Топливная система дизельного двигателя

Технические данные систем управления дизельными двигателями

Давление впрыска топлива


Сопротивления

Расположение элементов управления дизельного двигателя в моторном отсеке

1 – датчики давления и температуры поступающего в двигатель воздуха. На автомобилях, изготовленных до VIII.1997 года, датчик давления поступающего в двигатель воздуха установлен в устройстве управления системы прямого впрыска дизельного топлива;
2 – электрический разъем датчика числа оборотов коленчатого вала двигателя;
3 – электрический  разъем датчика   перемещения иглы;
4 – клапан системы повторной подачи выхлопных газов;
5 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
6 – электрический разъем топливного насоса высокого давления. Десятиконтактный разъем предназначен для датчика температуры топлива, регулятора объема и датчика перемещения золотника, а также для клапана отсечки топлива и клапана момента впрыска;
7 – датчик оборотов;
8 – устройство управления. Датчик управления устанавливает ся только на дизельных двигателях с прямым впрыском топлива;
11 – электрический разъем. Семиконтактный электрический разъем для клапана отсечки топлива и клапана момента впрыска топлива;
12 – место измерения объемов топливного насоса высокого   давления;
13 – топливная форсунка с датчиком перемещения иглы;
14 – магнитный клапан. Магнитный клапан предназначен для ограничения давления турбонаддува;
15 – клапан повторной подачи выхлопных газов;
16 – измеритель потока воздуха

Расположение вакуумных шлангов в системе управления дизельного двигателя

1 – соединительный воздуховод. Теплообменник воздуха, нагнетаемого турбонагнетателем;
2 – вакуумное соединение. Для регулировки давления наддува воздуха создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN;
3 – соединение для вакуумного усилителя тормозов;
4 – вакуумное соединение. Для регулировки наддува воздуха, создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN;
5 – вакуумный насос;
6 – шланг вентиляции. Для регулировки наддува воздуха, создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN;
7 – шланг вентиляции на воздушном фильтре;
8 – клапан повторной подачи выхлопных газов;
9 – модулирующий клапан повторной подачи выхлопных газов

Этот тип двигателя получил свое название по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля, построившего в 1897 году первый двигатель с самовоспламенением топлива. Конструктивно дизельный двигатель аналогичен бензиновому двигателю: те же цилиндры, поршни, распределительный вал, клапаны. Но имеется и ряд отличий, из которых главное, можно даже сказать принципиальное, заключается в том, что воспламенение топлива в дизельном двигателе производится не искрой от свечи зажигания, а за счет высокой температуры, которой достигает воздух в результате сжатия его поршнем в цилиндре.

Второй важный момент – способ подачи топлива. В бензиновом двигателе рабочим телом является смесь бензина с воздухом. Смесь готовится заранее (в карбюраторе) или непосредственно в момент ее подачи в цилиндры (в системах впрыска) – главное то, что топливо подается вместе с воздухом, а поджигается и сгорает относительно гомогенная топливовоз душная смесь.

В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндр всасывается воздух, затем он сжимается, и только после этого впрыскивается топливо, поэтому говорить о гомогенной топливовоздушной смеси не приходится. Впрыск производится в конце такта сжатия, топливо и воздух фактически не смешиваются друг с другом, горение происходит на фронте впрыскиваемой в сжатый воздух струи топлива.

Самовоспламенение топлива сопровождается резким, скачкообразным повышением давления в цилиндре – этим объясняется обычно шумная, жесткая работа дизельного двигателя. В низкооборотных дизельных двигателях с большим рабочим объемом, которые используются на грузовиках, этот недостаток проявляется в меньшей степени, и с ним мирятся. В дизельных двигателях легковых автомобилей от него пытаются избавиться применением вихревой камеры, или предкамеры, – небольшого отсека камеры сгорания, в который впрыскивается топливо. Там оно воспламеняется, частично перемешивается с воздухом, после чего горящая смесь распространяется по основному объему цилиндра. Этот способ несколько уменьшает жесткость работы двигателя, но снижает его тепловую эффективность и топливную экономичность. Для более плавного воспламенения топлива использованы двухступенчатый впрыск и сложная электронная схема управления.

Характерной особенностью дизельных двигателей является наличие твердых частиц в отработавших газах. Из-за гетерогенности процесса горения на поверхнос ти отдельных частиц топлива всегда наблюдается некоторый недостаток кислорода, в результате чего вместо их окисления происходит частичное термическое разложение с образованием твердых продуктов – сажи. Для хорошего сжигания дизельного топлива требуется значительное, даже избыточное количество воздуха.

Также, степень сжатия у дизельного двигателя в 2 раза выше, чем у бензинового двигателя. Высокая, не менее 14 (достигает 25), степень сжатия необходима для того, чтобы температура воздуха в цилиндре поднялась до величины, достаточной для воспламенения топлива. Обычно в дизельных двигателях степень сжатия составляет 21–22 и ограничивается лишь прочностными характеристиками двигателя.

Устройства для подачи топлива в дизельных двигателях значительно сложнее, чем в бензиновых. Их сложность определяет ся прежде всего тем, что приходится впрыскивать очень маленькие, всего несколько миллиграмм, порции топлива в среду с высоким давлением. Эти порции должны быть очень точно отмерены – именно количеством подаваемого топлива управляется работа дизельного двигателя. Для этого нужны быстродействую щие и точные форсунки. Высокая степень сжатия требует применения соответству ющих топливных насосов – давление в сопле форсунки должно достигать нескольких сотен бар. Все это усложняет и ощутимо удорожает систему подачи топлива и, соответственно, сам дизельный двигатель.

Топливо из топливного бака забирается топливным насосом высокого давления, а затем под высоким давлением подается к топливным форсункам.

Для уменьшения количества вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах на автомобилях с дизельными двигателями устанавливается окислительный катализатор. Также используется система подмешивания выхлопных газов к свежему воздуху, поступающему в двигатель, в результате чего уменьшается процентное содержание кислорода в воздухе, который будет сжигаться в цилиндрах двигателя. В результате этого уменьшается температура сгорания топливной смеси, в результате чего уменьшается количество образовавшихся окислов азота.

Известны три способа впрыска дизельного топлива в цилиндры двигателя. Через форкамеру, через вихревую камеру и прямой впрыск.

При впрыске дизельного топлива через форкамеру топливо распыляется по форкамере и мгновенно воспламеняется. В связи с незначительным количеством кислорода в форкамере сгорает только часть топлива, а остальное топливо вытесняется из форкамеры в цилиндр двигателя, где и сгорает полностью.

При впрыске топлива через вихревую камеру процесс сгорания топлива производится таким же образом, как и при впрыске топлива через форкамеру. Отличие заключается в форме и размерах канала, соединяющего вихревую камеру с камерой сгорания. При впрыске топлива в вихревую камеру происходит значительно лучшее перемешивание топлива с воздухом, а процесс сгорания осуществляется более плавно.

Прямой впрыск топлива

При прямом впрыске топлива топливо подается непосредственно в камеру сгорания. Топливный насос подает топливо под давлением около 900 бар, а впрыск топлива производится в две стадии.

Использование двухканальных топливных форсунок дает возможность произвести первоначальный впрыск незначитель ной части топлива, в результате чего улучшается процесс сгорания топлива, а сам процесс сгорания протекает более плавно. Количество впрыскиваемого топлива регулируется электронной системой управления двигателем. Количество впрыскиваемого топлива регулируется системой управления на основании информации от следующих датчиков:

 – датчик положения педали акселератора передает информацию устройству управления двигателем о положении педали акселератора в настоящий момент времени;
 – датчик оборотов коленчатого вала двигателя;
 – датчик перемещения иглы топливной форсунки. На основании информации от этого датчика определяется момент впрыска топлива и производится регулировка процесса впрыска в зависимости от эксплуатационных режимов и оборотов коленчатого вала двигателя;
 – датчик давления поступающего в двигатель воздуха (датчик наддува);
 – датчик температуры поступающего в двигатель воздуха;
 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
 – датчик температуры дизельного топлива;
 – потенциометр положения золотника. На основании информации от этого датчика определяется фактическое количество впрыскиваемого топлива.

Воздух, поступающий в двигатель во впускных каналах, закручивается по спирали, в результате чего улучшается процесс сгорания в цилиндрах двигателя. Также при этом облегчается запуск холодного двигателя, а предварительный подогрев двигателя необходимо производить при температурах воздуха ниже –10°.

Перед поступлением топлива в топливный насос высокого давления топливо проходит через топливный фильтр, в котором от него также отделяется вода, которую необходимо периодически сливать.

Привод топливного насоса осуществляется от коленчатого вала двигателя через зубчатый ремень. Внутренние подвижные детали топливного насоса смазываются дизельным топливом.

  Не допускайте попадания дизельного топлива на шланги системы охлаждения. Шланги, на которые длительное время воздействовало дизельное топливо, необходимо заменить.   Топливная система дизельного двигателя особенно чувствительна к загрязнениям, поэтому при проведении работ на топливной системе соблюдайте максимальную чистоту. Перед рассоединением топливопроводов тщательно очистите их от грязи.   Не используйте сжатый воздух для очистки элементов топливной системы, установленных на двигателе.   При проверке работы топливных форсунок никогда не подставляйте руки или любую часть тела под струю топлива, выходящую из форсунки. Топливо выходит из форсунки под высоким давлением и может проникать в тело через кожу.