Система питания дизельного двигателя- Устройство и неисправности

Выход в свет

Создателем дизельного мотора стал Рудольф Дизель. Он и не мог предположить того, что его изобретение, которое было придумано еще в 1897 году, переживет столько изменений. Наиболее глобальные изменения произошли лишь в последние годы. Изначально такой вид двигателя был разработан для грузовых автомобилей. Раньше ДВС во время работы были очень шумные, а также от них выделялось много дыма. Сегодня все эти недостатки устранены.

Теперь производители пытаются ставить такие двигатели не только для грузовых и тяговых ДВС, но и на ДВС легковых автомобилей. С самого начала, когда еще не было хороших систем охлаждения, дизельные моторы нагревались до высоких температур, из-за чего постоянно приходили в негодность.

Возможные неисправности

Несмотря на ряд видимых преимуществ системы питания ДВС, она всё же имеет ряд весомых недостатков, которые могут вылиться в целый ряд неисправностей, к самым распространённым можно причислить:

1. Двигатель не желает запускаться.
   Обычно подобная неисправность указывает на неполадки в топливоподкачивающем насосе. Но возможны и другие варианты, к примеру, ненадлежащее состояние форсунок, системы зажигания, плунжерных пар или нагнетательного клапана.
2. Неравномерная работа двигателя
   указывает на неполадки с отдельными форсунками. Негерметичность в клапане может привести к таким же результатам. Также в процессе эксплуатации авто может наблюдаться ослабление крепления плунжера.
3. Двигатель не даёт заявленной производителем мощности.
   Чаще всего данный дефект связан всё с топливоподкачивающим насосом. Форсунки и обрыв сопла могут привести к такому же результату.
4. Стук при работе мотора, дым из-под капота
   . Такое случается тогда, когда топливо подаётся внутрь системы слишком рано, или же оно имеет не соответствующее, заявленным производителями нормам цетановое число.
5. Негромкие хлопки.
   Причина подобной неисправности в системе питания ДВС кроется в подсосе воздуха.
6. Стук муфты.
   Такое происходит в том случае, если слишком изношены детали устройства и наблюдается сильная усадка пружин.

Как видите, неисправностей системы ДВС может быть более чем достаточно. Именно поэтому, чтобы точно определить в чём дело необходимо провести комплексную диагностику. Причём для некоторых манипуляций необходимо специальное оборудование.

Практически все описанные выше неисправности можно исправить. Полная замена системы питания ДВС нужна лишь в крайних случаях. Мало того, даже простая регулировка может полностью восстановить работоспособность автомобильного узла.

Устройство системы и принцип ее работы

В наше время существует несколько различных топливных систем, состоящих из следующих общих узлов:

1. Топливный бак, в котором хранится горючее. Как правило, он расположен внизу кузова в задней части машины. Бак может быть разного объема, но в большинстве случаев он может обеспечить езду авто на 500 км;
2. Топливный насос, который отвечает за подачу горючего в другие элементы и поддерживает давление, необходимое для работы всей системы;
3. Датчик уровня топлива. Конструкция датчика проста и представляет собой механизм, состоящий из поплавка и измерительного устройства (потенциометра). Перемещение поплавка приводит к изменению сопротивления в электрической цепи и снижению напряжения на указателе запаса горючего;
4. Топливный фильтр, отвечающий за очищение горючего от примесей, ржавчины и пыли;
5. Топливопроводы, подающие топливо в двигатель и сливающие лишнее горючее обратно в бак;
6. Система впрыска — устройство, обеспечивающее смешивание горючего и воздуха и дальнейшее его поступление в камеру внутреннего сгорания.

Схема работы топливной системы довольно проста. При включении системы зажигания начинает работу топливный нанос, который закачивает горючее из бака в другие элементы системы. По мере прохождения топлива происходит его очистка, затем оно попадает в систему впрыска, в которой происходит образование смеси горючего с воздухом. В результате эта смесь оказывается в камере сгорания, где она зажигается, и двигатель получает необходимую для перемещения автомобиля энергию. Этот цикл повторяется по мере движения машины.

Признаки необходимости проведения диагностики

О том, что в ближайшее время потребуется ремонт топливной аппаратуры дизельных двигателей может сигнализировать затруднительный запуск мотора. Причинами, вызывающими нестабильное включение движков являются:

• системы впрыска топлива не обеспечивает достаточное распыление горючего;
• чрезмерный износ нагнетательных элементов не способных обеспечить требуемое давление;
• момент впрыска имеет неправильный угол опережения, требуется его настройка;
• воздух в топливной системе создает нехватку дизеля перед ТНВД;
• впрыскивание горючего слишком малой дозой, то есть необходима регулировка;
• Несезонность топлива, залитого в бак.

Ухудшение динамических характеристик свидетельствует о том, что  топливная система дизельного двигателя требует внимания автовладельца. Причинами, почему дизельный двигатель, потерял мощность могут быть:

• неправильная регулировка насоса;
• износ распылителей;
• завоздушена топливная система;
• снижение производительности подкачивающего насоса.

Также симптомами того, что необходима диагностика топливной системы дизельного двигателя, являются:

• черный выхлоп, возникающий, когда подача топлива происходит с опозданием, либо свидетельствующий о неоптимальном смесеобразовании;
• жесткая работа мотора, возникающая при разном дозировании топлива в цилиндры;
• серый дым из выхлопной трубы, говорящий, что в дизельном двигателе неверное время опережения впрыска;
• высокая температура двигателя, возникающая из-за плохого распыления горючего форсунками;
• посторонний шум при работе, возникающий из-за попадания воздуха в топливную систему;
• нестабильные обороты холостого хода;
• внезапная остановка мотора как под нагрузкой, так и в холостую;
• при отключении двигателя он продолжает работать, так как топливо просачивается через электромагнитный клапан;
• визуальное обнаружении течи солярки.

Питание турбодизеля

Выше уже упоминалась возможность оснащения дизельного ДВС системой турбонаддува. Такое решение позволяет значительно повысить мощность любого силового агрегата – и на бензине, и на солярке. При этом нет необходимости в серьезных доработках, таких, например, как расточка цилиндров для увеличения рабочего объема. Система топливоподачи турбированного дизеля практически не меняется, но воздухоподающий тракт подвергается кардинальной переделке.

Турбодизель:

Наддув осуществляется с помощью одного или нескольких воздушных компрессоров, работающих на энергии выхлопных газов. Компрессор сжимает воздух, который затем поступает в интеркулер (промежуточный блок, охлаждающий сжатую воздушную массу), и затем нагнетается в цилиндры под давлением 0.15… 0.2 Мпа, и выше.

Компрессорные системы принято делить на два вида:

• низконаддувные решения с давлением до 0.15 Мпа;
• средненаддувные, нагнетающие воздух под давлением до 0.2 Мпа;
• высоконаддувные, с показателем давления компрессора, превышающим 0.2 Мпа.
• Оснащенный таким агрегатом дизельный двигатель называется турбодизелем.

Турбокомпрессор позволяет лучше наполнять цилиндры воздухом, что ведет к повышению эффективности сгорании солярки при ее подаче. Это положительно влияет на мощность двигателя: с турбодизелей снимается на 30% больше лошадиных сил, по сравнению с нетурбированными атмосферными аналогами.

Но есть и некоторые минусы: турбонаддув, особенно развивающий высокие показатели давления, приводит к увеличению температуры в пространстве цилиндра, поскольку топливо горит интенсивнее. Кроме того, увеличиваются механические нагрузки на компоненты двигателя – механизм газораспределения и кривошипно-шатунный блок.

Важность проведения своевременного технического обслуживания

Схема топливной системы двигателя состоит из нескольких самостоятельных узлов, объединенных топливопроводами. Выход любого элемента из строя ведет к повышенному износу всех остальных частей топливоподачи, поэтому затягивание с определением виновника неправильной подачи горючего вызывает дополнительные повреждения, что ведет к увеличению стоимости ремонта и необходимости заменять большее количество деталей.

Топливоподкачивающий насос

Топливный насос высокого давления

В результате низкого давления горючего в топливной рампе форсунки не будут нормально дозировать и распылять дизтопливо. Двигатель отклонится от оптимального режима работы. Электронный блок управления будет пытаться скорректировать ситуацию и выдаст сигнал об ошибке.

Форсунка

Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД с торцевым кулачковым приводом плунжера

Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД: 1 – топливопровод низкого давления; 2 – тяга; 3 – педаль подачи топлива; 4 – ТНВД; 5 – электромагнитный клапан; 6 – топливопровод высокого давления; 7 – топливопровод сливной магистрали; 8 – форсунка; 9 – свеча накаливания; 10 – топливный фильтр; 11 – топливный бак; 12 – топливоподкачивающий насос (применяется при магистралях большой протяженности; 13 – аккумуляторная батарея; 14 – замок «зажигания»; 15 – блок управления временем включения свечей накаливания

Топливо из бака 11 прокачивается по топливо­проводу низкого давления в топливный фильтртонкой очистки топлива 10, откуда засасывается топливным насосом низкого давления и затем направляется во внутреннюю полость корпуса ТНВД 4, где создается давление порядка 0,2 … 0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и с помощью плунжера — распреде­лителя в соответствии с порядком работы цилиндров подается по топливопроводам высокого давления 6 в форсунки 8, в результате чего осуществляется вспрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунки и топливного фильтра (в некоторых конструкциях) сливается по топливо­проводам 7 обратно в топливный бак. Охлаждение и смазка ТНВД осуществляются циркулирующим в системе топливом

Фильтр тонкой очистки топлива имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунки. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунки являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3…5 мкм

Важной функцией фильтра является также задержание и выведение в осадок воды, содержащейся в топливе Попадание влаги во внутреннее пространство насоса может привести к выходу последнего из строя по причине образования коррозии.

Топливный насос подает в цилиндры дизеля строго дози­рован­ное количество топлива под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от нагрузки и скоростного режима, поэтому характеристики двигателей существенно зависят от работы ТНВД.

Устройство и принцип работы дизельной топливной системы

Итак, как мы выяснили, топливная смесь в дизельном моторе не воспламеняется свечами зажигания, а загорается сама по себе из-за нагретого воздуха. Чтобы подобное стало возможным, требуется соблюсти лишь одно условие – подавать распрысканное топливо в цилиндры под большим давлением. Именно этот аспект работы дизеля формирует отличия его топливной системы от подпитки бензинового мотора.

В типовом варианте топливная система дизельного двигателя состоит из тех же элементов, что и у бензинового мотора, однако с совершенно иным принципом работы. Говоря точнее, речь идёт о следующем:

• Топливораспределительные механизмы дизеля представлены неким подобием инжектора, который состоит из форсунок, электронного блока управления и топливного насоса высокого давления (ТНВД). Наиважнейшую роль играет последний, так как он создаёт нужное давление и отчасти дозирует подаваемое в цилиндры двигателя топливо. ТНВД и форсунки управляются электронным блоком управления, анализирующим многочисленные датчики для организации грамотной подачи топлива в мотор;
• Топливные фильтры солярки также слегка отличаются от своих бензиновых аналогов. Связано это с тем, что дизельное топливо содержит много влаги, которая и отсеивается вместе с другими фракциями фильтрами. Из-за того что скопившаяся в специальных отделах фильтра вода может замёрзнуть при низкой температуре окружающей среды, в конструкцию узла нередко монтируют небольшой нагревательный элемент;
• Остальные элементы – топливопровода, бак и нагнетательный насос, особых отличий от используемых узлов в бензиновых системах питания не имеют. Пожалуй, главное различие заключается в «обратке», которая используется для возврата в бак избытка топлива, скопившегося перед топливораспределительными узлами. Из-за высокой экономичности дизельных двигателей нечто подобное случается очень часто, поэтому обратка имеет ярко выраженное значение с точки зрения построения всей системы. Отметим, что на инжекторных и карбюраторных системах узлы откачивания бензина обратно в бак также имеются, но столь большого значения как в дизельных системах они не имеют.

Форсунки

Топливный фильтр для солярки

Топливный бак

Стандартная схема топливной системы дизеля выглядит следующим образом:

Работает подобная система заметно сложней, нежели используемая на бензиновых моторах. Функционирование проходит в такие этапы как:

1. Доставка горючего до топливораспределительных узлов по системе «низкого давления». На этом этапе дизельное топливо доставляется из бака до ТНВД с давлением всего в 3 атмосферы, одновременно проходя грубую фильтрацию;
2. Создание требуемого давления и тонкая фильтрация. Здесь горючее проходит через полости ТНВД, в разы ускоряя своё движения и очищаясь фильтром тонкой очистки. После этого под сильным давлением топливо проходит через форсунки в мотор, а его излишки отправляются в бак по обратке;
3. Воспламенение смеси в цилиндре. Тут, уже всё предельно просто. Попавшее в цилиндры топливо, распылённое до маленьких частичек, смешивается с воздухом и воспламеняется. Всё это происходит за сотые доли секунды, и описанный цикл повторяется вновь.

Пожалуй, на этом наиболее важная информация по резюмированной теме подошла к концу. Надеемся, теперь каждый читатель нашего ресурса понял принципы и устройство работы дизельных, бензиновых систем питания. Удачи в обслуживании и эксплуатации авто!

Камера сгорания

В зависимости от вида камеры сгорания различают камеры раздельного типа и камеры нераздельного типа. Раздельная камера сгорания представляет собой дополнительную камеру небольшого объема, которая соединяется каналом с верхней частью цилиндра. Эта камера обычно находится в полости ГБЦ. Топливо через форсунку впрыскивается именно в эту, так называемую, предкамеру. В момент воспламенения топлива продукты горения распространяются по соединительному каналу в цилиндр и давят на поршень.

Основным плюсом таких моторов является мягкость работы. То есть во время работы такого двигателя почти не слышен характерный «дизельный стук». Это обусловлено тем, что взрывная волна при воспламенении топлива образуется внутри предкамеры и не воздействует непосредственно на поршень. На таких моторах в распылителях форсунок было, как правило, одно отверстие, что упрощало и удешевляло их изготовление. Но были и минусы в такой конструкции. Это сложность изготовления самой предкамеры и её рубашки охлаждения.

Моторы с раздельными камерами сгорания обладали довольно высоким расходом топлива.
Двигатели с нераздельными камерами сгорания получили большее распространение. Такие моторы чаще называют двигатели с непосредственным впрыском. То есть на них топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр в надпоршневое пространство. Камера сгорания может быть выполнена в днище поршня, в полости ГБЦ или частично там и там. По геометрической форме камеры сгорания могут быть разные. В некоторой степени это зависит от формы факела распыла топлива форсункой. Некоторые формы камеры сгорания способствуют образованию завихрений внутри цилиндра, что улучшает сгорание топлива.

Двигатели с непосредственным впрыском обладают рядом преимуществ по отношению к моторам с раздельными камерами сгорания. Самый главный показатель – это экономичность. Нераздельная камера сгорания имеет компактную форму, поэтому обладает малыми тепловыми потерями при работе двигателя. Это позволяет мотору быстрее выходить на рабочий тепловой режим и соответственно меньше тратить топлива. При нераздельной камере сгорания уменьшается высота ГБЦ и сложность её изготовления. Одним из минусов таких моторов является высокие ударные нагрузки, которые действуют на КШМ.

При использовании в форсунках распылителей с несколькими отверстиями малого диаметра удалось обеспечить более плавное горение топлива. Что послужило снижению ударных нагрузок, действующих на КШМ. Но производство таких форсунок довольно трудоемко и предъявляет к себе высокую точность изготовления, что сказывается на их стоимости. Тем не менее, именно моторы с непосредственным впрыском получили большое распространение в современном автомобилестроении. Такие моторы постоянно модернизируются и получают новые технологии, в частности по повышению прочности материалов КШМ.

Смесеобразование

Для того, чтобы обеспечить своевременную подачу топлива, требуются форсунки.

Дело в том, что жиклеры, которые есть в форсунках, имеют очень маленький диаметр и могут забиваться от любого мусора, который может просочиться даже через два фильтра. Форсунки подают топливо по определенному принципу.

Существуют некоторые , существенно отличающихся друг от друга. Каждый из них имеет свои определенные особенности, а также достоинства и недостатки. На дизельный мотор устанавливается электрогидравлическая форсунка. Принцип работы на этой форсунке основан на том, что подача топлива и прекращение подачи топлива осуществляется посредством давления топлива.

Основные методы диагностики

Диагностика топливной системы легковых и грузовых автомобилей, оборудованных дизельными двигателями проводится тремя основными способами:

• все оборудование подлежит визуально-акустическому осмотру;
• измерение параметров при помощи проборов и стендов;
• электронная диагностика с применением считывающего сканера и персонального компьютера.

Стенд для проведения диагностики

Каждый из методов дополняет друг друга, помогая выявить поломки различного типа. Так, при визуальном осмотре обнаруживаются наиболее грубые неисправности, например, механические повреждения. Акустической диагностикой можно обнаружить посторонние звуки, возникающие в дизельных моторах. Компьютерная и стендовая проверки позволяют обнаружить поломки в электронике. Некоторые производители, например, кубота и делфи имеют собственные считывающие сканеры и программное обеспечение для поиска неисправностей.

Устранение неисправностей системы питания дизельного двигателя

Если двигатель не запускается, то первым делом стоит проверить наличие топлива. При низких температурах оно может загустеть, поэтому для запуска двигателя в морозы поможет специальный подогрев дизельного топлива.

Следующей причиной может быть наличие избыточного количества воздуха в системе питания. Такие ситуации возникают вследствие негерметичности системы. Для устранения лишнего воздуха необходимо прокачать систему и устранить ее негерметичность.

Трубопроводы, заборник в баке и топливные фильтры могут быть засорены. Вода в них может замерзнуть. Необходимо отогреть их и тщательно прочистить ветошью, смоченной в горячей воде.

Если двигатель не развивает заявленную мощность и сильно дымит — то необходимо проверить воздушный фильтр на предмет засорения, проверить содержание лишнего воздуха в топливной системе, регулировку угла подачи топлива, регулировку и засоренность форсунок, неисправность насосов высокого и низкого давления.

Неисправность устраняется очисткой фильтров, прокачкой и удалением лишнего воздуха, регулировкой муфты опережения впрыска у форсунки, заменой или ремонтом насосов высокого и низкого давления, если прогрев не помогает.

Неравномерная работа двигателя возникает вследствие потери работоспособности форсунками, неисправности ТНВД или регулятора. Неисправные форсунки подлежат немедленной замене, а насос стоит отправить на ремонт.

Постукивания в двигателе возникают из-за слишком ранней подачи топлива или, наоборот, повышенной подачи. Такое возникает из-за выхода из зацепление фиксатора рейки. Для устранения необходимо отрегулировать угол начала подачи топлива или заменить рейку ТНВД.

Теперь по порядку о процессе устранения неисправностей. Отстой из топливных фильтров сливается при условии, что двигатель теплый. Сливные пробки откручиваются, и отстой сливается до тех пор, пока не начинает течь чистое топливо. Затем пробки туго завертываются, а топливная система прокачивается ручным насосом. После этого запускается двигатель. Через 3-4 минуты все воздушные пробки будут устранены. Отстой из топливных баков сливается с помощью специальных кранов аналогично.

Для промывки фильтра грубой и тонкой очистки дизельного топлива сливается топливо, снимаются колпаки и промываются чистым дизельным топливом. Затем происходит замена старых фильтрующих элементов. После сборки необходимо удостовериться в отсутствии подсоса воздуха при работающем двигателе. В противном случае болты крепления стаканов к корпусам подтягиваются вручную.

Воздушный фильтр снимается с автомобиля и извлекается фильтрующий элемент. Корпус и инерционная заслонка промываются в дизельном топливе или горячей воде, а детали продуваются сжатым воздухом, очищается сетка воздухозаборника. Поврежденные детали заменяются.

Проверяется герметичность выпускного тракта. Очистка фильтрующего элемента производится с помощью продувки сухим сжатым воздухом или промывки. Фильрующий элемент подлежит замене, если на нем имеются сквозные повреждения.

Средний срок службы фильтрующего элемента составляет около 30000 км. Его промывка должна осуществляться не более трех раз, а продувка — не более шести раз.

Смазка муфты опережения впрыскивания топлива осуществляется через одно из отверстий до проливания масла из другого отверстия. В нее заправляется 0,3 литра моторного масла.

Чтобы проверить угол опережения впрыска топлива необходимо повернуть коленчатый вал в положение, когда метка на ведущей полумуфте окажется вверху, а фиксатор войдет в отверстие на маховике. Если метки на муфте и насосе совмещены — то угол опережения впрыска корректен.

Чтобы установить угол опережения впрыска, необходимо отвернуть 3 болта ведомой полумуфты и поворотом коленчатого вала и муфты опережения добиваются совмещения меток.

Проверка форсунок на давление впрыскивания производится на специальном стенде. Величина не должна отклоняться от значения 18+0,5 мПа или 17 мПа для форсунки, отработавшей определенный срок. Форсунка должна впрыскивать туманообразное дизельное топливо, а впрыскиваемая струя должна иметь форму конуса. Если эти параметры не соблюдены — то требуется ремонт дизельных форсунок. Проверка и регулировка ТНВД тажке осуществляется специалистами по топливной аппаратуре.

Заключение

Мы рассмотрели основные узлы и агрегаты системы питания дизельного топлива и основные ее неисправности. Своевременное прохождение технического обслуживание поможет выявить и устранить эти неисправности и, как следствие, увеличить срок службы дизельного двигателя вашего автомобиля. Удачи и легких дорог!

Система питания бензинового двигателя карбюраторного типа

В карбюраторном двигателе система подачи топлива работает следующим образом.

Топливный насос (бензонасос) подает топливо из бака в поплавковую камеру карбюратора. Топливный насос, обычно мембранный, расположен непосредственно на двигателе. Привод насоса осуществляется при помощи штока-толкателя эксцентриком на распределительном валу.

Очистка топлива от загрязнений совершается в несколько этапов. Самая грубая очистка происходит сеточкой на заборнике в топливном баке. Затем топливо фильтруется сеточкой на входе в бензонасос. Также сетчатый фильтр-отстойник установлен на входном патрубке карбюратора.

В карбюраторе очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из бака смешиваются и подаются во впускной трубопровод двигателя.

Карбюратор устроен таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соотношение воздуха и бензина в смеси. Это соотношение (по массе) составляет приблизительно 15 к 1. Топливовоздушная смесь с таким соотношением воздуха к бензину называется нормальной.

Нормальная смесь необходима для работы двигателя в установившемся режиме. На других режимах двигателю могут потребоваться топливовоздушные смеси с иным соотношением компонентов.

Обедненная смесь (15-16,5 частей воздуха к одной части бензина) имеет меньшую скорость сгорания по сравнению с обогащенной, но зато происходит полное сгорание топлива. Обедненная смесь применяется при средних нагрузках и обеспечивает высокую экономичность, а также минимальный выброс вредных веществ.

Бедная смесь (более 16,5 частей воздуха к одной части бензина) горит очень медленно. На бедной смеси могут возникать перебои в работе двигателя.

Обогащенная смесь (13-15 частей воздуха к одной части бензина) обладает наибольшей скоростью сгорания и используется при резком увеличении нагрузки.

Богатая смесь (менее 13 частей воздуха к одной части бензина) горит медленно. Богатая смесь необходима при пуске холодного двигателя и последующей работе на холостом ходу.

Для создания смеси, отличной от нормальной, карбюратор снабжен специальными устройствами — экономайзер, ускорительный насос (обогащенная смесь), воздушная заслонка (богатая смесь).

В карбюраторах разных систем эти устройства реализованы по-разному, поэтому здесь мы не будем рассматривать их более подробно. Суть просто в том, что система питания бензинового двигателя карбюраторного типа
содержит такие конструктивные элементы.

Для изменения количества топливовоздушной смеси и, следовательно, частоты вращения коленчатого вала двигателя служит дроссельная заслонка. Именно ею управляет водитель, нажимая или отпуская педаль газа.