Какие существуют системы подачи топлива в дизельном ДВС

04 июня 2018 Категория: Полезная информация.

Как мы знаем, в дизельном ДВС топливо воспламеняется не от внешнего источника (искра зажигания в бензиновом моторе), а в результате сильного сжатия и нагрева. При этом топливно-воздушная смесь подается и распыляется в цилиндрах под высоким давлением. С этой целью в дизелях используются разные типы систем подачи топлива.

Топливная система дизельных ДВС: основные принципы

Сначала воздух подается в цилиндр, затем сжимается, нагреваясь в процессе до экстремальных температур, и лишь к концу такта сжатия в цилиндр подается дизельное топливо. Подается таким образом: впрыскивается в камеру сгонария под высоким давлением (от 100 до 2000 атмосфер) и распыляется. Поэтому, вне зависимости от типа топливной системы дизеля, в ней всегда есть два компонента:

• тот, что создает высокое давление – топливный насос высокого давления (ТНВД)
• и тот, что впрыскивает и разбрызгивает горючее по камере – форсунка.

В зависимости от типа топливной системы дизельного ДВС, отличается конструкция ТНВД и устройство форсунок. Также отличаются схемы управления этими элементами и место их расположения.

Основные типы топливных систем дизеля

Наибольшее распространение получили 4 типа топливных систем дизельных моторов:

• рядный ТНВД
• ТНВД распределительного типа
• насос-форсунки
• система Common Rail

Рядный ТНВД – проверенное десятилетиями решение, которое активно применяется на грузовой и специальной технике с дизельными моторами. В основе этой системы подачи топлива находится работа плунжерной пары. Цилиндр движется в гильзе, создавая давление и сжимая топливо до необходимых показателей. Как только они достигнуты, открывается специальный клапан, подающий топливо на форсунку, которая впрыскивает его в цилиндр. Плунжер в это время движется вниз, открывает канал для впуска горючего в пространство гильзы с помощью топливоподкачивающего насоса, и цикл повторяется.

Работа самого плунжера становится возможна благодаря кулачковому валу, который приводится от мотора. Кулачки «толкают» клапана, а мкфта опережения впрыска, соединяющая ТНВД и двигатель, корректирует работу топливной системы.

Неоспоримые достоинства системы подачи топлива с рядными ТНВД – их ремонтопригодность и доступность обслуживания.

ТНВД распределительного типа конструктивно напоминает рядный топливный насос. Отличие заключается в количестве плунжерных пар. Если в рядном ТНВД одна пара идет на один цилиндр, то в распределительном работы одной плунжерной пары достаточно, чтобы обслуживать два, три, и даже шесть цилиндров. Это достигается через опцию вращения плунжера вокруг оси. Вращаясь, плунжер поочередно открывает выпускные клапана, подавая горючее на форсунки нескольких цилиндров.

Эволюция распределительных ТНВД привела к тому, что появились уже роторные топливные насосы: в них плунжеры помещаются в ротор и в процессе работы движутся навстречу двуг другу, пока ротор вращает их, распределяя тем самым топливо по камере сгорания.

Преимущество системы подачи топлива с распределительным ТНВД – компактность самого устройства. Недостатки – сложность настройки, применение схем электронного управления и корректировки работы.

Система подачи топлива в цилиндр с помощью насос-форсунок вообще исключает необходимость ТНВД как отдельного элемента. В этом случае, форсунка и насосная секция – это один узел в общем корпусе.

 

В результате достигается легкость регулировки подачи топлива в конкретный цилиндр, а при выходе из строя одной насос-форсунки, остальные продолжают работать, что облегчает ремонт. Конструктивно, насос-форсунки приводят в действие плунжеры распредвал ГРМ в головке блока цилиндров.

Система подачи топлива насос-форсунками распространена не только на грузовых, но и на легковых автомобилях. К недостаткам ее можно отнести высокую стоимость запчастей, а также крайнюю чувствительность к качеству дизельного топлива. Мельчайшие примеси в горючем могут легко вывести из строя насос-форсунку, что отражается на стоимости эксплуатации такого решения в личном автомобиле.

Система Common Rail стала своего рода прорывом в части решения механизма подачи топлива в дизельных ДВС. Эта система позволяет экономить топливо при высоком КПД дизеля, что и сделало ее такой популярной. Common Rail придумали инженеры Bosch еще в 90-х годах. Сегодня большинство дизельного транспорта оснащается именно Коммон Реил.

Главное отличие этой системы – наличие аккумулятора высокого давления в общей магистрали. Туда топливо нагнетается отдельным ТНВД, чтобы затем под постоянным давлением подаваться на форсунки. Именно постоянство давления дает возможность быстро и эффективно впрыскивать горючее в цилиндр. Как результат – производительная, мягкая и комфортная работа дизельного двигателя. Бонусом – упрощение конструкции самого ТНВД в системе Common Rail.

 

Управляется работа системы отдельным ЭБУ: группа датчиков сообщает контроллеру, сколько и как скоро нужно подать дизельное топливо в цилиндры. С другой стороны, сложность и недостаток Коммон Реил обусловлена как раз умной электроникой и принципом работы системы. Поэтому владельцам таких решений стоит выбирать качественное топливо и своевременно менять топливные фильтры.

О том, как еще продлить жизнь вашего дизельного двигателя, мы писали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

Системы впрыска дизельных двигателей

13.01.2014 #Система впрыска # Система питания двигателя

Системы впрыска дизельных двигателей

Дизельный двигатель работает за счет самовоспламенения топлива, поданного под высоким давлением. Однако распылить топливо в цилиндре дизеля — нетривиальная задача, которую конструкторам приходится решать уже больше века. О том, какие сегодня используются системы впрыска дизельных двигателей, как они устроены и как работают, читайте в этой статье.

Особенности работы топливной системы дизельного двигателя

Главная особенность дизельного двигателя заключается в том, что в нем используется принцип самовозгорания топлива под действием сжатого и нагретого в цилиндре воздуха. Для успешного возгорания необходимо произвести подачу топлива в цилиндр примерно в конце такта сжатия, а так как воздух в цилиндре сильно сжат, топливо тоже должно быть подано под высоким давлением — на практике в разных двигателях топливо впрыскивается под давлением от 100 до 2500 атмосфер.

С другой стороны, мало просто подать топливо в цилиндр — это необходимо сделать так, чтобы обеспечить наилучшие условия для самовозгорания и наиболее полного сгорания. Самый простой и эффективный способ — распылить топливо в цилиндре с помощью форсунки.

Таким образом, в дизельных двигателях используются системы впрыска топлива, и все они, независимо от типа, имеют два основных компонента: топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки. А отличия систем заключаются в устройстве насоса и форсунок, их расположении и наличии дополнительных компонентов.

Системы впрыска дизельных двигателей

Существует несколько типов систем впрыска дизельных двигателей, среди которых наибольшее распространение получили следующие:

— Системы с рядным ТНВД;
— Системы с ТНВД распределительного типа;
— Системы с насос-форсунками;
— Аккумуляторные системы типа Common Rail («Общая магистраль»).

При этом все системы имеют большое число разновидностей, однако мы расскажем только о самых популярных типах.

Рядный ТНВД

Рядный ТНВД — наиболее простое решение, которое активно используется на протяжении многих десятилетий и даже сегодня пользуется высокой популярностью. По сравнению с другими системами, рядный насос громоздок и тяжел, поэтому он широко используется только на мощных автомобильных и тракторных двигателях.

Основу рядного ТНВД составляют плунжерные пары, число которых равно числу цилиндров. В общем случае, плунжерная пара представляет собой цельнометаллический цилиндр (плунжер), движущийся в гильзе. Двигаясь вверх, плунжер сжимает топливо, по достижении определенного давления открывается нагнетательный клапан, который выпускает сжатое топливо — оно направляется к форсунке, которой впрыскивается в цилиндр. Двигаясь в обратную сторону, плунжер открывает впускной канал, и пространство над ним наполняется новой порцией топлива. Для заполнения плунжерной пары топливом служит специальный подкачивающий насос.

Плунжеры приводятся в движение кулачковым валом по типу распределительного вала двигателя. Вал приводится в движение двигателем, ТНВД связан с двигателем через муфту опережения впрыска, которая позволяет настраивать работу насоса в зависимости от оборотов и тактов двигателя.

Распределительный ТНВД

ТНВД распределительного типа по устройству в целом повторяет рядный ТНВД, однако в нем используется только одна или две плунжерных пары (одна пара может обслуживать от 2 до 6 цилиндров). Принцип работы распределительного насоса сводится к тому, что плунжер двигается не только вверх и вниз, но и одновременно вращается вокруг оси и поочередно открывает выпускные отверстия, через которые топливо под давлением подается к цилиндрам.

Более современный и эффективный тип распределительного ТНВД — роторный. В нем используется ротор с установленными плунжерами (от 2 до 4, они движутся навстречу друг другу), который вращается и распределяет топливо по цилиндрам.

Распределительный насос компактен и легок, однако он требует более тщательной настройки, поэтому сегодня для его управления широко применяются электронные регуляторы.

Насос-форсунка

Название «насос-форсунка» говорит само за себя — в ней объединены форсунка и насосная секция, в основе которой лежит все та же плунжерная пара. Преимущество такого решения в том, что оно позволяет легко регулировать подачу топлива в каждый цилиндр, а при выходе из строя одного насоса остальные останутся в строю.

Насос-форсунка имеет большое преимущество, так как управлять ею можно с помощью распределительного вала двигателя, который расположен в головке цилиндров, то есть — там же, где и форсунки. Так что здесь не нужно использовать отдельную систему привода, а достаточно использовать уже имеющийся вал ГРМ.

Насос-форсунка достаточно широко используется на дизельных двигателях грузовых автомобилях, а также на двигателях внедорожников.

Common Rail

Common Rail — самая современная система впрыска топлива, которая может обеспечить наилучшие характеристики работы двигателя. Эта система стала использоваться с конца 1990-х годов компанией Bosch, и к сегодняшнему дню ею оснащается практически три четверти всех сходящих с конвейеров дизельных двигателей.

Отличительная черта Common Rail — наличие так называемого аккумулятора, в котором топливо находится под постоянным высоким давлением и из него подается к форсункам. Аккумулятор — это общая топливная магистраль (это отражено в названии Common Rail, что переводится с английского, как «общая магистраль») или топливная рампа, в которую топливо нагнетается с помощью ТНВД.

Наличие аккумулятора позволяет значительно улучшить впрыск топлива через форсунки (так как они работают под постоянным давлением и только открываются в необходимые моменты, причем за один такт может производиться до 9 впрыскиваний), а также упростить ТНВД и другие детали системы впрыска.

На современных двигателях Common Rail полностью управляется электроникой. Блок управления на основе данных с нескольких датчиков определяет количество подаваемого топлива, моменты его подачи в цилиндры и т.д. Это позволяет достичь наилучшей работы двигателя и снизить его токсичность на всех режимах.

Права на технологию Common Rail принадлежат компании Bosch.

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31. 08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Описание типов дизельных систем впрыска

Дизельные двигатели являются одними из самых эффективных двигателей на рынке. Ну, несколько факторов заставляют их лидировать в диаграммах эффективности использования топлива. Наоборот, дизельные двигатели тяжелые, но надежные, они менее мощные, но имеют отличные показатели крутящего момента. Кроме того, у этих дизельных пожирателей есть отдельный вентилятор. Имея это в виду, для тех, кто задается вопросом, как дизельный двигатель делает то, что он делает лучше всего, давайте посмотрим. В сегодняшней статье мы подробно рассмотрим, что стоит за впрыском дизельного топлива в этих длинноходных двигателях.

1,5 л дизель CRDi

Прежде чем начать, давайте кратко рассмотрим, что такое дизельный впрыск.

Система впрыска дизельного топлива Дизельный двигатель Ford Figo

Прежде всего, будь то дизельный или бензиновый двигатель, большинство двигателей производят мощность за 4 такта. Такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и, наконец, такт выпуска.

• В случае дизельного двигателя это время между тактом сжатия и рабочим тактом, когда топливо впрыскивается в камеру сгорания.
• Говоря далее, в этих двигателях с высокой степенью сжатия в камеру сгорания впрыскивается только топливо.
• В отличие от бензинового двигателя, форсунки распыляют топливо под очень высоким давлением внутри дизельного двигателя. В зависимости от двигателя оно может варьироваться от 10 000 фунтов на квадратный дюйм до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

Забавный факт: В дизельных двигателях педаль газа регулирует количество дизельного топлива, распыляемого в камеру сгорания. Это означает, что нажатие на педаль газа увеличивает количество распыляемого топлива. И вот как мы можем разогнать автомобиль с дизельным двигателем.

Теперь основная цель системы впрыска — стехиометрическая подача топлива внутрь двигателя. Но то, как он подается, сильно влияет на эффективность и производительность двигателя.

Типы дизельного впрыска

Таким образом, автомобильная промышленность постоянно набирает обороты, делая двигатели более совершенными, мощными и эффективными. Часть заслуг также принадлежит топливу, здесь система впрыска дизельного топлива. Теперь, углубившись в мельчайшие детали, систему впрыска дизельного топлива можно разделить на 2 типа: прямой впрыск и непрямой впрыск.

Система непрямого впрыска Система непрямого впрыска

В отличие от бензинового двигателя, дизельному двигателю не требуется свеча зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси. Поскольку дизельное топливо имеет более низкую температуру самовоспламенения, оно воспламеняется при повышении давления, что, в свою очередь, накаляет обстановку. Это означает, что температура внутри камеры сгорания повышается, воспламеняя топливо.

• В основном в системе непрямого впрыска форсунка распыляет топливо в отдельном отсеке, называемом форкамерой. А еще в этой форкамере смонтирована свеча накаливания, нагревающая участок при холодных пусках.
• Теперь дизельный инжектор внутри форкамеры впрыскивает топливо. Далее, из-за вихревого движения, вызванного движением поршня, нагретое дизельное топливо смешивается с воздухом, образуя заряд.
• Позже, когда поршень еще больше сжимает заряд, он воспламеняется из-за повышения давления и температуры.

Непосредственный впрыск (DI)
Непосредственный дизельный впрыск

Переходя к современным технологиям, именно непосредственный впрыск используется во многих автомобилях в наше время.

• Хорошо, почему это используется, спросите вы? Ну а форсунки распыляют дизельное топливо прямо внутри камеры сгорания.
• И нет, специальная свеча накаливания не требуется, так как охлаждающая поверхность цилиндра довольно мала.
• Позволяет лучше контролировать подачу топлива в двигатель. Из-за этого только воздух поступает в камеру через впускной клапан и обеспечивает лучшую воздушно-топливную смесь.
• И, наконец, эта хорошо перемешанная загрузка обеспечивает лучшее и более эффективное сгорание. Преимущество прямого впрыска заключается в лучшем тепловом КПД и улучшенных характеристиках холодного пуска.
• Говоря о давлении впрыска дизельного топлива, это топливный насос, который регулирует давление впрыска.

Связанный: 6 самых экономичных дизельных двигателей в Индии

Система прямого впрыска Common Rail (CRDI) Система впрыска дизельного топлива

Теперь типом прямого впрыска является система прямого впрыска Common Rail. Как и в DI, форсунки CRDI также распыляют дизельное топливо прямо в камеру сгорания. Кроме того, работа и время впрыска аналогичны системе DI.

• Отличие заключается в топливопроводах форсунок. В DI форсунки напрямую соединены с топливным насосом, который регулирует давление и количество дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру.
• Наоборот, в CRDI все форсунки соединены общей рампой, которая получает поток топлива от топливного насоса.
• Это Common Rail, который регулирует давление и количество впрыскиваемого дизельного топлива. Преимущество CRDI в том, что здесь мы лучше контролируем закачку, чем в DI. Это означает, что двигатель работает более эффективно.

Hyundai входит в число компаний, использующих технологию CRDi в своих дизельных двигателях.

Читайте также: Производители автомобилей и их самые мощные дизельные двигатели служит для подачи топлива из бака в двигатель. Эта система специально разработана для максимальной производительности двигателя.

Что касается дизельных двигателей, вы, возможно, уже понимаете, что дизельный двигатель является двигателем с самовоспламенением. Это означает, что горение произойдет само по себе. Самовозгорание может возникнуть из-за нескольких факторов.

Самый доминирующий, т.к. топливо распыляется в камере с высоким давлением воздуха.

Давление воздуха в камере выше температуры вспышки дизельного топлива. Вот что заставляет топливо самовозгораться при распылении.

В предыдущей статье мы подробно говорили о системе впрыска дизельного топлива. Но есть еще меньше.

Сколько топливных систем в дизельном двигателе?

Мы обсудим это подробно.

В целом существует только два типа дизельных топливных систем: обычная и Common Rail. Но если мы посмотрим дальше, мы найдем несколько типов.

A. Вид со стороны инъекционного метода

Метод впрыска означает, как топливо впрыскивается в камеру сгорания. Существует два типа: прямой впрыск и непрямой впрыск

1. Система прямого впрыска

Система прямого впрыска – это метод впрыска топлива из топливопровода дизельного топлива непосредственно в камеру сгорания (камера сгорания расположена над поршнем).

Главной особенностью этой системы является то, что форсунка ведет непосредственно в камеру сгорания. Так что, как только топливо впрыскивается, топливо попадает прямо в камеру сгорания.

Еще одной особенностью является форма поверхности поршня, на поверхности поршня имеются углубления. Резервуар служит для распределения впрыскиваемого топлива, чтобы сгорание происходило более равномерно.

Преимущества

• Более простая конструкция
• Более высокая выходная мощность
• Более высокая тепловая эффективность
• Снижение выбросов
• Свеча накаливания не требуется

Недостатки

• Требуется высокое давление сжатия
• Нужен специальный инжектор (многоточечный инжектор)

Этот тип широко применяется для тяжелых транспортных средств, таких как 8-колесные (или более) грузовики, большегрузные машины.

2. Система непрямого впрыска

Непрямой впрыск (IDI) — это метод воспламенения путем распыления топлива, который осуществляется в специальном помещении, называемом камерой предварительного сгорания.

Основное отличие заключается в способе впрыска топлива системы прямого впрыска, которое распыляется непосредственно в камере сгорания. Но в IDI топливо распыляется в камеру предварительного сгорания, затем, после его сгорания, мощность расширения выходит в основную камеру сгорания для сжигания оставшегося воздуха в основной камере сгорания.

Но сегодня система IDI не применяется большинством производителей, так как процесс более длительный, этот тип имеет много недостатков по сравнению с системой DI.

Поэтому в последнее время автомобили IDI редко применяются к коммерческим автомобилям, будь то легкие или тяжелые автомобили.

B. Вид со стороны механизма впрыска

Механизм впрыска заключается в том, как подавать топливо из бака в форсунку. Существует три типа: роторная топливная система, индивидуальная топливная система и система Common Rail.

Разница заключается в используемом насосе высокого давления.

1. Роторная топливная система

img by Dieselnet.com

В роторных топливных системах используется распределительный или пластинчато-роторный насос.

Этот тип имеет один вал с одним плунжером. Хотя форсунок четыре, количество плунжеров остается одинарным.

Как это работает? этот плунжер расположен на валу насоса, который вращается. И каждый угол поворота имеет топливную бочку, которая, когда плунжер проходит через топливную бочку, впрыскивает топливо в одну форсунку.

Итак, если есть четыре форсунки, четыре топливных бака окружают вал насоса.

Преимущества
Не занимает много места, что делает его пригодным для автомобилей с ограниченным пространством.
Маленькие движущиеся части, чтобы вырабатываемая энергия была более эффективной.

Недостатки
Давление топлива слабое, что делает его менее подходящим для дизельных двигателей большой мощности.

2. Индивидуальная топливная система

Отдельные типы топливных систем имеют насос с индивидуальным рядным типом. Это означает, что количество плунжеров регулируется количеством форсунок.

Это связано с тем, что каждый плунжер будет обслуживать одну форсунку, так что если имеется четыре форсунки, четыре плунжера будут расположены в линию.

Как это работает? есть распределительный вал, где каждый кулачок будет нажимать на один поршень в нужное время. Когда поршень прижимается к кулачку, топливо распыляется.

Можно сказать, что количество кулачков равно количеству форсунок, а угол кулачка также регулируется в соответствии с опережением зажигания.

Основными преимуществами являются давление впрыска, которое может достигать 18 000 фунтов на квадратный дюйм. При таком давлении этот насос подходит для использования в обычных дизельных двигателях большой мощности.

3. Система Common Rail

Common Rail — это электронная схема управления дизельным топливом. Это означает, что в системе Common Rail вы найдете серию датчиков ECU-исполнительного устройства.

Это похоже на систему EFI на бензиновом двигателе, но все же есть отличия.