Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает японский дизель — Энциклопедия японских машин — на Дром

Как работает японский дизель — Энциклопедия японских машин — на Дром

При обрыве синхронизирующего ремня привода распредвала все дизели надолго попадают в ремонт. В них гнутся клапаны, лопаются направляющие, появляются трещины на распредвалах и т. д. Поэтому дизель Nissan LD-28, имеющий цепь в приводе распредвала, гораздо надежней, чем дизель Toyota L или 2L. Турбины на дизельном двигателе также не добавляют спокойствия их владельцам. Правда, на дизелях 2L и 3L могут стоять турбины с охлаждением и служат они, конечно, дольше.

Все современные дизели комплектуются топливным насосом высокого давления (ТНВД) типа VE. И на Toyota, и на Mazda они в общем одинаковы, меняется только ход плунжера, т. е. подача топлива. На ТНВД может устанавливаться устройство компенсации большой высоты. Из-за снижения атмосферного давления на больших высотах соотношение «воздух/топливо» изменяется в сторону увеличения топлива. Выхлопные газы при этом приобретают черный цвет, т.е. топливо сгорает не все. Чтобы предотвратить это, устройство автоматически снижает объем впрыска топлива при полных нагрузках в зависимости от высоты над уровнем моря. На некоторых дизелях Toyota 2L может стоять электронное управление ТНВД . Никаких тросиков, рычагов и пружинок, только шаговые двигатели и соленоиды. Обычно эта «головная боль» стоит на машинах Toyota Crown. Отремонтировать и отрегулировать такой ТНВД в наших условиях очень сложно. Хотя в нем и регулировать-то нечего, всем управляет бортовой компьютер, а сколько вольт надо подать на тот или иной конкретный соленоид, можно только догадываться. Все современные японские дизели работают следующим образом : топливо всасывается из топливного бака топливным насосом, встроенным в ТНВД, через топливный фильтр-отстойник. Этот фильтр крепится к насосу ручной подкачки топлива, которым можно вручную, путем нажатия несколько раз на кнопку сверху, закачать топливо из бака и подать его в ТНВД. Затем всасываемое топливо питательным насосом подается в корпус ТНВД, туда, где расположены все механизмы насоса и, в частности, плунжер, который сжимает топливо. Сжатое в корпусе ТНВД (в задней, стальной его части) топливо поступает к форсункам поочередно, в соответствии с порядком работы цилиндров (1-3-4-2, хотя на корпусе ТНВД, сзади, обозначено А-В-С-D), и впрыскивается в камеру сгорания. Так как питательный насос подает топлива немного больше, чем перекачивает плунжер, то избыток топлива в корпусе насоса проходит через перепускной клапан в линию перелива, через которую возвращается в топливный бак. Эта линия перелива обычно именуется просто «обраткой». Циркулирующее топливо обеспечивает нагрев топлива в топливном баке, предотвращая его переход в парафинообразное состояние при низких температурах, а также смазывает и охлаждает ТНВД. «Обратка» подключена также и к форсункам, для того, чтобы они могли нормально закрываться (отсекаться) и лишнее топливо уходило в топливный бак. Наличие хоть малейшего подсоса воздуха во всасывающей линии ведет к появлению воздуха в ТНВД и к остановке двигателя. ТНВД типа VE работает следующим образом: питательный насос вытесняющего типа при каждом обороте всасывает фиксированный объем топлива (давление выброса топлива из питательного насоса зависит от работы клапана регулятора давления), с выхода питательного насоса топливо подается в корпус ТНВД. Плунжер насоса двигается взад-вперед и при этом также вращается. После всасывания топливо под давлением подается к напорному клапану каждого цилиндра в соответствии с порядком впрыска топлива, который определяется порядком работы цилиндров. Всережимный регулятор центробежного типа, установленный в верхней части ТНВД, перемещает по плунжеру кольцо протечки, перекрывающее канал протечки в этом плунжере и таким образом управляет объемом впрыска топлива. Таймер-распределитель гидравлического типа, установленный в нижней части ТНВД, работает в зависимости от давления топлива в корпусе насоса, а перемещение этим таймером роликового кольца задает угол опережения впрыска топлива. Если снять напряжение, подающееся на соленоид отсечки топлива при включенном зажигании, то он перекрывает поступление топлива под плунжер и двигатель останавливается. На всех современных японских дизелях нет фазы «продувка» после окончания фазы «выхлоп». Когда впускной клапан начинает открываться, выпускной уже закрыт. Сделано так потому, что при своем движении поршни подходят к головке блока почти вплотную, с тем чтобы обеспечить сжатие около 80. При замене прокладки головки блока учтите, что для дизельного двигателя Toyota 2L» фирма выпускает 6 типов прокладок, которые отличаются только толщиной. В систему автосервиса для ремонта поставляется только 3 типа. Аналогичная ситуация и с дизельными двигателями других фирм. Поэтому, прежде чем ставить новую прокладку, измерьте толщину старой и высоту подъема головки поршня над блоком в ВМТ. Все эти усложнения связаны с тем, что в камеру сгорания входит и вихревая подкамера, в которую и впрыскивается топливо. Там струя топлива разбивается о стержень накальной свечи, хорошо смешивается с воздухом и воспламеняется. Потом уже горящая смесь врывается в пространство над поршнем и, расширяясь, толкает его вниз. На абсолютном большинстве этих двигателей нет также дроссельной или воздушной заслонок, поэтому у них нет места, где бы был постоянно хоть какой-нибудь вакуум, а он необходим в первую очередь для вакуумного усилителя тормозов. Исходя из этого, японцы на генераторы своих дизелей устанавливают вакуумный насос, который смазывается под давлением от системы смазки двигателя и обеспечивает вакуум в специальной магистрали. На валу генератора одновременно крепятся и ротор насоса, и ротор генератора, поэтому генераторы с бензиновых двигателей так просто на дизельный двигатель не установишь. На некоторых новых дизельных двигателях («Toyota ЗС») стоит диафрагменный масляный насос, который, как и механический бензонасос карбюраторного двигателя, приводится от кулачка на распредвале. На всех японских дизелях устанавливаются свечи накаливания, которые служат для запуска холодного двигателя и распыления топлива, когда, как уже говорилось выше, струя из форсунки разбивается о стержень этой свечи накаливания и превращается в туман, который быстро нагревается и вспыхивает. На японских дизельных двигателях могут стоять свечи накаливания самых разных видой, отличаясь по длине, резьбе, рабочему напряжению, которое указано на их корпусе. На одном двигателе, например, Nissan LD-20 может быть установлено более четырех видов свечей. Поршни в японских дизелях при своем движении проходят почти вплотную к головке блока цилиндров, поэтому, если у вас в результате неправильной эксплуатации двигателя зубчатый ремень проскочит хотя бы на один зуб, поршни будут догонять головки клапанов, то есть двигатель будет стучать. При этом стук может быть такой громкий, что рядом с автомобилем будет страшно стоять. Ошибка в установке ремня в два, а тем более в три зуба ведет к поломке двигателя: гнутся клапаны, лопаются направляющие клапанов, стаканчики, регулировочные шайбы, коромысла и даже распредвал. На двигателе Toyota 1С распредвал однажды лопнул на четыре части — и все из-за разрыва резинового зубчатого ремня, который вовремя не заменили. Таким образом, в японских дизельных двигателях нет откровенно слабых мест, в основном они страдают из-за нашего топлива и нашего разгильдяйства — вовремя ремень не подтянули, вовремя масло не заменили, а потом еще заводить пытаемся «с толкача».

Рис.1. Топливный насос высокого давления (ТНВД) типа EV.
1 — выход топлива от топливного фильтра; 2 — клапан регулятора, поддерживающий давление в корпусе ТНВД; 3 — винт регулировки регулятора оборотов с левой резьбой. Перед разборкой надо измерить штангенциркулем, на сколько он выступает из корпуса; 4 — регулировочный рычаг, присоединенный к тросику педали газа; 5 — грузик центробежного автомата регулятора оборотов (их всего четыре); 6 — выход топлива в линию перелива (в «обратку»); 7 — винт грубой регулировки подачи топлива (под пломбой, и при разборке его лучше не трогать); 8 — передаточный рычаг винта регулировки; 9 — соленоид отсечки топлива; 10 — плунжер ТНВД; 11 — выход топлива к форсунке; 12 — напорный клапан (у четырехцилиндрового двигателя их четыре по кругу); 13 — кольцо протечки; 14 — плоский кулачковый диск; 15 — поршень таймера-распределителя, управляющего опережением впрыска в зависимости от давления топлива в корпусе ТНВД; 16 — один из четырех роликов, набегая на который, плоский кулачковый диск при своем вращении перемещает туда-сюда плунжер насоса; 17 — муфта, передающая вращение от вала ТНВД к плоскому кулачковому диску; 18 — питательный насос, создающий при своем вращении определенное давление топлива в корпусе ТНВД; 19 — одна из четырех лопастей питательного насоса, которая при плохом топливе зависает в пазу, что приводит к снижению топлива в корпусе ТНВД; 20 — сальник 20*30, но корпус можно расточить под сальник 20*32, который найти несложно.

  • Перепечатка разрешается только с разрешения автора и при условии размещения ссылки на источник

Топливный насос высокого давления

Сегодняшнее поколение водителей в своем большинстве ничего не слышали о тракторе ДТ-54, выпущенном на советских заводах количеством под миллион экземпляров. Вопрос на засыпку: что общего между ним, грузовым автомобилем КАМАЗ и японским джипом NISSAN SAFARI? Трактор, грузовик и легковой внедорожник.

Даже двигатели разнотипные: два первых транспортных средства оснащении дизелем, а Ниссан работает на бензине. Оказывается, что касается всех названных двигателей, на двигатель установлен топливный насос высокого давления (ТНВД).

Читать еще:  Что такое объем двигателя у мотоцикла урал

Первым советским автомобильным двигателем с ТНВД был дизель «Коджу» (Коба Джугашвили), разработанный для ярославского грузовика Я-5. Работы по проектированию начались в 1931 году в одной из «шараг», организованных в те времена для некоторых представителей технической интеллигенции.

Здесь под руководством начальника КБ Н. Р. Бриллинга и был создан дизельный двигатель, окончательно доведенный к 1935 году и получивший название «НАТИ-Коджу». На нем был установлен рядный ТНВД, изготовленный на Самарском карбюраторном заводе. В силу ряда причин Я-5 не пошел в серию. Однако все наработки в дальнейшем были использованы на последующих двигателях.

Функции ТНВД

Рассматриваемое устройство используется в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), оснащенных впрыском топлива. В основном это дизели, но, с появлением инжектора, установка ТНВД стала применяться и на бензиновых моторах. Служит он для того, чтобы подать на форсунки горючее с высоким давлением.

Причем, задача, которую выполняет этот прибор, не сводится только к одной функции. Горючее должно подаваться в определенном количестве и в нужный для каждого цилиндра момент времени.

Необходимо уточнить место ТНВД в системе питания. Высоконапорный насос служит для увеличения давления и располагается в середине топливной системы ДВС (между баком и подающими форсунками).

Горючее к нему подается электрическим насосом, расположенным снаружи или внутри топливного бака. Его давления хватает, чтобы транспортировать топливо к первичной (низконапорной) полости ТНВД. А в камеру сгорания солярка впрыскивается форсунками.

Разновидности насоса

Как известно, существует несколько видов топливного впрыска:

  • Моновпрыск — когда вместо карбюратора на всасывающий коллектор устанавливается одна общая форсунка. Сегодня практически не применяется.
  • Распределенный (многоточечный). Перед каждым цилиндром установлена своя форсунка, причем горючее подается не в цилиндр, а во впускной коллектор (непосредственно перед клапаном). Момент впрыска задается обычно электроникой. Ей же регулируется и объем подачи горючего.
  • Прямой или непосредственный впрыск. Горючее впрыскивается сразу в цилиндр двигателя (топливно-воздушная смесь образуется в процессе такта всасывания).

Для каждого вида впрыска применяются и соответствующие разновидности топливного насоса высокого давления. Известны 3 вида этих устройств:

  1. Рядный прибор — представляет собой несколько секций одинаковых насосов, каждый из которых питает свою форсунку. По своему устройству единичные секции абсолютно одинаковы. Эти приборы устанавливались ранее на дизельных двигателях и работали по жесткой программе от газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя.
  2. Распределительный одноплунжерный насос — работает также синхронно с вращением коленчатого вала. На 4-тактном двигателе рабочий процесс происходит за 2 оборота коленвала. Насосный вал в это время совершит 1 оборот, а рабочий плунжер подаст очередную порцию топлива на каждую форсунку. Распределительные насосы чаще всего используются в моторах легковых автомобилей.
  3. Магистральный ТНВД. Этот прибор работает независимо по отношению к коленчатому валу. Его задача заключается лишь в создании необходимого давления в топливной магистрали, которую называют еще топливной рампой. Последняя является своего рода гидравлическим аккумулятором. Открыванием форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ) при помощи электромагнитного клапана. Топливный насос высокого давления такого типа применяется в системах впрыска Common Rail.

Рядный ТНВД

Конструктивно он состоит из отдельных нагнетающих секций, выполненных в виде плунжерных пар (поршень-втулка). Сопряженные детали изготавливают из высокопрочной износостойкой хромованадиевой стали, азотированной и закаленной до высокой твердости. После шлифовки внутреннюю поверхность втулок подвергают двукратному хонингованию: сначала крупной абразивной пастой, затем — мелкой. Плунжер доводят с помощью суперфинишной обработки.

При сборке ТНВД используется селективный метод подбора плунжерных пар. Детали сортируют по группам с отклонением между собой до 2-х микрон, поэтому детали разных узлов — невзаимозаменяемые.

Нагнетание топлива плунжером происходит за счет отсечки некоторого объема горючего и последующего сжатия в напорной магистрали. Поршень перемещается роликовым толкателем от кулачкового вала насоса, получающего вращение от коленвала. За два оборота коленвала каждый плунжер совершит один рабочий ход.

Количество горючего регулируется с помощью приводной зубчатой рейки, которая имеет механический привод от педали газа, либо перемещается шаговым двигателем от сигнала ЭБУ. Для этой цели плунжерная поверхность снабжена винтовой канавкой. Рейка с помощью зубчатой передачи поворачивает в корпусе направляющие гильзы, вследствие чего изменяется угловое расположение винтовой канавки, а, следовательно, и объем топливной порции.

Начало впрыска регулируется автоматически по частоте вращения двигателя. Этой цели служит центробежный регулятор момента впрыска. Он располагается в приводной муфте (черный маховик слева на первом фото). Внутри этот узел состоит из 2-х полумуфт, упруго разделенных между собой тангенциально расположенными пружинами и грузами. При увеличении оборотов за счет центробежной силы грузов пружины сжимаются, и кулачковый вал поворачивается на некоторый угол относительно приводной муфты, тем самым создавая опережение впрыска.

Несмотря на возраст конструкции, рядные насосы до сих пор используются на дизельных двигателях грузовых автомобилей. Это вызвано их высокой надежностью и неприхотливостью в отношении качества топлива. В качестве примера показан ТНВД 8-цилиндрового двигателя автомобиля КАМАЗ. Для сокращения осевых габаритов он выполнен V-образным, хотя все равно является рядным.

ТНВД распределительного типа

Этот прибор по сравнению с рядным обладает двумя преимуществами: он меньше его по размерам и более равномерно работает. Если рядные насосы устроены все одинаково, этого нельзя сказать в отношении распределительных аппаратов.

Во-первых, они разделяются по типу рабочего органа: плунжерного типа, или роторного. Во-вторых, — по типу привода: с торцевыми, внешними, или внутренними кулачками. Торцевой или внутренний привод работает в более благоприятных условиях, в связи с тем, что внутренние силы уравновешены, чего не скажешь о внешнем приводе.

Несмотря на указанные выше достоинства, распределительные аппараты менее долговечны. Это объясняется спецификой их работы. В то время как в рядных механизмах каждый плунжер в течение одного рабочего цикла совершает одно возвратно-поступательное движение, в распределительных устройствах рабочий плунжер за это время сделает столько ходов, сколько в двигателе цилиндров. Поэтому износ будет намного быстрее.

Рассмотрим кратко устройство и принцип работы одноплунжерного торцевого распределительного прибора. Слева можно заметить ведущий вал, приводящий во вращение 3 механизма: ротор шиберного насоса подкачки, ведущий приводной кулачок и шестерню механизма регулирования подачи.

Соосно и синхронно с приводным валом вращается подвижный торцевой кулачок, жестко соединенный с рабочим плунжером. Оба кулачка (ведущий и рабочий) снабжены выступами по количеству цилиндров двигателя. Рабочий поджимается пружиной к ведущему кулачку. Когда выступы наезжают друг на друга, рабочий кулачок перемещает плунжер в направлении выходных штуцеров (на фото справа).

При этом плунжер отсекает дозу горючего из низконапорной полости, сжимает запертый объем и выталкивает его в один из выходных каналов, расположенных радиально в распределительном блоке. Поскольку плунжер вращается, будучи жестко связанным с коленчатым валом (но в 2 раза медленнее), при каждом последующем ходе нагнетающее отверстие плунжера совпадает с очередным выходом.

Лопастной насос всасывает горючее из топливного бака и подает его в камеру низкого давления. Распределительные насосы, подобно рядным, имеют механизм регулировки количества подаваемого топлива. Он может быть автоматическим (центробежным), или от ЭБУ. На фото показан как раз такой насос. Прямоугольная коробка, расположенная сверху, есть не что иное, как электронный блок управления количеством подаваемого топлива.

Область применения распределительных насосов — легковые автомобили, хотя встречаются и на грузовиках.

Магистральный ТНВД

Само название говорит об особенностях работы устройства. Этот насос обслуживает не отдельные форсунки, как рядный или распределенный, а одну общую магистраль, которая служит своего рода аккумулятором. В связи с тем, что конструкция освобождена от распределительной функции, она имеет более простое строение в сравнении с двумя предыдущими.

В качестве рабочих органов аппарат содержит от одного до трех нагнетающих плунжеров. Посредством кулачкового вала они поочередно совершают поступательные движения: по ходу нагнетания от кулачкового механизма, в обратную сторону — посредством пружины.

При этом горючее из низконапорной полости отсекается и подается к напорному штуцеру. Количественный состав смеси регулируется электромагнитным дозирующим клапаном, управляемым электроникой.

На рисунке показана схема топливного насоса магистрального типа. Чаще всего такие устройства применяются в системах Common Rail.

Бывает ли ТНВД на бензиновом двигателе?

Почему бы и не быть ТНВД у бензинового двигателя? Пуркуа па? — как говорят французы. В частности, ТНВД устанавливают на бензиновых моторах GDI — оснащенных системой прямого впрыска. Известно, что прямой впрыск используется в дизельных системах.

Так вот — работа система GDI является симбиозом дизельного и бензинового рабочего процесса. Бензин впрыскивается аналогично дизельному двигателю, а воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляется не от калильной свечи, а от свечи зажигания, как в карбюраторном. В этом случае используются насосы распределительного типа.

Ремонт насосов высокого давления

Насос насосу рознь. Бензонасос вазовской «копейки» можно было отремонтировать в течение 15-ти минут. Отвернул 3 крепежных винта, и весь механизм — буквально на ладони. Засорившиеся клапаны легко продуваются, а если прохудилась диафрагма — достаточно купить копеечный ремкомплект и поставить его вместо неисправной детали.

Ремонт же топливных насосов высокого давления на коленке не сделаешь. Во-первых, даже причину неисправности определить не так легко, невзирая на встроенную в современных ЭБУ самодиагностику.

Один и тот же внешний симптом может вызываться неисправностью различных компонентов топливной системы, и даже других систем (например, состоянием газораспределительной системы или кривошипно-шатунной группы).

Поэтому ремонт ТНВД лучше выполнять на специализированных СТО с использованием современного диагностического и ремонтного оборудования.

Читать еще:  Toyota carina какое лить масло в двигатель

В связи с широким распространением систем впрыска топливные насосы высокого давления являются одним из наиболее важных компонентов современного ДВС. Тенденция их развития заключается в переходе от секционных устройств к распределительным и магистральным. Последние особенно широко применяются в связи с появлением системы непосредственного впрыска Common Rail.

Вся правда о дизельных двигателях

На постсоветском пространстве у людей при произнесении слова «дизель» на ум приходит КамАЗ, который вечно чадит, и водитель, одетый в телогрейку, стоящий с паяльной лампой над баком машины и производящий ремонт грузовика или пытающийся отогреть бак. Однако наука и техника развиваются, и на наших дорогах появляется все больше и больше машин, современных и мощных. По их внешнему виду нельзя сказать, какого типа двигатель стоит у машины под капотом, пока не проведешь диагностику дизеля. Выдает «дизель» только постукивание характерного типа, которое ни с чем не спутаешь.

Исторически сложилось так, что сначала дизели ставили только на грузовики, корабли и технику для военных — во всех этих случаях важна экономичность и надежность, а размерами, весом и комфортом можно пренебречь. Да и ремонт грузового автомобиля тогда мог произвести каждый.

Наука не стоит на месте, технологии, применяемые в моторостроении все время совершенствуются. Именно по этой причине появились двигатели, пригодные к работе на легковом автомобиле, ремонт которых профессионально осуществляет Бош Дизель Сервис. Впервые такую машину автопром произвел еще в 1935 году. Эта машина называлась Mercedes-Benz 260 (W170). Пик популярности дизельных моторов приходится на 70-е годы прошлого столетия: именно в это время по всему миру разразился очередной бензиновый кризис, и ремонт ДВС данного типа стал затруднителен. С этого времени дизели начали устанавливать на легковушках и внедорожниках всех ценовых категорий.

Дизель — идеал для внедорожника

На автомобилях-внедорожниках устанавливают дизельные двигатели. Объясняется этот факт такими характеристиками дизеля: экономичностью, высоким крутящим моментом, как на высоких, так и на низких частотах, а также доступностью топлива и ремонта топливной аппаратуры. Именно поэтому практически каждая фирма, которая производит джипы, имеет и его дизельную модификацию, и, как правило, не одну. Новый виток популярности дизельных моторов приходится на 90-е года прошлого столетия. На это время приходится совершенствование конструкции дизелей, в топливную систему и систему управления производители активно внедряют электронику, усложняется ремонт Bosch. Новые дизельные двигатели практически не отличаются от бензиновых по таким параметрам, как вес, удельная мощность, и т.д. И что самое замечательное — при всем этом дизели остаются надежными и экономичными.

Ученые и технологи прогнозируют, что в текущем столетии бензиновые двигатели уйдут в «небытие», уступив место дизельным двигателям, что спровоцирует повышение спроса на ремонт ТНВД, ДВС и другую дизельную аппаратуру. Рассмотрим, какие же особенности дизельных двигателей позволили сделать такие выводы.

Конструктивные особенности дизелей

Конструктивно дизель практически не отличается от бензинового двигателя – у обоих есть цилиндры, шатуны и поршни. Но клапанные детали у дизеля усилены, это нужно для того, чтобы дизель воспринимал большие нагрузки (степень сжатия горючего у дизеля 19-24 единиц, а у бензинового двигателя — 9-11). Именно поэтому дизельный двигатель тяжелее и больше, чем бензиновый, а ремонт топливной аппаратуры данного типа сложнее.

Отличие между двумя видами двигателей состоит в том, что у них по-разному формируется топливно-воздушная смесь, она по-разному воспламеняется и сгорает, по-разному производится ремонт ДВС. Если двигатель бензиновый, то горючая смесь у него образуется во впускной системе. В цилиндре же происходит воспламенение смеси от искры свечи зажигания. В дизеле топливо и воздух поступают отдельно. Сначала происходит подача воздуха. В конце такта сжатия воздух нагревается до высокой температуры 700-800 градусов. После этого через форсунки в камеру сгорания поступает под большим давлением топливо, которое воспламеняется от горячего воздуха. Поэтому так необходим своевременный ремонт насос-форсунки.

По причине быстрого расширения горючей смеси резко возрастает давление в цилиндре: именно этим и можно объяснить шумность и жесткость работы дизеля. Благодаря такой организации процесса сгорания топлива дизельные двигатели могут работать на более дешевом топливе, то есть являются более экономичными. Дизельные двигатели не только более экономичные – они меньше, чем бензиновые, загрязняют окружающую среду.

Не лишены дизельные двигатели и недостатков: это шумность и вибрация, меньшая литровая мощность и проблемы с запуском холодного двигателя. Нужно сказать, что данные недостатки дизелей относятся скорее к старым моделям, а у новых эти проблемы более «завуалированы».

Непосредственный впрыск топлива

Дизельные двигатели отличаются друг от друга конструкцией камеры сгорания. Есть дизели с неразделенной камерой сгорания (второе их название — дизели с непосредственным впрыском – топлива). В двигателях такого типа топливо поступает в пространство над поршнем, плюс ко всему камера сгорания находится прямо в поршне.

Раньше непосредственный впрыск топлива применяли только на больших дизелях с низкими оборотами. Причина этого – проблемы с организацией питания, большим шумом и вибрацией. Но благодаря прогрессу, который заключается в широком внедрении топливных насосов высокого давления, 2-х ступенчатой системы впрыска и улучшении качества сгорания топлива, производители добились более устойчивой работы двигателя. Повысилось количество оборотов до 4500 об/мин, двигатель стал более экономичным, менее шумным.

Вихрекамерные двигатели

Наиболее популярным среди всех дизельных моторов является дизель, имеющий раздельную камеру сгорания. Конструктивная особенность этих двигателей заключается в том, что топливо в них поступает не в цилиндр, а в специальную камеру. Как правило, это вихревая камера, которая расположена в головке блока цилиндров и соединена с помощью специального канала с цилиндром. В вихревой камере воздух, сжимаясь, быстро закручивается – это улучшает процессы воспламенения, и образования горючей смеси. Преимущество раздельной камеры сгорания заключается в том, что давление в цилиндре нарастает постепенно, не резко. Именно поэтому вихрекамерные двигатели обладают меньшей шумностью и позволяют достичь более высокого числа оборотов. Согласно статистике, вихрекамерные двигатели устанавливают на 90 процентов легковых автомобилей и джипов. Кроме вихрекамерных двигателей, распространение получили и предкамерные дизели. Эти двигатели оборудованы специальной вставнойфоркамерой, которая соединяется с цилиндром с помощью нескольких небольших каналов. Эти каналы должны быть такой формы и сечения, чтобы в форкамере и цилиндре было разное давление, а благодаря перепаду давлений газ может двигаться с большой скоростью. Такая конструкция двигателя имеет несомненные плюсы: больший срок службы, небольшую шумность, плавное нарастание крутящего момента двигателя.

Ключевые узлы дизельного двигателя

Одной из самых важных систем дизельного двигателя является система подачи топлива. Задача топливной системы состоит в том, чтобы подавать в определенные моменты времени дозированное количество топлива при заданном давлении. Топливная система дизеля довольно сложна в исполнении и дорога по цене. В топливную систему дизельного двигателя входит: ТНВД — топливный насос высокого давления, топливный фильтр, а также форсунки.ТНВД должен подавать топливо к форсункам по заданной программе: эта программа будет зависеть от того, в каком режиме работает двигатель, а также от действий водителя.

Топливные насосы дизеля

Современный топливный насос высокого давления – это одновременно и сложная система, автоматически управляющая двигателем, и главный исполнительный механизм, отрабатывающий команды водителя. Нажатие ногой по педали газа не является непосредственной причиной увеличения подачи топлива: водитель, таким образом, лишь вносит некоторые коррективы в работу регуляторов. Регуляторы самостоятельно меняют подачу топлива, в зависимости от числа оборотов, положения рычага регулятора, давления наддува, и т.д.

Современные внедорожники оборудованы двумя типами ТНВД. Первый вид насосов высокого давления — это рядные многоплунжерные, а второй вид – насосы распределительного типа. На данный момент рядные насосы практически не применяются, хотя и обладают большей надежностью. Большее распространение получили топливные насосы высокого давления распределительного типа. В нагнетательной системе таких насосов имеется один плунжер-распределитель, который совершает поступательное движение, качая топливо, и вращательное движение, распределяя топливо по форсункам. Насосы распределительного типа устанавливают в легковых машинах. Преимущества таких насосов: компактность, высокая равномерность подачи топлива, отличная работа на больших оборотах, благодаря быстродействующим регуляторам. Не лишены распределительные насосы и минусов: они очень требовательны к качеству поступающего топлива.

В 90-х годах прошлого столетия на производстве стали внедрять электронные системы управления дизельным двигателем. Плюсы электронной системы очевидны: она делает подачу топлива более эффективной во всех режимах работы двигателя, это значительно улучшает его экономические и экологические характеристики. Современная электроника заменила механические регуляторы на более точные и простые, оставив при этом неизменной нагнетательную часть ТНВД.

Форсунки дизельного мотора

Кроме топливного насоса, в топливной системе важна еще и форсунка. Благодаря форсунке и ТНВД в камеру сгорания дизеля поступает строго определенное количество топлива. Форсунка определяет не только давление в топливной системе, но и какую форму будет иметь факел топлива – это очень важно для правильного самовоспламенения и сгорания топлива. Форсунки бывают со шрифтовым распределителем или многодырчатым. Можно сказать, что форсунке очень «не повезло», так как она вынуждена работать в тяжелых внешних условиях. Так, игла распылителя двигается возвратно-поступательно, при этом частота движения всего вполовину меньше, чем обороты двигателя. Кроме того, распылитель контактирует с камерой сгорания, в которой очень высокие температуры. Именно поэтому при изготовлении на заводе к распылителю форсунки предъявляются повышенные требования: материал распылителя должен отличаться большой жаропрочностью, тугоплавкостью.

Читать еще:  Что такое подкрученный регулятор оборотов двигателя

Фильтры дизельного двигателя

Топливный фильтр – это достаточно простой, но от этого не менее важный элемент дизельного мотора. Топливный фильтр должен строго соответствовать тому типу двигателя, на котором установлен. Среди множества функций топливного фильтра есть отделение воды от топлива и ее удаление (для этого предусмотрена нижняя сливная пробка). Во многих дизельных моторах на корпусе фильтра часто устанавливают насос для ручной подкачки топлива — это нужно для того, чтобы удалить воздух из топливной системы. В некоторых моделях топливных фильтров есть системаэлектроподогрева, которая позволяет завести двигатель в зимних условиях.

Старт дизеля

В дизельных двигателях предусмотрена система предпускового подогрева. В камеру сгорания вставлены свечи накаливания, которые всего за несколько секунд могут разогреться до 800-900 градусов Цельсия: топливо, встретившись с нагретым воздухом, воспламеняется намного легче. Водитель в кабине знает о работе системы предпускового подогрева благодаря специальной контрольной лампе: когда она гаснет, значит, двигатель можно запускать. Спустя 15-25 секунд после этого прекращается электропитание свечи накаливания.

Наддув

Современные дизельные двигатели оснащены системой турбонаддува: она предназначена для того, чтобы подать в цилиндры дизеля большее количество воздуха, тем самым увеличив подачу топлива на рабочем цикле, а это, в свою очередь, приводит к увеличению мощности двигателя. Выхлопные газы дизеля имеют давление в 2 раза больше, чем у бензинового мотора: это обстоятельство позволяет подавать в цилиндры воздух, начиная с низких оборотов, без так называемой «турбоямы», которая свойственна бензиновым двигателям. На многих моделях дизельных авто устанавливают устройство для промежуточного охлаждения наддуваемого воздуха – интеркулер. Интеркулерпозволяет улучшить наполнение цилиндров и мощность до 20%. Кроме того, дизели с турбонаддувом, могут без особых проблем работать и в высокогорной местности, то есть там, где атмосферный дизель «задыхается» без воздуха. Наддув значительно улучшает процесс сгорания топлива, уменьшает жесткость его работы и помогает предотвратить потерю мощности.

Система «Common-Rail»

Обычный дизельный двигатель работает так: каждая секция насоса качает топливо в «свой» топливопровод (который идет к определенной форсунке). Внутренний диаметр такой трубки 1,6—2 мм, а внешний 6—7 мм, то есть стенки трубки являются достаточно толстыми. Топливо по «топливопроводу» проходит под большим давлением (1300—2000 атмосфер), поэтому трубка раздувается. Солярка идет в форсунку, а топливопровод сжимается снова. Именно поэтому каждый раз в форсунку закачивается небольшая лишняя доза горючего, которая увеличивает его расход. Благодаря этому уменьшается общий КПД двигателя, увеличивается дымность и шумность мотора.

«Думающая» рампа

Однако удачное решение проблемы все-таки было найдено. Теперь топливный насос подает солярку в топливную рампу (общий трубопровод), давление в котором не переменное, как раньше, а строго постоянное — 1300 атмосфер. Рампа играет роль промежуточного звена, в котором всегда находится постоянный объем горючего. Каждая форсунка теперь открывается не механически (от увеличения давления), а с помощью электронного сигнала, который поступает на катушку форсунки. Датчики передают на компьютер информацию о положении акселератора, давлении топлива в рампе, температуре двигателя. Компьютер на основе этой информации «принимает решение», сколько нужно подавать топлива и когда его подавать.

Новые возможности топливных двигателей

Управление подачей топлива с помощью компьютера позволяет подавать в камеру сгорания строго определенное количество солярки, не больше и не меньше. Сначала в цилиндры поступает очень маленькая доза солярки (примерно миллиграмм) – это топливо повышает температуру в камере сгорания, а уже потом «досылается» основная доза горючего. Для дизеля это дает более плавное нарастание давления в камере сгорания, а это ощутимо скажется на качестве работы всего мотора (он будет работать более плавно, без рывков). С помощью системы «Common-Rail» удалось исключить поступление в камеру сгорания «лишней» порции горючего. Результат от применения новой системы: уменьшение расхода солярки на 20%, увеличение крутящего момента двигателя (на малых оборотах) на 25%.

Версия для печати

Как с нами связаться

ООО «Чистодел-Дизель»

г. Арамиль, ул. Гарнизон, д. 17В

Географические координаты:

8 800 200 0921

(звонок по РФ бесплатный)

+7 (343) 302-00-43


infoek-ar.ru

Система питания дизельного двигателя

Когда в 1897 г. Рудольф Дизель создал первый работоспособный двигатель, он не мог предвидеть, какие изменения претерпит его идея. Особенно большие изменения в системе питания дизелей произошли в последние годы, что сделало эти двигатели более пригодными для применения не только на грузовых, но и на современных легковых автомобилях. Более дешевое топливо, высокая экономичность дизельных двигателей, по сравнению с бензиновыми, всегда привлекали автомобилистов, но широкое применение дизелей сдерживалось присущими им недостатками — шумностью при работе, повышенным дымлением и сложностью пуска холодного двигателя. Современные конструкции дизелей в большинстве не имеют этих недостатков.
Система питания дизеля обеспечивает подачу очищенного дизельного топлива к цилиндрам, сжимает его до высокого давления, подает его в мелкораспыленном виде в камеру сгорания и смешивает с горячим (700–900 °С) от сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) воздухом так, чтобы оно самовоспламенилось. После завершения рабочего хода необходимо очистить цилиндры от продуктов сгорания.
Дизельное топливо отличается от бензина более высокой плотностью и смазывающей способностью. Для оценки способности дизельного топлива к самовоспламенению служит цетановое число. Существующие дизельные топлива имеют цетановое число 45–50; при этом для современных дизельных двигателей предпочтительнее более высокие числа.

Варианты впрыска топлива в камеру сгорания дизеля.
Разделенная (а) и неразделенные (б, в) камеры сгорания:
а — вихревая (фирма «Перкинс»);
б — дельтавидная (двигатель Д-245);
в — тороидальная (двигатель КамАЗ);
1 — вставка вихревой камеры;
2 — головка цилиндров;
3 — форсунка;
А — полость вихревой камеры;
Б — полость в поршне

Существует два варианта процесса смесеобразования в дизелях, обусловленных формой камеры сгорания. В первом варианте топливо впрыскивается в предварительную камеру (предкамеру), а во втором варианте впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания, выполненную в поршне.
Двигатели, выполненные по первому варианту, называются дизелями с разделенной камерой сгорания и обозначаются IDI (In Direct Injection), а выполненные по второму варианту — дизелями с непосредственным впрыскомDI (Direct Injection). Дизели с разделенной камерой сгорания мягче работают и меньше шумят. Тем не менее, двигатели с непосредственным впрыском все более широко используются на автомобилях, потому что их топливная экономичность примерно на 20 % выше.
Основной функциональной задачей систем питания двигателей обоих типов является подача точного количества топлива в соответствующий цилиндр и в точно определенное время. В высокооборотных дизелях легковых автомобилей процесс впрыска занимает всего тысячную долю секунды, и при этом впрыскивается только небольшая доза топлива.

Схема системы питания дизеля:
1 — топливный бак;
2 — подкачивающий насос;
3 — топливный фильтр;
4 — топливный насос высокого давления;
5 — форсунка;
6 — сливная магистраль

Для облегчения пуска дизеля в холодное время часто применяются свечи накаливания, которые отличаются от искровых свечей зажигания тем, что они являются просто электрическими нагревателями и подогревают холодный воздух перед подачей его в цилиндры двигателя в процессе пуска. Топливный бак должен удовлетворять требованиям безопасности. Топливо из бака поступает в нагнетательный трубопровод, а затем к топливному фильтру, с помощью подкачивающего насоса. Топливный фильтр должен очистить топливо от возможных загрязнений, чтобы механические примеси не попали в ТНВД и далее. К топливному баку присоединяется также сливной трубопровод, по которому в бак сливаются излишки топлива из ТНВД и форсунок.
Самым сложным и дорогим устройством системы питания дизеля является топливный насос высокого давления (ТНВД). При создании первых стационарных двигателей Рудольф Дизель выяснил, что для надежного самовоспламенения топлива оно должно подаваться в цилиндр под высоким давлением. В его конструкциях для этого использовался мощный и громоздкий компрессор. В 20-е годы. Роберт Бош разработал компактный и надежный ТНВД. Первый серийный ТНВД для грузового автомобиля был выпущен фирмой Bosch еще в 1927 году, а в 1936 был налажен выпуск ТНВД для легковых автомобилей.
ТНВД не только создает давление топлива, но и распределяет его по форсункам соответствующих цилиндров в соответствии с порядком работы двигателя. Форсунки соединяются с ТНВД трубопроводами высокого давления. Форсунки входят своей нижней частью — распылителями — в камеры сгорания. Распылители имеют очень маленькие отверстия, необходимые для того, чтобы топливо поступало в камеру сгорания в мелко распыленном виде и легко воспламенялось.
Воздушный фильтр устанавливается на впускном трубопроводе двигателя и очищает поступающий в цилиндры воздух. Выпускная система содержит трубопроводы, глушитель и часто оборудуется каталитическими нейтрализаторами и другими устройствами для снижения количества вредных веществ в отработавших газах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector