, а система вышла из строя, то придется сделать определенные действия. Сначала придется прокачать всю топливную систему дизельного двигателя Вашей машины. Если этот прием не поможет, то придется сильнее углубиться в проблему. Нужно будет проверить, на сколько хорошо работают провода, форсунки, клеммы, всех тех деталей, которые контактируют между собой. Иногда неприятности могут быть не такими глобальными, как моглопоказаться.

Но если же серьезность проблемы «зашкаливает», то лучше будет поехать на станцию технического обслуживания для получения профессиональной помощи или совета. Скорее всего, Вам скажут, что в Вашем автомобиле что-то не так с компрессией, где-то есть утечка жидкости. Механики протестируют все элементы системы с помощью специальных компьютерных программ. Новичок, который никогда не занимался «лечением» подобных неисправностей в работе топливной системы, не сможет самостоятельно все исправить. Поэтому нужно обращаться к проверенным механикам, которые обладают значительным опытом по ремонту автомобилей.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Топливная система дизельного двигателя – как работает?

Топливная система дизельного двигателя обеспечивает появление горючего в цилиндрах. Это главная составляющая всей конструкции автомобиля, который ездит на дизельном топливе. Разберем ее работу и неполадки.

Устройство топливной системы дизельного двигателя в двух словах

Вся схема включает два отдела: низкого и высокого давления. Участок низкого давления подготавливает, а затем переводит топливо на следующий уровень, то есть в систему высокого давления. Она же, в свою очередь, необходима для финального введения топлива в двигатель, непосредственно в камеру сгорания. Чтобы примерно представлять принцип работы всей схемы, рассмотрим, из каких деталей она состоит. В участок низкого давления входит ряд цистерн, насосы, сепаратор, фильтр, подогреватель и топливный привод.

Топливо проходит через каждую деталь, прежде чем отправиться на высшую ступень дизельного двигателя. Следующий этап включает в себя меньший ряд деталей. В принципе, если обобщать, то самая важная часть схемы участка высокого давления – топливный насос. Уже в него входят различного рода форсунки, и сам насос соединяется с топливным проводом. Но провод уже не входит в этап высокого давления. Также имеются элементы впрыска топлива дизельных двигателей, они относятся к последнему этапу.

 

Как предупредить неисправности топливной системы дизельного двигателя?

Имеется ряд причин, из-за которых могут возникнуть неисправности топливной системы дизельного двигателя. Но самая главная причина – это износ определенных деталей. Первым делом обратите внимание на ось рычага регулятора – она изнашивается быстрее всего. Со временем может потеряться упругость уплотнительного резинового кольца, которое находится на этапе низкого давления. Кроме того, при активной эксплуатации автомобиля происходят различного рода посторонние накопления. Необходимо периодически избавляться от нагара и грязи, так все детали системы будут работать надежнее и дольше.

Заметить какую-либо неисправность просто, если, к примеру, автомобиль стал не так плавно заводиться или периодически во время езды из выхлопной трубы стали раздаваться резкие звуки. Также неполадки в системе проявляются некорректными звуками в двигателе.

Главные причины, из-за которых возникают проблемы с двигательной системой, это неправильная эксплуатация или неквалифицированное обслуживание двигателя. Всем автолюбителям вне зависимости от того, на каком автомобиле они передвигаются, необходимо производить техническое обслуживание после каждых 7500 километров. В техническое обслуживание входит замена масла, проверка работоспособности всех деталей, а также ряд других действий. Они обозначены для данного автомобиля в документе его технического обслуживания. Промывка топливной системы дизельного двигателя также отлично подойдет для устранения разного рода неисправностей.

Топливная система дизельного двигателя – ищем поломку

Одна из самых частых проблем, которая может негативно повлиять на устройство топливной системы дизельного двигателя, – это прогар поршня. Чтобы этого избежать, необходимо промывать топливную аппаратуру дизеля раз в два года. Такую процедуру вряд ли вам предоставят при техническом обслуживании, поэтому вам необходимо следить за ее периодичностью самому.

 

Если же вы все-таки допустили то, что ваша система пришла в негодность, необходимо выполнить ряд действий. Первым делом вам понадобится прокачка топливной системы дизельного двигателя. Если после нее ничего не изменилось, то надо разбираться в проблеме более подробно. Проверьте работоспособность всех контактирующих деталей, проводов, клемм, форсунок. Часто проблема может быть не такой глобальной, какой кажется.

Если же вы понимаете, что проблема довольно-таки серьезная, вам лучше всего будет обратиться в автосервис. Человек, который не имел опыта работы с двигателем автомобиля, вряд ли сам сможет ликвидировать неисправность. Также если вы сами не смогли выявить точную причину, то вам поможет профессиональная диагностика топливной системы дизельного двигателя, которую предоставляет практически каждый автосервис.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Устройство топливной системы дизельного двигателя

Дизельные двигатели изначально имели ярко выраженное «тракторное происхождение», и до сих пор поэтому ассоциируются у многих с шумностью, «львиным рычанием», повышенными показателями вибрации и детонации. Но это явно устаревшее представление. Современные дизели, благодаря применению новых автоматических систем управления и подкорректированным принципам работы топливной системы, в значительной степени избавились от пресловутых дрожи и звука. Сохранив при этом свои лучшие качества – мощную тягу и экономичность. Как эволюционировала, вместе с дизельным мотором, его топливная система, и что она из себя представляет на данный момент, рассмотрим в этой статье.

О конструктивных особенностях дизелей, в сравнении с бензомоторами

И дизель, и бензиновый мотор являются двигателями внутреннего сгорания. В глобальном смысле, по своей конструкции дизель не отличается от бензомотора: и там, и здесь – цилиндры, поршни и шатуны в них. Однако в дизелях степень сжатия гораздо выше (19-24 единицы, а у бензинового – 9-11). Потому и все детали, и клапаны в значительной степени усилены (чтобы противостоять намного более высоким нагрузкам). Потому и вес, и габариты дизельного мотора гораздо более внушительны, чем бензинового.

Главное же различие состоит в способах формирования топливно/воздушной смеси, её воспламенения и сгорания.  В бензиновых моторах смесь топлива с воздухом формируется во впускной системе, а воспламеняется она от искры свечи зажигания. В дизельных же моторах горючее и воздух подаются в рабочие полости цилиндров по отдельности. Сначала воздух. Он накаляется до семи-восьми сотен градусов и сжимается. Когда затем в камеру сгорания под большим давлением впрыскивается топливо, то оно самовоспламеняется, практически мгновенно.

Таким образом, искры никакой не требуется. А свечи накаливания, которые установлены в цилиндрической головке представляют собой нагревательные элементы, типа паяльника, и предназначены они для быстрого обогрева воздуха в камере сгорания, покуда мотор ещё не прогрелся. Это называется системой предпускового подогрева.

Когда включается зажигание, свечи накаливания за несколько мгновений разогреваются до 800-900 градусов, прогревая воздух и обеспечивая процесс самовоспламенения. Сигналы о работе данной системы подаёт водителю контрольная лампа. Электропитание снимается со свечей в автоматическом режиме, спустя 15-20 секунд после запуска непрогретого двигателя, когда его устойчивая и стабильная работа уже вполне обеспечена. Решающая же роль в обеспечении подобных показателей работы мотора принадлежит его топливной системе, об устройстве которой и пойдёт речь.

Принцип и общая схема работы топливной системы

Последовательность работы топливной системы дизельного двигателя следующая. Солярка закачивается из топливного бака при помощи топливоподкачивающего насоса (шестерёнчатого, либо помпового типа), а после фильтрации она подаётся топливным насосом высокого давления (ТНВД) на форсунки. Топливо после закачки из бака проходит сначала через фильтр грубой очистки, избавляясь от крупных включений. Далее, уже непосредственно перед топливным насосом высокого давления – сквозь фильтр тонкой очистки. В связке с ТНВД работают форсунки, через которые солярка в распылённом состоянии и впрыскивается в цилиндры.

Схему топливной системы дизельного двигателя двигателя можно не условно, а вполне чётко разделить на два отсека: высокого давления и низкого. На участке низкого давления осуществляется предварительная подготовка, фильтрация топливной смеси, перед его отправкой в отдел высокого давления. Отсек высокого давления, в свою очередь, дорабатывает смесь до конца и переводит её в рабочую камеру.

Основная функция топливной системы, описание её работы

Предназначение топливной системы дизельного двигателя состоит в том, чтобы  подавать в цилиндры чётко отмеренный объём дизтоплива, в конкретный момент времени и под определённым давлением. Поэтому, из-за необходимости обеспечения постоянно высокого давления, а также за счёт высоких требований к точности работы, топливная система дизельного двигателя будет посложнее в конструкции, чем у бензинового, и достаточно дорого стоит.

Теперь попробуем представить себе бесперебойную работу топливной системы в поэтапном режиме, а для этого разберём по порядку отдельные её составные части. Итак, топливный бак служит для размещения солярки и обеспечения бесперебойной её подачи в систему. Эту функцию выполняют трубопроводы. Вначале топливоподкачивающий насос высасывает из бака горючее и через фильтры подаёт его в распределительную магистраль низкого давления. При этом в системе поддерживается стабильное давление в три атмосферы. Топливо дважды проходит  фильтрацию, проходя через фильтры грубой и тонкой очистки.

В задачу топливных фильтров входит контроль за чистотой горючего и избавлением его от возможных посторонних примесей – от частичек грязи, воды, песчинок. Прошли те времена, когда дизели были весьма непритязательными к качеству топлива. Современные дизельные моторы требуют очень чистой солярки для сохранения достойных показателей своей работы. Чистота горючего сейчас – одно из основных и непременных условий эффективной работы двигателя. Топливо подаётся только в том случае, если в системе нет воздуха.

После фильтрации солярка попадает в магистраль высокого давления. Эта часть топливной системы обеспечивает подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определённые моменты. Топливный насос высокого давления, в соответствии с порядком работы цилиндров, по топливопроводам высокого давления подаёт солярку к форсункам.

Форсунки, размещённые в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют горючее в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачиваюший насос постоянно подаёт топливному насосу высокого давления топлива «с запасом», то есть несколько больше, чем нужно, то его избыток, а с ним – и попавший в систему воздух, по специальным дренажным трубопроводам, отводится обратно в бак.

Для обеспечения синхронного впрыска горючего устроена специальная топливная рамка, к которой и подсоединяются форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо, сразу же в момент его подачи.

ТНВД создаёт необходимый для впрыска показатель давления, и топливо распределяется по всем цилиндрам мотора. Количество впрыскиваемого топлива, а вместе с ним – и мощностной режим работы двигателя, варьируются нажатиями на педаль акселератора. В современных дизельных двигателях просто нажатием педали «газа» объём подаваемого топлива не увеличивается, а меняется лишь программа, по которой работают регуляторы.

Да, нажимая на педаль, водитель или механизатор уже не увеличивает этим непосредственную подачу топлива, как это было в карбюраторных движках прошлых лет. А только изменяет тем самым программы работы регуляторов, которые уже сами варьируют объём единовременной подачи горючего, по строго определённым зависимостям от числа оборотов, давления наддува, от положения рычага регулятора и т.п.

Главные составные части топливной системы дизельного двигателя

Итак, помимо топливного бака и магистральных топливопроводов, с которыми всё более или менее ясно, основными составными частями топливной системы дизельного мотора являются: топливоподкачивающий насос, фильтры грубой и тонкой очистки горючего, топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки.

Топливоподкачивающий насос

Устройство подкачивающего насоса дизельного топлива довольно несложное. Оно представляет собою две находящиеся в постоянном зацеплении шестерни. Когда происходит процесс вращения, зубья этих шестерней выполняют функцию лопастей, создавая и поддерживая ток горючего по направлению к ТНВД. Главным же действующим элементом подкачивающего насоса, который и непосредственно нагнетает топливо, является поршень. Как уже было отмечено, производительность топливоподкачивающего насоса устроена превышающей производительность насоса высокого давления, поэтому и оборудованы специальные топливопроводы для слива излишков обратно в топливный бак.

Топливный насос высокого давления

ТНВД предназначается для подачи топлива к форсункам под давлением, в соответствии со строго определенной программой, в зависимости от заданных режимов работы двигателя и от управляющих действий водителя. По своей сути, современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления работой двигателя и, в то же время, главного исполнительного механизма, реагирующего на команды шофера.

Благодаря внедрению в производство топливных насосов высокого давления с электронными системами управлением, а также 2-хступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания, получилось добиться достаточно устойчивой работы дизеля с неразделённой камерой сгорания на оборотах до 4500 в минуту, оптимизировать его экономичность, снизить показатели шума и вибрации.

Далее: по всей длине насоса, во внутренней его полости, расположен вращающийся вал, снабжённый специальными кулачками. Этот вал ТНВД получает энергию вращения от распределительного вала двигателя. Его кулачки при движении воздействуют на толкатели, которые, в свою очередь, и стимулируют нагнетающую работу поршня-плунжера. При своём продвижении вверх этот плунжер создаёт высокое давление топлива внутри цилиндра. Сила этого давления и выталкивает горючее, которое направляется по топливной магистрали к форсункам.

Для сравнения: на участке топливной системы низкого давления, где топливоподкачивающий насос гонит солярку через фильтры к ТНВД, давление составляет 3 атмосферы. А топливный насос высокого давления толкает горючее к форсункам с силой давления до 2000 атмосфер! Это нужно для того, чтобы обеспечить качественные впрыск и распыление топливной смеси в камеры сгорания цилиндров мотора.

Внутри корпуса, или гильзы, топливного насоса высокого давления расположен плунжер, иначе – специальный поршень, обладающий диаметром, значительно меньшим, чем его длина. Это называется плунжерной парой. Её детали притёрты друг к другу таким образом, что зазор не превышает 4-х мкм.

Поскольку работа дизеля в разных режимах и на разных оборотах требует, соответственно, и разного количества горючего, устройство плунжера было немного изменено: по его поверхности «пустили» специальную спиральную выточку, позволяющую менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.

Это сделано было для того, чтобы плунжер мог не только нагнетать топливо под давлением по направлению к форсункам, но и регулировать количество, объём этой подачи. Для этого служит подвижная часть плунжера, которая, в зависимости от изменения параметров, может открывать или закрывать канавки внутри него. Данная подвижная часть соединена с педалью «газа» в кабине механизатора.

В зависимости от того, каков угол поворота плунжера, устанавливается и соответствующая степень открытия каналов прохождения топлива, и его непосредственное количество, подаваемое на форсунки.

Форсунки

Другой важнейший элемент топливной системы дизельного двигателя – это форсунки, на каждом из его цилиндров. Они, совместно с ТНВД, обеспечивают подачу строго дозированного количества топлива в камеры сгорания. Регулировки давления открытия форсунки формируют рабочее давление в топливной системе, а типы распылителей определяют форму факела топлива, которая имеет важное значение для активизации процессов самовоспламенения и сгорания. В современных дизельных моторах обычно применяются форсунки двух типов: со шрифтовым, или с многодырчатым распределителем.

Форсункам на двигателе приходится работать в очень тяжёлых условиях: игла распылителя совершает возвратно/поступательные движения с частотою в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель всё время непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из специальных, высоко-жаропрочных сплавов, делается с особой точностью и является прецизионным элементом.

Распределитель форсунок выполняет функцию равномерного поступления топлива в камеры сгорания и наиболее эффективное его воспламенение. Чем более мелко распыляется топливная смесь, тем устойчивее, в целом, получается работа силового агрегата. Не менее важный фактор – это равномерность распыления горючего, во всех возможных направлениях. Современные форсунки производятся с многочисленными мельчайшими отверстиями, как раз для того, чтобы распыление топливной смеси происходило во всех направлениях, и в равномерном режиме.

Кроме того, работа форсунок поддерживает следующие процессы, с которыми напрямую связана эффективная работа двигателя:

• Обеспечение высокого давления и температуры в камерах сгорания;
• Смешивание солярки с воздухом в оптимальном объёме;
• Соответствие угла опережения впрыска частоте вращения коленчатого вала мотора.

Форсунки бывают с механическим, либо с электромагнитным управлением. В обычных форсунках открытие отверстия распылителя связано с тем давлением, которое имеется на тот момент в топливной магистрали. Отверстие форсунки перекрывается иглой, соединённой со специальным поршнем вверху форсунки. Пока давления нет, игла перекрывает выход топлива через отверстие распылителя. Когда происходит поступление топлива под давлением, поршень перемещается вверх и тянет за собою иглу. Отверстие раскрывается, и распыление начинается.

В современных дизельных двигателях используются форсунки с электромагнитной системой управления. Их работа регулируется уже не по механическому принципу, а с помощью электромагнитных импульсов, поступающих от блока управления. Каждая из форсунок снабжена электромагнитным клапаном, открывающим либо закрывающим распыление топлива.

На эти электромагнитные элементы форсунок поступают сигналы от электронного бока управления (ЭБУ), который, в соответствии с информацией от целого ряда датчиков, подаёт ту или иную команду на установку нужной степени распыления.

Несколько слов о системе «КоммонРэйл»

Говоря о топливной системе современных дизельных двигателей, нельзя не упомянуть такую её модификацию, как «Аккумуляторная топливная система CommonRail» («Общая рамка», или «Общая магистраль» в переводе с английского). Она проявляет очень хорошие показатели экономичности и эффективности, и вполне заслуженно завоёвывает всё большую популярность. В первую очередь – на дизельных двигателях коммерческого автотранспорта, разумеется.

В ней также используется ТНВД, подающий горючее в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Электронный блок управления регулирует производительность насоса, для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

В «КоммонРэйл» управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают выверенные дозы дизельного топлива под высоким давлением в рабочие полости цилиндров.

Компьютерная система управления подачей горючего позволяет впрыскивать его в камеры сгорания цилиндров максимально точно дозированными дозами. Сначала впрыскивается микроскопическая, всего лишь в районе миллиграмма, порция, которая своим сгоранием накаляет температуру в камере, а за ней следует основной «заряд». Как результат – дизельные двигатели, оснащённые системой «КоммонРэйл», показывают лучшую экономичность (до 20 процентов). Доля новых дизельных двигателей, оснащённых системой «CommonRail», год от года неуклонно растёт.

Заключение

В целом, именно усовершенствованиям, которым подверглась топливная система дизельных двигателей в наше время, значительно укрепили позиции дизельных двигателей на рынке и в экономике. Дизели стали более экономичными и менее шумными, чем были прежде, а потому завоёвывают всё больше сегментов своего непосредственного применения на рынке.

ТНВД что это такое, регулировка, ремонт, настройка

 Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, что топливная смесь в цилиндре воспламеняется в результате резкого уменьшения объёма воздуха, вызванного ходом поршня вверх.
В момент, когда поршень приближается к ВМТ (верхней мёртвой точке), в камеру сгорания впрыскивается горючая смесь, которая воспламеняется от нагретого в результате динамичного сжатия воздуха.
Никаких элементов системы зажигания, подобно тем, которыми оснащаются бензиновые двигатели, у дизеля нет – топливо вспыхивает самопроизвольно.
Для того, чтобы этот процесс был возможен, необходимо, чтобы соблюдались, как минимум, следующие условия:

Соблюдение условий впрыска топлива под давлением обеспечивает ТНВД — топливный насос высокого давления.

1. Топливо должно впрыскиваться в камеру сгорания под давлением.
2. Момент впрыска топлива должен быть строго согласован с фазами ГРМ.
3. Количество подаваемого топлива должно регулироваться – иначе невозможно управление двигателем.

Соблюдение этих условий и обеспечивает ТНВД — топливный насос высокого давления.
Если провести для аналогии параллель с бензиновым двигателем, то ТНВД выполняет функции системы питания и системы зажигания одновременно.
Подробнее о назначении и устройстве ТНВД попытаемся рассказать, что называется, «на пальцах» — подробное изучение топливной аппаратуры дизелей потребовало бы объёма отдельного учебного курса.

Содержание статьи

Устройство ТНВД дизельного двигателя

Механический рядный ТНВД

 

Топливный насос рядного типа

 

Рядный ТНВД имеет число плунжерных пар, соответствующее количеству цилиндров двигателя.

В недавнем прошлом практически все дизельные моторы оснащались такими насосами, по сути, представляющими несколько насосов (по одному на цилиндр), имеющих общий приводной кулачковый вал. Пары плунжер-втулка расположены в ряд, отсюда и название – «рядный ТНВД». Ещё такой насос называют распределительным, или насосом непосредственного впрыска.
Рядный ТНВД имеет число плунжерных пар, соответствующее количеству цилиндров двигателя. Плунжерная пара – это насос, нагнетающий топливо в топливную трубку форсунки. В движение плунжер приводится кулачковым механизмом, подобно тому, как клапаны двигателя – распределительным валом. После окончания рабочего хода плунжер возвращается в исходное положение под действием пружины.
Каждый рабочий ход плунжера подаёт под давлением топливо в форсунку. Для того, чтобы топливная смесь попала в камеру сгорания вовремя, т.е. впрыск топлива был согласован с работой шатунно-поршневой группы и ГРМ, кулачки на валу насоса установлены в соответствии с фазами газораспределения – углы, под которыми они расположены, как бы повторяют углы взаимного расположения кулачков распредвала и рабочий ход каждого плунжера происходит во время такта сжатия того цилиндра, в форсунку которого этот плунжер подаёт топливо.
Привод кулачкового вала ТНВД осуществляется через муфту с центробежным регулятором опережения впрыска. При увеличении числа оборотов грузики муфты под действием центробежной силы поворачивают вал ТНВД против направления вращения – для изменения момента опережения вспышки. Подобным образом на бензиновых карбюраторных двигателях изменяется угол опережения зажигания – за счёт грузиков на валу распределителя (трамблёра).
 

Цикл работы плунжерной пары

 

Регулировка подачи топлива ТНВД осуществляется поворотом плунжеров вокруг своих осей.

Плунжеры имеют на боковых поверхностях спиралевидные канавки, соединённые с канавками продольными. Регулировка подачи топлива ТНВД осуществляется поворотом плунжеров вокруг своих осей. В результате поворота происходит изменение количества топлива, поступающего в перепускной канал.
Канавка, выполненная в виде спирали, при разных углах поворота плунжера совмещается с перепускным каналом на разной высоте, что способствует изменению объёма впрыскиваемого топлива.
Плунжер поворачивается за счёт поступательного движения зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым сегментом плунжера. Зубчатая рейка является составляющей частью всережимного регулятора ТНВД, позволяющего управлять двигателем. Посредством дополнительных механизмов она соединена с педалью «газа» (на тракторах – ещё и с ручным рычагом, имеющим такое же назначение).
Кроме рейки, всережимный регулятор имеет механизм, устанавливающий её в положение максимальной подачи, после того, как двигатель заглушен. Делается это для облегчения последующего запуска. После того, как запущенный двигатель наберёт обороты, всережимный регулятор уменьшает подачу топлива.
Подачу топлива на ТНВД осуществляет насос низкого давления, поэтому топливные магистрали делятся на два типа:

1. Низкого давления – от топливного бака к насосу низкого давления и к ТНВД; от ТНВД до топливного бака – обратный топливопровод.
2. Высокого давления – от плунжерных пар к форсункам.

Роторные распределительные насосы

 

Роторный ТНВД

 

В роторных насосах применяется управляющая электроника.

В отличие от рядных, плунжеры в таких насосах устанавливаются в роторе, являющемся продолжением приводного вала. Ротор с плунжерами вращается в кулачковом кольце, выполненном с высокой точностью. В момент рабочего хода плунжер, прижимаемый к кулачку, движется внутрь, толкая топливо в нагнетательный канал ротора-распределителя. Впрыск топлива происходит, когда отверстия нагнетательного канала ротора (канал расположен по центру ротора) и корпуса ТНВД совпадают. Разумеется, форма кулачкового кольца, расположение отверстий в роторе-распределителе согласованы с фазами газораспределения, что позволяет осуществлять впрыск в заданный момент времени.
Вращение приводного вала обеспечивает работу областей низкого (на впуске) и высокого (при нагнетании) давления одновременно.
В таких насосах применяется управляющая электроника, что, в сочетании с конструктивными особенностями, позволяет добиться небольших размеров при высокой производительности.

Устройство и принцип работы ТНВД в системах впрыска Common Rail

 

ТНВД системы Common Rail

 

ТНВД системы Common Rail нагнетает топливо в общую топливную рейку, или гидроаккумулятор.

Топливные системы Common Rail называют ещё аккумуляторными. В них ТНВД не осуществляет впрыск топлива непосредственно в камеры сгорания, а нагнетает его в общую топливную рейку, или гидроаккумулятор.
Топливо, находящееся в гидроаккумуляторе под давлением, впрыскивается в цилиндры форсунками, клапаны которых управляются электромагнитами. Применение такой системы позволяет сделать впрыск более точным – как по времени, так и по дозировке. Кроме того, управляющий импульс на открывание клапана форсунки может быть импульсным – до 9 срабатываний за одно впрыскивание. Это позволяет добиться более устойчивого и «плавного» распространения фронта горения смеси, что благоприятно сказывается на мощностных характеристиках горения; ко всему прочему значительно снижается детонация.
Применение общей магистрали высокого давления позволило сделать ТНВД более компактным – теперь достаточно одного или двух плунжеров для обеспечения впрыска во все цилиндры мотора.
Компактным ТНВД стал и применению электрических исполнительных механизмов, работающих под управлением ЭБУ двигателя. Такими механизмами являются:

1. Дозирующий клапан на ТНВД.
2. Обратный клапан ТНВД.
3. Клапан опережения впрыска топлива ТНВД.

Диагностика и ремонт ТНВД

Признаки неисправности ТНВД

 

Устранение неисправности рядного ТНВД

 

Ремонту поддаются лишь рядные ТНВД и то в плане очистки и замены изношенных деталей.

Неисправный насос, в первую очередь, проявляет себя через ухудшение мощностных характеристик двигателя. Кроме того, при нарушениях момента опережения вспышки, задаваемого насосом, нарушается работа двигателя на холостом ходу и затрудняется его пуск. Но для выявления причин нарушения работы мотора требуется комплексная диагностика топливной системы, так как симптомы неисправностей, например, форсунок или различных датчиков (в случае электронного управления двигателем) характерны и для насоса высокого давления.
В домашних условиях проверить ТНВД должным образом не представляется возможным. Исключением могут быть рядные механические ТНВД – при проверке топливной системы их неисправность легче выделить, так как неисправные форсунки или другие элементы проверить гораздо проще, чем при проверке топливного оборудования систем впрыска Common Rail.

Ремонт ТНВД дизельных двигателей своими руками

В специализированных мастерских настройка ТНВД осуществляется на специальных стендах для проверки и регулировки ТНВД.
Самостоятельный ремонт рядных ТНВД сводится к его очистке и замене изношенных деталей. Ремонту изношенные плунжерные пары ТНВД не подлежат – подобные детали изготавливаются с прецезионной точностью.
При выявлении утечек масла или топлива через насос, а также при выявлении при диагностике топливной системы незначительных отклонений в его работе, можно осуществить его ремонт, связанный с очисткой от загрязнений и заменой уплотнений. Для этой цели продаются ремкомплекты ТНВД, но восстановить выработавший свой ресурс узел с их помощью не удастся.
 

Diesel Injection Pumps — Топливный насос

Топливный насос высокого давления является сердцем дизельного двигателя. Точно поданное топливо поддерживает ритм или синхронизацию, которые обеспечивают бесперебойную работу двигателя. Одновременно насос также регулирует количество топлива, необходимое для получения желаемой мощности. ТНВД выполняет работу как дроссельной заслонки, так и системы зажигания, необходимых в бензиновых двигателях. При устранении неисправностей бензинового двигателя вы проверяете компрессию, топливо и искру. У дизеля нет системы зажигания, поэтому с ним на одну ошибку меньше.Основные успехи в разработке дизельного двигателя являются прямым результатом улучшенного впрыска топлива. Вот как работает ТНВД.

Насосы с линейным впрыском (рывками)
Первые насосы, в которых для подачи дозированного топлива в камеру сгорания использовались плунжеры, были разработаны еще в 1890-х годах. На это ушло почти сорок лет, но в 1927 году Bosch представила серийный линейный насос с спиральным управлением. Эти первые помпы очень похожи на Bosch P7100 (P-pump) на Dodge Ram 5 ’94 — ’98.Двигатели Cummins 9 л. Иногда их называют толчковыми насосами. Они состоят из отдельных насосов и плунжеров, соединенных в линию, по одному на цилиндр. Они активируются кулачком, который механически связан с двигателем. Тем не менее, насос может изменять время, хотя и не до такой степени, как система с электронным управлением. Рядные ТНВД похожи на рядные мини-двигатели. Первые рядные ТНВД обеспечивали давление впрыска от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как более новый Bosch P7100, установленный на двигателях Cummins от ’94 до ‘981/2, обеспечивает давление 18000 фунтов на квадратный дюйм.

Распределительные (роторные) впрыскивающие насосы
Эти типы насосов имеют только один дозатор топлива. Вращающийся ротор обеспечивает гидравлическое соединение с различными портами на распределительной головке, в некоторой степени аналогично тому, как распределитель работает на бензиновом двигателе. Преимущества роторного насоса только с одним плунжером в том, что все порции топлива абсолютно одинаковы, и это позволяет уменьшить габаритные размеры. Кроме того, насосы распределительного типа имеют меньше движущихся частей по сравнению с линейными насосами.Двумя примерами механических ротационных насосов являются Stanadyne DB2 и Bosch VE. Stanadyne DB2 создает давление 6700 фунтов на квадратный дюйм, а Bosch VE — 17000 фунтов на квадратный дюйм.

Примером электронного роторного насоса является Bosch VP44, который способен создавать давление 23 000 фунтов на квадратный дюйм. Это самый умный насос с максимальной ответственностью — даже по сравнению с новыми насосами Common Rail CP3. Это так, потому что все, что нужно сделать CP3, — это создать давление. Помимо создания давления, VP44 необходимо электронно контролировать время и количество топлива, подаваемого в двигатель.

Просмотреть все 5 фотографийЭто блок-схема дизельного топлива для первого серийного ТНВД Bosch.

Система впрыска Common-Rail
При системе впрыска Common-Rail сам насос потерял большую часть своих полномочий решать, когда и в каком количестве подавать топливо под давлением. Например, насос CP3 получает топливо из топливного бака. Затем он использует радиально-поршневую конструкцию для значительного увеличения давления. Топливо под высоким давлением отправляется в общую топливную рампу, которая, по сути, является аккумулятором для форсунок.Форсунки вступают во владение оттуда.

Насос-форсунки
Линии, соединяющие ТНВД с топливной форсункой, вызвали проблемы у первых инженеров-дизелей. Поэтому в 1905 году Карл Вайдман избавился от них, соединив впрыскивающий насос и инжектор. Насос-форсунка представляет собой компактную конструкцию с впрыском топлива, в которой плунжер насоса создает высокое давление за счет механической силы, прилагаемой двигателем. Плунжер и форсунка сливаются в одно целое, задача которого — подавать топливную струю в камеру сгорания.Чаще всего насос-форсунки используются в двигателях Volkswagen и больших дизельных двигателях. DP

Интересные факты о впрыске топлива
* Первые дизельные двигатели использовали сжатый воздух для подачи топлива в камеру сгорания. Это технология, оставшаяся после экспериментов с угольной пылью.

* Компания Atlas Imperial Diesel из Окленда, Калифорния, разработала свою первую топливную систему Common Rail еще в 1919 году.

* Основная проблема для систем впрыска топлива — отсутствие подтекания в конце впрыска.Даже небольшая дополнительная капля нарушит цикл сгорания.

* В современных дизельных двигателях топливо выходит из форсунки под давлением 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Для сравнения, это число укладывается в диапазон давлений, в которых работают гидрорезки. Watejets использует высокое давление h30 для резки многих различных материалов, включая пластик, дерево, сталь и алюминий.

* Cummins и Scania объединились для создания системы впрыска XPI Common-Rail высокого давления, которая способна поддерживать высокое давление топлива при работе любого двигателя.

* Первые ТНВД имели масляные щупы.

Как работает прямой впрыск топлива в дизельных двигателях?

До того, как превратиться в системы впрыска топлива, которыми мы пользуемся сегодня, в системе подачи топлива в автомобиле использовались карбюраторы. Однако в дизельных двигателях всегда использовался прямой впрыск топлива.

В отличие от бензиновых двигателей, в которых используется впрыск топлива во впускной коллектор непосредственно перед тактом впуска, дизельные двигатели впрыскивают топливо под высоким давлением непосредственно в цилиндры двигателя.Это происходит в верхней части такта сжатия, и оба инициируют и контролируют сгорание, выполняя ту же работу, что и система зажигания и дроссельная заслонка в бензиновом двигателе.

С учетом всех факторов — тепла, давления и равномерного распределения топливного тумана — неудивительно, что форсунка является наиболее сложным компонентом дизельного двигателя. Хорошая новость заключается в том, что без отдельной системы зажигания это на одну ошибку меньше, чем в топливной системе бензинового двигателя.Кроме того, без коллектора это намного более чистая установка.

В наши дни в автомобилях с дизельным двигателем обычно используются два варианта: насос-форсунка и Common Rail.

Насос-форсунка

Эта система объединяет форсунку форсунки и топливный насос в один компактный компонент, который охлаждается и смазывается самим топливом. В этом процессе топливо низкого давления поступает в топливные каналы головки блока цилиндров и, если электромагнитный клапан открыт, в канал форсунки.Когда плунжер насоса опускается, электромагнитный клапан и топливопровод закрываются, и захваченное топливо сжимается. Как только давление поднимается выше определенного давления «открытия», игла форсунки поднимается, так что топливо может распыляться в камеру сгорания. Наконец, плунжер опускается, соленоид и топливный клапан снова открываются, и топливо поступает в канал. Это снижает давление внутри, что закрывает форсунку.

Насосные форсунки обычно используются в больших коммерческих и легковых автомобилях Volkswagen Group и Land Rover.

Common Rail

В этой схеме топливо течет из бака в общий коллектор (также известный как аккумулятор), а затем в форсунки для распыления в камеру сгорания. В коллекторе используется предохранительный клапан для поддержания необходимого давления и отправки дополнительного топлива обратно в бак. Время и количество впрыска точно регулируются пьезоэлектрическими клапанами. Название «Common Rail» происходит от общей топливной рампы, в которой хранится топливо под чрезвычайно высоким давлением (до 29 000 фунтов на квадратный дюйм), и которое подает топливо к нескольким топливным форсункам.

Системы Common Rail используются в большинстве других легковых автомобилей с дизельным двигателем по всему миру.

Как работают дизельные автомобили?

Автомобили с дизельным двигателем похожи на автомобили с бензиновым двигателем, поскольку оба используют двигатели внутреннего сгорания. Одно отличие состоит в том, что дизельные двигатели имеют систему впрыска с воспламенением от сжатия, а не систему с искровым зажиганием, используемую в большинстве бензиновых автомобилей. В системе с воспламенением от сжатия дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя и воспламеняется за счет высоких температур, достигаемых при сжатии газа поршнем двигателя.В отличие от систем контроля выбросов на автомобилях с бензиновым двигателем, многие автомобили с дизельным двигателем имеют дополнительные компоненты доочистки, которые уменьшают выброс твердых частиц и разлагают выбросы опасного оксида азота (NO _x ) на безвредные азот и воду. Дизельное топливо является обычным транспортным топливом, и в некоторых других вариантах топлива используются аналогичные системы и компоненты двигателя. Узнайте об альтернативных вариантах топлива.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты легкового дизельного автомобиля

Система последующей обработки: Эта система состоит из нескольких компонентов, которые отвечают за фильтрацию выхлопных газов двигателя в соответствии с требованиями по выбросам выхлопных газов.После того, как выхлопные газы двигателя фильтруются через сажевый фильтр (DPF) и катализатор окисления дизельного топлива для уменьшения твердых частиц, жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя (DEF) впрыскивается в смесь выхлопных газов, затем восстанавливается до азота и воды путем химического преобразования. в селективном каталитическом восстановителе (SCR) перед выбросом в атмосферу через выхлопную трубу автомобиля.

Батарея: Батарея обеспечивает электричество для запуска двигателя и электроники / аксессуаров силового транспортного средства.

Заливная горловина для выхлопных газов дизельного двигателя: Этот порт предназначен для заполнения бака для выхлопных газов дизельного двигателя.

Бак с жидкостью для выхлопных газов дизельного двигателя (DEF): В этом баке содержится жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя, водный раствор мочевины, который впрыскивается в поток выхлопных газов во время избирательного каталитического восстановления.

Электронный блок управления (ЕСМ): ЕСМ контролирует топливную смесь, угол опережения зажигания и систему выбросов; следит за работой автомобиля; предохраняет двигатель от злоупотреблений; а также обнаруживает и устраняет проблемы.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливопровод: Металлическая трубка или гибкий шланг (или их комбинация) подает топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя.

Топливный насос: Насос, перекачивающий топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя по топливопроводу.

Топливный бак (дизель): Хранит топливо на борту автомобиля до тех пор, пока оно не понадобится для работы двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания (с воспламенением от сжатия): В этой конфигурации топливо впрыскивается в камеру сгорания и воспламеняется за счет высокой температуры, достигаемой при сильном сжатии газа.

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Как работают системы впрыска дизельного топлива

Система впрыска дизельного топлива является основным компонентом исправно работающего двигателя.Неправильная регулировка двигателя может привести к чрезмерному дыму выхлопных газов, плохой экономии топлива, накоплению большого количества углерода в камерах сгорания и сокращению срока службы двигателя.

Дизельный двигатель известен как двигатель с воспламенением от сжатия, а бензиновый двигатель известен как двигатель с искровым зажиганием.

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с двух- или четырехтактным циклом. Сгорание топлива в цилиндрах двигателя является источником его энергии.

Одно из отличий дизельных двигателей заключается в том, что дизельные двигатели сжимают только воздух в камере сгорания. Еще одно отличие состоит в том, что скорость дизельного двигателя регулируется количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндры. В бензиновом двигателе скорость двигателя в первую очередь регулируется количеством воздуха, поступающего в карбюратор или систему впрыска топлива.

Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр системой впрыска топлива, которая в основном состоит из насоса, топливопровода и форсунки или форсунки.

Степени сжатия и впрыск топлива

Степень сжатия в дизельных двигателях может достигать 24: 1. Эта высокая степень сжатия вызывает повышение давления в цилиндре от 400 до 600 фунтов на квадратный дюйм, что, в свою очередь, увеличивает температуру воздуха внутри цилиндра до такой степени, что воспламеняется распыленное дизельное топливо, которое впрыскивается.

Механически дизельный двигатель аналогичен бензиновому. Такты впуска, сжатия, мощности и выпуска выполняются в одном и том же порядке.Расположение поршней, шатунов, коленчатого вала и клапанов двигателя примерно одинаковое. Дизельные двигатели также делятся на рядные и v-образные.

По сравнению с бензиновым двигателем, дизельный двигатель более эффективен, вырабатывает больше мощности на фунт топлива, более надежен, долговечен из-за более тяжелой конструкции, необходимой для его высокого давления сжатия, имеет меньший расход топлива для данной мощности. в час и представляет меньшую опасность возгорания.

Эти преимущества частично компенсируются более высокой начальной стоимостью и более высокими требованиями к запуску из-за высокого давления сжатия.

Дизельное топливо

Дизельное топливо тяжелее бензина, поскольку оно получается из остатков сырой нефти после удаления более летучих видов топлива. Как и в случае с бензином, эффективность дизельного топлива зависит от типа двигателя, в котором оно используется. Путем перегонки, крекинга и смешивания нескольких масел можно получить подходящее дизельное топливо для всех условий работы двигателя. Использование топлива плохого или несоответствующего качества может вызвать затруднения при запуске, неполное сгорание, дымный выхлоп и детонацию двигателя.

Высокое давление впрыска, необходимое в системе дизельного топлива, достигается за счет жестких допусков в насосах и форсунках. Эти допуски требуют, чтобы дизельное топливо обладало достаточными смазочными качествами для предотвращения быстрого износа или повреждений. Он также должен быть чистым, быстро смешиваться с воздухом и плавно гореть, чтобы обеспечить равномерный толчок поршня во время сгорания.

Конструкция камеры сгорания дизельного двигателя

Топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, должно быть тщательно смешано со сжатым воздухом и по возможности равномерно распределено по камере, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью и демонстрировал оптимальные ходовые качества.В хорошо спроектированном дизельном двигателе используется камера сгорания, предназначенная для предполагаемого использования двигателя. Используемые форсунки должны дополнять камеру сгорания. Камеры сгорания, описанные в следующих разделах, являются наиболее распространенными конструкциями, используемыми в настоящее время.

Камера сгорания с прямым впрыском

Прямой впрыск является наиболее распространенной камерой сгорания и в настоящее время встречается почти во всех дизельных двигателях. Топливо впрыскивается непосредственно в открытую камеру сгорания, образованную поршнем и головкой блока цилиндров.Основным преимуществом этого типа впрыска является его простота и высокая топливная эффективность.

В камере прямого сгорания топливо должно распыляться, испаряться и смешиваться с воздухом для горения за очень короткий период времени. Форма поршня помогает в этом во время такта впуска. Системы прямого впрыска работают при очень высоких давлениях до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

Камера сгорания с косвенным впрыском

Камеры непрямого впрыска ранее использовались в основном в легковых автомобилях и легких грузовиках из-за более низких выбросов выхлопных газов и бесшумности.В сегодняшних технологиях с электронным таймером превосходят системы прямого впрыска. Поэтому на новых двигателях вы не увидите много систем непрямого впрыска; однако они все еще установлены на многих старых двигателях.

Камера предварительного сгорания
Конструкция камеры предварительного сгорания, используемая в дизельных двигателях непрямого сгорания, включает отдельную камеру сгорания, расположенную либо в головке цилиндров, либо в стенке. Эта камера предварительного сгорания занимает от 20% до 40% объема ВМТ камеры сгорания и соединена с камерой одним или несколькими проходами.Когда происходит такт сжатия, воздух нагнетается в камеру предварительного сгорания. Когда топливо впрыскивается в камеру предварительного сгорания, оно частично сгорает, создавая давление. Это давление заставляет смесь возвращаться в камеру сгорания, и происходит полное сгорание.

Способы впрыска дизельного топлива

Возможно, вы слышали утверждение: «Система впрыска топлива — это сердце дизельного двигателя». Если учесть, что действительно дизель не может быть разработан до тех пор, пока не будет разработана и произведена адекватная система впрыска топлива, это утверждение приобретает гораздо более широкий и сильный смысл.

За прошедшие годы в области насосов, форсунок и насос-форсунок для дизельных двигателей было сделано много важных разработок, при этом новейшая система впрыска сегодня основана на электронных элементах управления и датчиках.

Системы впрыска дизельного топлива

Системы впрыска дизельного топлива должны выполнять пять определенных функций: измеритель, впрыск, время, распыление и создание давления.

1. Дозиметр

Точное дозирование или измерение топлива означает, что при одинаковых настройках управления подачей топлива в каждый цилиндр для каждого рабочего такта двигателя должно подаваться одинаковое количество топлива.Только так двигатель может работать с постоянной скоростью и одинаковой выходной мощностью.

Плавная работа двигателя и равномерное распределение нагрузки между цилиндрами зависят от одинакового объема топлива, поступающего в конкретный цилиндр каждый раз, когда он срабатывает, и от равных объемов топлива, подаваемого во все цилиндры двигателя.

2. Контроль впрыска

Топливная система также должна контролировать скорость впрыска. Скорость впрыска топлива определяет скорость сгорания.Скорость впрыска при запуске должна быть достаточно низкой, чтобы излишки топлива не накапливались в цилиндре во время начальной задержки зажигания (до начала сгорания). Впрыск должен происходить с такой скоростью, чтобы повышение давления сгорания не было слишком большим, но скорость впрыска должна быть такой, чтобы топливо подавалось как можно быстрее для достижения полного сгорания.

Неправильная скорость впрыска влияет на работу двигателя так же, как неправильный выбор времени. Когда скорость инъекции слишком высока, результаты аналогичны результатам, вызванным слишком ранней инъекцией; когда скорость слишком низкая, результаты аналогичны результатам, вызванным слишком поздней инъекцией.

3. Сроки

В дополнение к измерению количества впрыскиваемого топлива, система должна правильно рассчитывать время впрыска, чтобы гарантировать эффективное сгорание, чтобы из топлива можно было получить максимальную энергию. Когда топливо впрыскивается слишком рано в цикле, воспламенение может быть отложено, потому что температура воздуха в этот момент недостаточно высока. С другой стороны, чрезмерная задержка приводит к грубой и шумной работе двигателя. Это также приводит к потере некоторого количества топлива из-за смачивания стенок цилиндра и головки поршня.

Это, в свою очередь, приводит к плохой экономии топлива, высокой температуре выхлопных газов и дыму в выхлопе. Когда топливо впрыскивается слишком поздно в цикле, все топливо не сгорит до тех пор, пока поршень не пройдет далеко за верхний центр. Когда это происходит, двигатель не развивает достаточной мощности, выхлоп дымится, а расход топлива высокий.

4. Распыление топлива

При использовании в сочетании с впрыском топлива распыление означает дробление топлива при его поступлении в цилиндр на мелкие частицы, которые образуют аэрозоль, похожую на туман.Распыление топлива должно соответствовать требованиям типа используемой камеры сгорания. Некоторые камеры требуют очень тонкого распыления, в то время как другие работают с дисперсным распылением. Правильное распыление облегчает начало процесса горения и гарантирует, что каждая мельчайшая частица топлива окружена частицами кислорода, с которыми она может соединяться.

Распыление обычно достигается, когда жидкое топливо под высоким давлением проходит через небольшое отверстие (или отверстия) в форсунке или сопле.Когда топливо попадает в камеру сгорания, развивается высокая скорость, потому что давление в цилиндре ниже, чем давление топлива. Создаваемое трение, возникающее в результате прохождения топлива через воздух с высокой скоростью, заставляет топливо распадаться на мелкие частицы.

5. Создание давления

Система впрыска топлива должна повышать давление топлива, чтобы преодолеть давление сжатия и обеспечить надлежащее диспергирование впрыскиваемого топлива в пространство сгорания.Правильное диспергирование необходимо, если топливо должно тщательно смешиваться с воздухом и эффективно сгорать. В то время как давление является главным фактором, способствующим этому, на дисперсию топлива частично влияет распыление и проникновение топлива. (Проникновение — это расстояние, на которое частицы топлива переносятся заданным им движением, когда они покидают форсунку или сопло.)

Если процесс распыления слишком сильно уменьшает размер частиц топлива, они не проникают. Слишком малое проникновение приводит к воспламенению мелких частиц топлива до того, как они будут должным образом распределены или диспергированы в пространстве сгорания.Поскольку проникновение и распыление имеют тенденцию противодействовать друг другу, компромисс в степени каждого из них необходим в конструкции оборудования для впрыска топлива, особенно если необходимо добиться равномерного распределения топлива в камере сгорания.

Типы систем впрыска дизельного топлива Дизельные двигатели

оснащены одним из нескольких различных типов систем впрыска топлива: индивидуальной насосной системой; многоплунжерная, линейная насосная система; система насос-форсунок; система впрыска давления-времени; распределительная насосная система; и система впрыска Common Rail .

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail — это новейшая система подачи топлива с прямым впрыском высокого давления. Топливный насос усовершенствованной конструкции подает топливо в общую топливную рампу, которая действует как аккумулятор давления. Common Rail подает топливо к отдельным форсункам по коротким топливопроводам высокого давления. Электронный блок управления системы точно контролирует как давление в рампе, так и время и продолжительность впрыска топлива.Форсунки форсунок приводятся в действие быстрозажимными электромагнитными клапанами или пьезоэлектрическими исполнительными механизмами.

Гидравлический электронный блок-форсунка (HEUI)

В гидравлических электронных насос-форсунках используется моторное масло под высоким давлением для обеспечения усилия, необходимого для завершения впрыска. Многие компоненты механического привода, присутствующие в стандартных механических или электронных системах впрыска, в этой системе не используются.

Соленоид на каждой форсунке контролирует количество топлива, подаваемого форсункой.Осевой насос с шестеренчатым приводом повышает нормальное давление до уровней, необходимых для форсунок. Контроллер ЭСУД посылает сигнал на клапан управления давлением впрыска для регулирования давления и еще один сигнал на каждый соленоид форсунки для впрыска топлива.

Контроллер ЭСУД контролирует давление в масляном коллекторе двигателя с помощью клапана управления давлением впрыска. Клапан управления давлением впрыска или клапан сброса регулирует давление на выходе ТНВД, сбрасывая излишки масла обратно в поддон.Контроллер ЭСУД контролирует давление в коллекторе с помощью датчика контрольного давления впрыска (ICP). Контроллер ЭСУД измеряет сигнал датчика давления до требуемого давления впрыска. На основании этого измерения контроллер ЭСУД изменяет давление масла в коллекторе высокого давления.

Масло высокого давления направляется от насоса к коллектору высокого давления по стальной трубке. Оттуда он направляется к каждому инжектору через более короткие перемычки.

Что такое дизельный двигатель? Как это работает? — Welland Power

Что такое дизельный двигатель?

Дизельный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором воспламенение от сжатия используется для преобразования энергии дизельного топлива в механическую энергию вращения.Дизельный двигатель был назван в честь его изобретателя Рудольфа Дизеля, который родился в Париже в 1958 году. Первый дизельный двигатель был прототипирован в 1893 году и изначально проектировался для работы на арахисовом масле.

Дизельное топливо было названо так потому, что оно использовалось для работы дизельных двигателей, дизельные двигатели не были названы в честь топлива, которое во времена первого дизельного двигателя было бесполезным побочным продуктом извлечения парафина и керосина из сырой нефти. В 1894 году этот продукт отходов получил окончательное название «дизельное топливо».

Как работает дизельный двигатель?

Дизельный двигатель использует поршни для сжатия смеси воздуха (содержащего кислород) с дизельным топливом.Когда этот воздух сжимается в соотношении примерно 15: 1, смесь взрывается, заставляя поршень подниматься и создавая возвратно-поступательное движение. Затем это движение преобразуется коленчатым валом двигателя во вращательное.

Какие основные компоненты в дизельном двигателе?

Топливная система двигателя

Топливная система включает топливный насос высокого давления, подъемный насос, форсунки и все топливопроводы. Также будут некоторые топливные фильтры и, возможно, водоотделитель, предотвращающий повреждение дизельного двигателя некачественным топливом.

Система смазки двигателя / масляная система

Система смазки обеспечивает бесперебойную работу двигателя, предотвращая износ движущихся частей за счет использования масла под давлением для смазки и уменьшения трения. Масляная система будет иметь масляный насос и масляные фильтры, чтобы масло было чистым от загрязнений.

Система охлаждения двигателя

Система охлаждения обрабатывает охлаждающую жидкость двигателя — обычно смесь дистиллированной воды и гликоля с некоторыми дополнительными присадками для предотвращения коррозии.На некоторых двигателях также может быть фильтр охлаждающей жидкости и «водяной насос», который на самом деле является насосом охлаждающей жидкости. Насос охлаждающей жидкости используется для проталкивания охлаждающей жидкости вокруг двигателя и любого устройства, используемого для охлаждения жидкости — обычно радиатора, но иногда и теплообменника.

Выхлопная система двигателя

Очень важно избавиться от отработавших газов сгорания — отвод отработанных газов из цилиндров двигателя через выпускной коллектор в основную систему глушителя, которая снижает шум.Глушитель обычно не является частью двигателя, а является дополнением для снижения шума в соответствии с требованиями клиентов. Выхлопные газы проходят через турбонагнетатель, заставляя его вращаться там, где он установлен.

Двигатели Турбонагнетатель

Большинство двигателей оснащено турбонаддувом. Это устройство сжимает воздух для горения, чтобы сделать двигатель более мощным.

Дизельный двигатель состоит из сотен компонентов, но каковы основные части дизельного двигателя?

1. Блок двигателя
2. Поршни
3. Вал коленчатый
4. ТНВД и система управления двигателем
5. Форсунки
6. Стартер
7. Головка
8. Клапаны
9. Часто Турбокомпрессор
10. Топливные фильтры
11. Масляные фильтры
12. Воздушные фильтры
13. Маховик

Последствия загрязнения дизельного топлива

Загрязнение топлива можно ощутить по-разному, особенно в механической работоспособности вашего двигателя или оборудования.Некоторые из этих симптомов часто остаются незамеченными или игнорируются, в то время как другие симптомы могут быть серьезными, и их невозможно игнорировать.

Не только ремонт этих неисправностей может быть чрезвычайно дорогостоящим, но и эти катастрофические поломки могут быть опасными, особенно когда они происходят на дороге или на высоких скоростях.

К счастью, многие из этих отказов можно предотвратить путем частых проверок топлива и принятия профилактических решений.

В этой статье мы рассмотрим симптомы, причины, испытания и решения для всех типов загрязнения дизельного топлива.

Часть 1:

class = «unititle»>

Признаки загрязнения топлива

Не игнорируйте контрольную лампу двигателя

Многие люди были или знакомы с кем-то, кто попадал в ситуацию, когда на их автомобиле загорается индикатор «проверьте двигатель», казалось бы, из ниоткуда. Сначала они встревожены, но приглушают вождение, чтобы посмотреть, почувствуют ли они разницу в том, как движется автомобиль.

Как ни странно, ощущения не отличаются от прежних — поэтому они убеждают себя, что это, вероятно, не что иное, как автомобиль или грузовик, которые немного «привередливы».

Сначала проходит несколько дней, затем несколько месяцев. Свет все еще горит, и, поскольку автомобиль не чувствует, что работает иначе, его запускают так же часто и интенсивно, как и обычно.

Однако под капотом компоненты работают не так, как задумано, а непрерывная работа изношенных деталей повреждает сами системы, которые поддерживают работу автомобиля.

На этом этапе серьезный отказ двигателя может быть лишь вопросом времени, превращая ремонт в пару сотен долларов в ремонт, который может быстро повлечь за собой огромные затраты в тысячи долларов.

Забиты топливные фильтры

Часто засоряющиеся топливные фильтры часто являются одним из первых первых признаков возможного загрязнения дизельного топлива. Фильтр предназначен для улавливания частиц в вашем топливе до того, как они попадут в двигатель, и эти частицы могут состоять из комков топливного шлама, металлических частиц или других нежелательных частиц.

Если в топливной системе происходит нетипичная повторная замена топливного фильтра, корень проблемы может заключаться в качестве топлива, подаваемого в фильтр.

Сильно загрязненное топливо будет постоянно содержать твердые частицы и другие нежелательные материалы, которые быстро забивают фильтры и, возможно, вызывают другие проблемы в топливной системе.

Это загрязнение может происходить либо от самого источника топлива, либо от внутренней коррозии самого топливного бака, используемого для заправки двигателя.

Отказ топливного насоса

При частом засорении топливного фильтра часто следует выход из строя топливного насоса.Из-за ограничений, вызванных засорением фильтров, топливный насос мог работать с большей нагрузкой, чем предусмотрен для подачи топлива из бака в двигатель.

Когда топливный насос выходит из строя, топливный насос не может подавать стабильный поток топлива, прерывая механический ход и работу двигателя. Это может быть особенно заметно при ускорении, когда потребность в топливе увеличивается, однако топливный насос не может подавать топливо с требуемой скоростью.

Симптомы неисправного топливного насоса могут включать:

• рывки или брызги на высоких скоростях
• Потери мощности при ускорении
• Потери мощности при движении по склону
• Потери мощности при буксировке
• Помпаж двигателя при не задействованном ускорении
• Двигатель не запускается

При подаче топлива насос нагружен до точки отказа, не требуется простое техническое обслуживание, чтобы снова запустить двигатель.Когда топливный насос выходит из строя, давление в топливной магистрали теряется, что не позволяет подавать топливо для запуска двигателя. На этом этапе ожидается простой оборудования для капитального ремонта, чтобы топливо снова пошло нормально.

Частичная неисправность форсунки

К сожалению, частичный отказ двигателя часто остается незамеченным, пока не станет слишком поздно.

Неэффективность двигателя редко ощущается пользователем, но может привести к серьезным потерям в работоспособности и прибыли.

Основная причина неэффективности двигателя заключается в частичном отказе системы впрыска топлива в двигателе, что не совсем понятно большинству людей.

Частичный функциональный отказ инжектора

— это не точка отказа, которая хорошо задокументирована во многих отраслях промышленности, что приводит к недоразумению в понимании симптомов, связанных с таким типом отказа.

Хотя оборудование все еще находится в рабочем состоянии, частичный отказ системы впрыска топлива, как правило, приводит к снижению эффективности или производительности двигателя.Симптомы таких сбоев в системе впрыска могут включать следующее:

• Низкая мощность двигателя
• Пониженные обороты двигателя
• Повышенный расход топлива
• Плохое время цикла или низкая скорость
• Дым
• Выбор пониженной передачи
• Шум
• Плохой запуск
• Плохой холостой ход

Упомянутые здесь симптомы трудно диагностировать без надлежащих инструментов и оборудования, поэтому требуемый ремонт часто не выполняется.

При непрерывной эксплуатации оборудования пользователь рискует столкнуться с катастрофическим отказом двигателя или компонентов.

Чтобы понять роль впрыска топлива в двигателе с механической точки зрения, необходимо понимать рабочий цикл, как указано ниже.

Во время рабочего такта топливо впрыскивается в цилиндр и воспламеняется, создавая энергию, необходимую для передачи механической выходной мощности, приводящей в движение транспортное средство или оборудование.

До производства форсунки дизельного топлива проектируются с определенными функциональными допусками.Если эти форсунки начинают выходить из строя или каким-либо образом отклоняются от расчетных допусков, траектория распыления топлива в камере сгорания существенно изменяется.

Форсунки могут отклоняться от своих допусков из-за попадания загрязненного топлива. Загрязненное топливо может ухудшить качество и вызвать коррозию металлических поверхностей в форсунках, с большей вероятностью после длительного использования загрязненного топлива.

Любое количество этих факторов может изменить конструктивную функциональность топливной форсунки, что приведет к эффекту снежного кома из-за внутреннего повреждения двигателя, которое в конечном итоге может перерасти в полный отказ двигателя.

Катастрофическая неисправность форсунки двигателя

Когда случаются катастрофические отказы форсунок двигателя, двигатель не может продолжать работу из-за этих внезапных происшествий. Как правило, эти пережитые события можно восстановить только путем дорогостоящего ремонта, который часто приводит к длительному простою оборудования.

Менеджеры по эксплуатации и оборудованию полагаются на надлежащую функциональность оборудования для поддержания рентабельности и прибыльности бизнеса. Именно по этим причинам внимание должно быть направлено на управление, прогнозирование и предотвращение возникновения этих отказов посредством надлежащего обслуживания и эксплуатации оборудования.

Специалисты по оборудованию и производители оригинального оборудования обычно используют свое оборудование в соответствии с рекомендованными процедурами технического обслуживания, которые призваны ограничить отказ компонентов и продлить срок службы оборудования.

Производители оригинального оборудования обычно рекомендуют эти процедуры обслуживания для сохранения гарантийных обязательств. Замена топливных форсунок является критически важным компонентом этих гарантий OEM, при этом рекомендации часто относятся к периоду полураспада двигателя.

Это рекомендуется, потому что производители оборудования знают, что двигатели обычно не поставляются с качественным топливом, а вместо этого обычно поставляются с загрязненным топливом, которое со временем может повредить форсунки и поставить под угрозу надежность.

Хотя персонал по техническому обслуживанию оборудования отвечает за управление двигателем и устранение потенциальных проблем, не все из них можно предсказать и / или предотвратить. Это часто случается с загрязненным топливом, поскольку операционные менеджеры часто ограничены в количестве топлива, которое они могут приобрести.

При использовании загрязненного топлива вероятна эрозия седла клапана форсунки, что может привести к частичному функциональному отказу, который в конечном итоге приведет к полному функциональному отказу клапана топливной форсунки.

Цепная реакция неудач

1. Загрязненное топливо проходит через топливные форсунки
2. Начинается износ клапана топливной форсунки
3. Давление топлива через форсунку снижается
4. Объем топлива в системе впрыска уменьшается
5. ЭБУ двигателя увеличивает топливную нагрузку для компенсации
6. Уменьшается распыление топлива
7. Сажа выработка в цилиндре
8. Выбросы увеличились
9. Испытанная потеря мощности
10. Точка частичного отказа впрыска
11. Износ форсунки продолжается
12. Расход топлива увеличивается
13. Видимые и звуковые признаки неисправности двигателя
14. Отказ полного впрыска

В пределах высокого- Форсунка Common Rail под давлением состоит из трех основных компонентов, которые больше всего страдают от загрязнения дизельным топливом.Это:

• Отверстия форсунки топливной форсунки
• Игольчатый клапан и седло
• Электронный пьезо или электромагнитный клапан

Форсунка топливной форсунки

Форсунки топливных форсунок предназначены для распыления топливного тумана в цилиндр для сжатия поршня и сгорания топлива. В настоящее время эти топливные форсунки в основном бывают двух конструкций: форсунка SAC (область вокруг кончика иглы) и форсунка VCO (сопло, закрытое клапаном).

Форсунки Common Rail (HPCR) высокого давления в основном используют тип VCO.Такая конструкция позволяет инжектору быстро и полностью отключать подачу топлива по окончании впрыска топлива. Это позволяет лучше контролировать действие впрыска топлива, поскольку это критично для форсунок HPCR.

Эта конструкция позволяет инжектору резко и полностью отключать подачу топлива в конце события впрыска, тем самым обеспечивая более строгий контроль над событием впрыска топлива. Эти два дизайна можно увидеть ниже.

Игольчатые клапаны впрыска типа

VCO известны своими особо точными допусками и чрезвычайно чувствительны к частичному отказу во время подъема и опускания.

В дизельном двигателе действия впрыска могут происходить десятки раз в секунду. Вот почему допуски форсунок критически важны для обеспечения надежной работы и предотвращения частичных отказов в функции впрыска топлива.

Обычно отверстия форсунок топливных форсунок подвержены двум обстоятельствам, которые могут привести к отказу форсунки. Эти два обстоятельства являются блокировками и эрозиями.

Точность работы топливных форсунок HPCR, хотя и впечатляющая, делает компоненты, которые требуют надлежащих условий для сгорания, как задумано.

При достижении проектных характеристик топливный туман, впрыскиваемый в камеру сгорания, выгорает до того, как капли топлива достигают облицовки цилиндра двигателя. Это гарантирует, что все сгорание топлива не повредит цилиндр, и особенно важно, чтобы система впрыска топлива работала так, как задумано производителем.

Когда топливо не может полностью сгорать должным образом, внутри двигателя накапливается сажа, и образуются вредные выбросы выхлопных газов, такие как оксид азота, оксид углерода и твердые частицы.

Топливные форсунки

HPCR обычно имеют 5-8 отверстий, которые выточены в наконечнике форсунки, что позволяет впрыскивать топливо в камеру сгорания и достигать распыления.

Когда происходит впрыск топлива, дизельное топливо разбрызгивается в камеру сгорания. Во время рабочего хода поршень движется вниз и втягивает топливную струю форсунки глубже в камеру сгорания.

При нарушении допусков форсунки капли топлива из форсунки форсунки могут не сгореть, что часто приводит к выбросам дыма и сажи.Если проблема не будет устранена, на наконечниках форсунок будет накапливаться сажа, что в конечном итоге приведет к засорению. Эти блокировки также могут возникать в клапанах двигателя, стенках цилиндров и выхлопной системе.

Когда отверстия форсунок блокируются из-за этого накопления, скорость топлива через открытые отверстия форсунок увеличивается, потому что больше топлива вынуждено выходить из форсунки через оставшиеся незаблокированные отверстия.

Эти засоры в форсунке форсунки приводят к неэффективному распылению, что способствует неэффективности двигателя и вредным выбросам.

Когда происходят эти частичные функциональные отказы в форсунке, считается, что наилучшей практикой является использование присадок к дизельному топливу, которые химически разработаны для очистки топливных форсунок от отложений сажи.

Хотя использование этих добавок может помочь, эти добавки не устраняют истинных основных проблем, которые способствуют засорению форсунок. Загрязненное топливо по-прежнему будет изнашивать форсунки, а раствор топливной присадки может действовать только как повязка на гораздо более важную проблему.

Игольчатый клапан топливной форсунки и регулирующий клапан

В современных двигателях обычно используются две топливные форсунки: насос-форсунки с электронным управлением (EUI) и форсунки Common Rail высокого давления (HPCR). Игольчатый клапан в обоих этих типах впрыска топлива спроектирован так, чтобы предотвращать прохождение топлива через наконечник форсунки после действия впрыска топлива.

Когда игольчатый клапан не герметизируется должным образом, топливо будет стекать в цилиндр двигателя и на поршень (поршни).Это капающее топливо может стать катализатором серьезных проблем с двигателем и катастрофических отказов.

В системах впрыска HPCR топливные форсунки постоянно находятся под постоянным давлением при работающем двигателе. Это приводит к более высокой вероятности повреждения в случае выхода из строя игольчатого клапана топливной форсунки.

Оба типа электронных топливных форсунок имеют регулирующий клапан, который управляет синхронизацией последовательностей впрыска топлива.

Регулирующий клапан в форсунках EUI управляется электронным соленоидом.Инжекторы HPCR управляются с помощью пьезоэлектрического клапана. Эти пьезоэлектрические клапаны часто рассматриваются как наиболее важный компонент инжектора, поскольку они позволяют системе впрыска лучше контролировать расстояние перемещения клапана и скорость клапана.

Пьезоэлектрические клапаны особенно чувствительны к загрязнению топлива, поскольку оно изнашивает и повреждает компоненты и нарушает расчетные допуски впрыска.

При длительном контакте с загрязненным топливом внутри форсунки могут накапливаться загрязнения, что приводит к летаргическому движению игольчатого клапана.Это вызывает износ клапана и, в конечном итоге, приводит к частичному, если не полному, функциональному отказу игольчатого компонента топливной форсунки.

Часть 2:

class = «unititle»>

Причины загрязнения топлива

Твердые частицы в топливе

Нежелательные твердые частицы в дизельном топливе являются одним из наиболее распространенных загрязнителей. От микроскопических фрагментов черных металлов до грязи и сажи, попадающих в топливо, в большинстве проблем, связанных с топливом, могут быть различные загрязнители.

После процесса очистки топливо, скорее всего, пройдет через многочисленные цистерны, грузовики, суда и хранилища, прежде чем попадет к вам. Из-за этого существует множество потенциальных источников нежелательного загрязнения твердыми частицами. Старые топливные баки, особенно из черного чугуна, очень подвержены ржавчине и коррозии.

Из-за коррозии топливо, которое ранее было чистым, могло быть загрязнено при попадании в бак, внутри которого образовалась ржавчина. В транспортном автоцистерне или грузовике постоянная вибрация и плескание могут привести к смешиванию твердых частиц с топливом до такой степени, что все топливо будет загрязнено.

Это топливо часто может попасть в другие резервуары для распределения и хранения, где оно может затем загрязнить другие резервуары или оборудование, а также другое топливо, которое в конечном итоге попадет туда.

Этот цикл превращается в постоянную проблему для операторов оборудования и двигателей, затрудняя определение источника или причины загрязненного дизельного топлива.

Редко известно, где именно было пропущено топливо, прежде чем оно попало к вам, поэтому вероятность получения загрязненного топлива остается на волю случая.

Загрязнение воды

Вода в дизельном топливе — один из наиболее опасных загрязнителей, а также один из самых сложных для борьбы с большими объемными топливными баками.

Поскольку топливо часто хранится, перемещается и покупается вне поля зрения, загрязнение и накопление воды в дизельном топливе может быть чрезвычайно трудно обнаружить, если оно не будет должным образом проверено.

Не только это, но и повреждение двигателя из-за попадания воды в топливо может быть очень дорогостоящим.

Вода может попадать в топливо разными путями.

Дизельное топливо — гигроскопичная жидкость, что означает, что оно способно впитывать влагу из окружающего воздуха. Это может стать проблемой для топливных баков, полная емкость которых не поддерживается в течение длительных периодов времени.

Позволяя топливу в резервуаре для хранения иметь больше воздуха для забора воды, эмульгированная вода может образовываться и смешиваться с топливом во взвешенном состоянии.

В сочетании с водой от конденсации это приводит к неблагоприятному соотношению топлива и воды, что может привести к попаданию загрязненного топлива в двигатель или оборудование, в которое оно подается.

В некоторых случаях загрязнение водой может привести к взрыву наконечников топливных форсунок, если вода пройдет через топливный фильтр в двигатель.

Как потенциально катастрофический загрязнитель, чрезмерный уровень воды в топливе может снизить производительность двигателя из-за уменьшения энергии, доступной в топливе.

Не только это, но и вода в топливе может повысить температуру замерзания топлива внутри компонентов двигателя. Это может быть особенно проблематично в холодном климате, где гелеобразование топлива уже является проблемой.

Другой тип загрязнителя воды — это свободная вода. После разделения фаз свободная вода образует слой под хранящимся топливом.

При наличии свободной воды в топливном баке возможно распространение микробов в топливе.

Если пренебречь наличием свободной воды, микробный рост будет жить и расти в слое, где вода встречается с топливом. Углеводороды в топливе обеспечивают пищу и энергию для быстрого распространения «дизельного клопа» (которого часто называют «водорослями»).

Когда в топливном баке происходит рост микробов, отстой становится побочным продуктом потребления углеводородов, потребляемых микробами.

Чтобы узнать больше о неисправности дизельного топлива и возможных решениях, ознакомьтесь с нашей статьей «Устранение водорослей в дизельном топливе».

Разложение топлива

Топливо действительно «портится» из-за длительного хранения.

Многие люди не знают, что у дизельного топлива есть срок годности, однако стабильность топлива важна для механической работоспособности вашего двигателя.

Хорошие образцы топлива обычно яркие и прозрачные. Образцы разлагающегося топлива часто можно определить визуально: топливо становится темным и мутным из-за образования смол и асфальтенов в топливе.

Рекомендуемый срок хранения дизельного топлива с высоким содержанием серы составляет менее года, в то время как смеси ULSD и биодизеля имеют еще более низкую долгосрочную стабильность.

Когда топливо теряет стабильность во время разложения, образующиеся смолы и воск могут способствовать коррозии и повреждающим отложениям на компонентах двигателя.

Многие автомеханики сначала промывают топливопроводы и заменяют топливо, если известно, что неисправный автомобиль простаивает хотя бы несколько месяцев.

Поскольку большинство двигателей предназначены для частого использования, например в транспортных средствах, стабильность расхода топлива не является чем-то важным для большинства потребителей.

Если у вас есть топливо, которое будет храниться в течение длительного периода времени, например, наливное хранилище топлива для парка или локальное хранилище топлива для резервных генераторов, менеджеры оборудования должны быть осведомлены о сроках стабильности топлива.

Состав дизельного топлива может начать меняться в течение месяца после хранения, с рекомендуемыми максимальными сроками хранения без значительного ухудшения от шести месяцев до одного года.

Однако эти рекомендации зависят от топлива, закупаемого у поставщиков и хранящегося в резервуарах с соответствующими стандартами чистоты и качества.

Для правильного хранения топлива (особенно в больших количествах) в течение продолжительных периодов времени, топливо необходимо отполировать для поддержания оптимального качества топлива, которое будет готово к использованию в любой момент.

Часть 3:

class = «unititle»>

Как проверить топливо на загрязнение

Инструменты для проверки топлива

Чтобы проявить инициативу и своевременно выявить загрязнение топлива, необходимо брать пробы и проверять топливо из бака для хранения топлива не реже одного раза в шесть месяцев. Тестирование на различные загрязняющие вещества может быть выполнено несколькими способами, вот наиболее распространенные инструменты для отбора проб и тестирования топлива:

Правильный отбор проб топлива и тестирование

Насосы для отбора проб жидкости часто используются для отбора проб жидкости из труднодоступных мест с использованием гибких трубок.Это позволяет откачивать жидкости, не беспокоясь о перекрестном загрязнении, поскольку жидкость никогда не контактирует с насосом.

Пробоотборники для топливных баков, также известные как «беконные бомбы», представляют собой промышленные устройства из нержавеющей стали, используемые для отбора жидких проб из резервуаров для хранения топлива. Устройство опускают в топливный бак до тех пор, пока поршень пробоотборника не коснется дна бака.

Затем открывается плунжер, через который проба попадает в установку. Для отбора проб с любого желаемого уровня в резервуаре плунжер может приводиться в действие с помощью тягово-сцепной цепи, прикрепленной к устройству.

После получения образцов жидкости их необходимо отправить в лабораторию для тестирования. Получение результатов из лаборатории может занять от нескольких дней до нескольких недель.

Для получения более быстрых результатов паста для обнаружения воды Kolor Kut ® используется для мгновенного сообщения о наличии воды в нефтяных жидкостях, таких как бензин, керосин, дизельное топливо и мазут. Пасту наносят на стержень и окунают в резервуар, при этом цвет пасты мгновенно меняется при контакте с водой.

FUELSTAT ® PLUS — это простой комплект для проверки топлива, который дает результаты менее чем за 10 минут. Цель теста — обеспечить быстрый скрининг образцов топлива для быстрой и точной оценки H. Res., Бактерий и других грибков в топливе.

Liqui-Cult Microbial Test Kits точно определяет и количественно определяет рост бактерий и грибков в различных жидкостях. Liqui-Cult проводит тесты на рост микробов в образцах топлива в течение нескольких дней.

Посредством частых проверок топлива можно определить наличие загрязнения и начать разработку плана действий.В зависимости от уровня загрязнения и объема загрязненного топлива некоторые решения могут быть более практичными для реализации, чем другие.

Часть 4:

class = «unititle»>

Решения по борьбе с загрязнением топлива

Что такое полировка топлива?

Очистка топлива — это метод фильтрации топлива, используемый во многих отраслях промышленности для повышения и поддержания качества топлива в хранящемся топливе. С помощью этих систем фильтрации топлива удаляются и предотвращаются различные формы загрязнения.

Мобильная полировка топлива

Эти полировальные системы могут быть мобильными установками, встроенными на тележки или салазки, или эти системы могут быть установлены (иногда в кожухе), которые подключены к резервуару для хранения топлива.

Мобильные полировальные системы выгодны, когда необходимо обслуживать несколько различных топливных баков без финансовых затрат на установку нескольких стационарных систем. Мобильные системы бывают разных размеров и скоростей потока, и мы рекомендуем вам посетить нашу страницу «Очистка мобильного топлива», чтобы просмотреть различные доступные системы.

Мобильная полировка топлива может показаться идеальным решением, особенно если у вас несколько баков, однако это не всегда так.

Поскольку эти агрегаты не закреплены на топливном баке, эти системы необходимо вывозить по графику для поддержания чистоты топлива. Проблема возникает не тогда, когда топливо очищается до желаемого стандарта чистоты, а, скорее, когда топливо снова остается необработанным.

Это приводит к тому, что топливо не соответствует требуемым характеристикам чистоты, и его необходимо снова отполировать.Это создает цикл, который проиллюстрирован ниже, который дает шанс, что топливо не будет соответствовать требованиям качества, если не соблюдаются строгие циклы полировки.

Теперь вы можете увидеть, где этот цикл очистки топлива может превратиться в нечто, что оказывается довольно утомительным, особенно в ситуациях, когда необходимо регулярно обрабатывать несколько топливных баков на определенном участке.

Автоматическая полировка топлива

Автоматизированные системы полировки топлива могут быть полезны для хранения топлива на объектах, где частый доступ для мобильной полировки не является предпочтительным или практичным.

Наши системы автоматического и закрытого технического обслуживания топлива спроектированы таким образом, чтобы можно было планировать периодическую очистку топлива, чтобы топливо постоянно менялось и полировалось. Это устраняет опасения, что топливо не соответствует требуемым стандартам чистоты и качества.

Для предприятий, которые полагаются на системы резервного питания, это чрезвычайно важно. Критически важные объекты, такие как больницы и центры обработки данных, не могут подвергаться риску отключения электроэнергии в случае отключения электроэнергии.

Поскольку на этих объектах хранятся большие объемы топлива для питания резервных генераторов, важно поддерживать качество топлива, чтобы обеспечить своевременную доставку качественного топлива в резервную энергосистему. Любые проблемы с качеством топлива могут вывести резервный генератор из строя, что поставит под угрозу критические системы.

Уровни фильтрации топлива

Системы очистки топлива содержат ряд компонентов, необходимых для обеспечения очистки топлива и удаления загрязнений надлежащим образом.

Микронная фильтрация удаляет комки топлива и другие твердые частицы, которые могут повредить оборудование. Пропуская топливо через микронные фильтры, такие загрязнители, как грязь, сажа и шлам, могут улавливаться фильтром и удаляться из топлива.

При отделении воды свободная вода улавливается и удаляется из топлива, чтобы предотвратить рост микробов. Улавливая воду, системы очистки топлива эффективно устраняют условия, в которых процветает «дизельный жук».

Не только это, но и удаляя воду из топлива, он предотвращает попадание воды в двигатель и систему впрыска топлива, которая может нанести ущерб целостности оборудования.

Линейные магнитные кондиционеры топлива LG-X

AXI International являются запатентованной частью наших систем полировки топлива, которые используют магнитное поле для достижения множества целей.

При прохождении топлива через магнитную камеру металлические частицы и фрагменты улавливаются и, таким образом, не попадают в критически важные компоненты двигателя.Эти металлы могут состоять из различных черных металлов или даже ржавчины.

Ржавчина обычно является признаком наличия воды в топливном баке. Ржавчина может развиваться только там, где есть вода, и если топливо было ранее чистым, но ржавчина была обнаружена во время цикла полировки топливного бака, есть вероятность, что там также присутствует вода.

Магнитное поле также отвечает за разрушение комков дизельного топлива, известных как агломерация, когда молекулы топлива в дизельном топливе со временем естественным образом сближаются, образуя толстые комки топлива.Пропуская эти сгустки через магнитное поле, межмолекулярные связи ослабляются, позволяя кластерам распадаться и возвращаться в более жидкое состояние.

Присадки к топливу

Присадки к топливу также могут оказаться полезными для тех, кто озабочен проблемами загрязнения топлива. Однако с таким широким ассортиментом, доступным на рынке, может быть трудно решить, какая добавка лучше всего подходит для ваших уникальных потребностей.

Стабилизаторы топлива в качестве присадки к топливу действуют таким образом, что продлевают стабильность топлива при хранении.Эти стабилизаторы топлива часто используются в обстоятельствах, когда ожидается, что топливо будет находиться в течение длительного периода времени без какого-либо обслуживания топлива.

За счет правильной дозировки топливного бака эта присадка предотвращает окисление топлива и его химическое разложение.

Катализаторы горения могут использоваться не только для улучшения характеристик двигателя, но и для более полного сгорания топлива, подаваемого в цилиндр сгорания, что приводит к уменьшению углеродистых отложений.Это, в свою очередь, снижает выбросы двигателя, поскольку из выхлопной системы выходит меньше несгоревшего топлива.

За счет увеличения выходной мощности катализаторы сгорания часто могут улучшить реакцию двигателя.

Ингибиторы коррозии в некоторых присадках к топливу предотвращают коррозию металлических поверхностей, что продлевает срок службы двигателя и работоспособность оборудования. Это снижает количество «неожиданного» обслуживания оборудования, которое необходимо из-за выхода из строя определенных частей в механической системе двигателя.

Ингибитор коррозии состоит из соединений, которые прикрепляются к поверхностям компонентов и образуют пленку, которая действует как смазка, которая снижает износ двигателя и продлевает срок службы механических компонентов.

Мы рекомендуем AFC Fuel Additives в качестве добавки к топливу, которую нужно добавить в график технического обслуживания топлива. Как единственная присадка к топливу, предлагающая все эти функции и преимущества в рамках единой формулы, добавка AFC Fuel Additive является разумным выбором для вашего оборудования. Благодаря концентрированной формуле всего восемь унций топливной добавки AFC могут обработать 320 галлонов топлива.AFC также доступен в количестве 1 галлон (обработка 5000 галлонов), 5 галлонов (обработка 25000 галлонов) и 55 галлон (обработка 275000 галлонов).

Сводка

Понимая, что такое загрязнение дизельного топлива, что его вызывает, как его проверять, как лечить и предотвращать, мы надеемся дать вам более глубокие знания о том, насколько важно качество вашего топлива.

Качество топлива — от газонокосилок до тракторных прицепов — влияет на всех с точки зрения логистики, поскольку это может быть причиной того, что ваш автомобиль не работает, а генератор выходит из строя.Иногда приложение невелико, и топливо просто заменяется до того, как будет нанесен ущерб, и вы снова в пути.

Но во многих случаях это может быть дорогостоящим решением, особенно когда под угрозой находятся тысячи галлонов топлива. И в худшем случае это топливо может быть не только загрязнено, но и еще больше загрязнить и вызвать вредные механические проблемы в оборудовании, в которое подавалось топливо.

Двигатели и оборудование полагаются на качественное топливо для работы в соответствии с проектом, и когда этот стандарт топлива не подается (что часто бывает), постепенный износ и поломка компонентов может привести к дорогостоящему ремонту, особенно внутри и вокруг топлива система впрыска.

Для обеспечения качества топлива и смягчения последствий загрязнения рекомендуется внедрить системы и процедуры технического обслуживания топлива. На уровне обычного потребителя это может означать использование топливной присадки при заправке автомобиля. На оперативном уровне бизнеса это может означать установку автоматизированных систем управления топливом, чтобы довести объем топлива до полировки и предотвратить распространение загрязнения.

Топливный впрыск — обзор

10.6.1.1 Распределительные насосы с электронным управлением

Большинство топливных насосов, устанавливаемых на современные легковые автомобили, относятся к распределительному типу.Насос имеет один насосный агрегат высокого давления, который соединяется просверленными отверстиями с каждым из выпускных отверстий по очереди по мере вращения вала. Обычно используются две схемы: осевой плунжер и кулачковая пластина обычно используются в топливном насосе Bosch; радиальные плунжеры внутри кулачкового кольца традиционно используются как Lucas, так и Stanadyne Diesel Systems.

Механические насосы для впрыска топлива могут изменять время подачи топлива и впрыска с помощью механических рычагов и регуляторов. Электронные насосы управляются с помощью электрогидравлических устройств.Представителем этого класса насосов является система Lucas EPIC [47, 48]. Здесь кулачковое кольцо вращается для изменения момента впрыска с помощью гидравлического привода. Рабочая жидкость — дизельное топливо, давление которого регулируется электромагнитным клапаном, воздействующим на сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) от электронного блока управления (ЭБУ). Заправка изменяется путем перемещения роторного механизма в осевом направлении с помощью второго привода.

Этот тип насоса сейчас заменяется насосом следующего поколения, в котором используется электромагнитный перепускной клапан для регулирования количества впрыска.Типичными из этих насосов являются Bosch VP30 (осевой плунжер) и VP44 (радиальный плунжер). Время впрыска по-прежнему устанавливается вращением кулачкового кольца. Когда кулачок начинает подниматься, начинается откачка.

После завершения необходимого хода открывается перепускной клапан, позволяя высокому давлению спадать, а иглу инжектора переустанавливать, завершая впрыск. Когда кулачок вернется в исходное положение, перепускной клапан закрывается и готов к следующей инъекции.

В будущих насосах будет расширено использование перепускного клапана с электромагнитным управлением, чтобы обеспечить формирование скорости и предварительную закачку.Здесь переливной клапан не закрывается, пока не будет достигнута активная часть кулачка. Это позволяет использовать определенную часть кулачка. Если профиль кулачка имеет переменную скорость подъема, скорость впрыска можно изменить, используя соответствующую часть кулачка. Этот метод сложен, так как на один впрыск возникает два соленоидных события, каждое из которых связано с ошибками. Ошибки во времени работы клапана будут влиять на начало времени впрыска, скорость впрыска и количество впрыска.

Помимо управления топливным насосом, ЭБУ контролирует ряд других систем двигателя.Обычно это управление рециркуляцией отработавших газов, управление дроссельной заслонкой на впуске (если имеется) и перепускная заслонка турбокомпрессора или турбокомпрессор с изменяемой геометрией (если установлен). У ЭБУ обычно есть другие возможности, включая бортовую диагностику (OBD), круиз-контроль и сетевое соединение с другими контроллерами.

Топливопроводы и форсунки высокого давления в основном аналогичны тем, которые используются в системах с механическими насосами, хотя изменения в деталях делают их пригодными для очень высоких давлений, распространенных сегодня.

Одной из трудностей, с которыми иногда сталкиваются такие системы, является высокая скорость отвода тепла от дизельного топлива, возвращающегося в бак.Тепло добавляется за счет теплопроводности двигателя и использования дизельного топлива в качестве рабочей жидкости в гидравлическом управлении насосом.