Корзина
Система подачи топлива в дизельных двигателях: разновидности и отличия
05.04.2023
Реклама наших партнеров
Как известно, дизельные двигатели функционируют по принципу, отличному от того, как это происходит у бензиновых двигателей. Одним из главных отличий является способ воспламенения топливно-воздушной смеси. В дизельных двигателях оно не происходит благодаря внешнему источнику, такому как искра зажигания, а зависит от интенсивного сжатия и нагрева воздушно-топливной смеси.
Иными словами, в дизельных двигателях происходит автозажигание топлива. Этот процесс требует подачи топлива под высоким давлением, чтобы обеспечить максимальное распыление топлива в цилиндрах дизельного мотора. В данной статье мы рассмотрим современные системы впрыска, которые активно используются в дизельных двигателях, и подробно разберем их принципы работы и устройство.
Как работает топливная система дизельного двигателя
Как упомянуто ранее, в работе дизельных двигателей происходит автозажигание смеси топлива и воздуха. Процесс начинается с поступления в цилиндр только воздуха, который подвергается интенсивному сжатию и нагреванию вследствие этого сжатия. Для того чтобы возникло горение, топливо (дизельное топливо или солярка) должно быть впрыснуто ближе к завершению этапа сжатия.
Учитывая значительное сжатие воздуха, важно подавать топливо под высоким давлением и обеспечивать его эффективное распыление. В разных дизельных двигателях давление впрыска может варьироваться, начиная, в среднем, с 100 атмосфер и достигая впечатляющих значений более 2 тысяч атмосфер.
Для наилучшей подачи топлива и создания оптимальных условий для автозажигания с последующим полным сгоранием топливной смеси, используется дизельная форсунка.
Следовательно, независимо от типа системы питания, в дизельных двигателях всегда существуют два основных компонента:
- Устройство для генерации высокого давления топлива.
- Форсунка для впрыска и равномерного распыления топлива.
Другими словами, во многих дизельных двигателях высокое давление создается с помощью топливного насоса высокого давления (ТНВД), а впрыск топлива в цилиндры осуществляется через форсунки. Важно отметить, что разные системы питания могут иметь различные конфигурации насосов и разные типы дизельных форсунок.
Более того, системы питания могут различаться по расположению компонентов, иметь разные системы управления и другие характеристики. Давайте подробнее рассмотрим различные системы впрыска, используемые в дизельных двигателях.
Системы питания дизельных двигателей: обзор
Если мы рассмотрим разнообразные системы питания, которые нашли широкое применение в дизельных двигателях, можно выделить следующие основные варианты:
Система с рядным топливным насосом высокого давления (рядный ТНВД).
Рядный ТНВД - это старое, но надежное решение, которое применяется в дизельных двигателях уже много десятилетий. Этот тип насоса активно используется на различной спецтехнике, грузовиках, автобусах и т.д. По сравнению с другими системами, рядный ТНВД имеет крупные размеры и вес.
В основе рядного ТНВД лежат плунжерные пары, их количество соответствует числу цилиндров в двигателе. Каждая плунжерная пара представляет собой цилиндр, который перемещается внутри "стакана" (гильзы). В верхней точке движения происходит сжатие топлива, а при достижении необходимого давления открывается специальный клапан.
Это позволяет топливу поступать на форсунку для последующего впрыска. Когда плунжер двигается обратно вниз, открывается канал для подачи топлива. Таким образом, цикл повторяется. Для обеспечения подачи топлива в плунжерные пары, система также включает дополнительный насос для подкачки солярки.
Плунжеры двигаются благодаря кулачковому валу, который подобен распределительному валу в системе газораспределения, где кулачки управляют клапанами. Вал ТНВД приводится в движение от двигателя с помощью муфты опережения впрыска, что позволяет корректировать работу ТНВД в процессе эксплуатации двигателя.
Система питания с распределительным ТНВД.
Распределительный ТНВД по своей конструкции напоминает рядный ТНВД, но отличается меньшим числом плунжерных пар.
Другими словами, в системе с рядным ТНВД требуется пара плунжеров для каждого цилиндра, в то время как в системе с распределительным ТНВД достаточно одной или двух плунжерных пар. Это возможно благодаря введению вращательного движения в плунжерах, что позволяет последовательно открывать выпускные отверстия, через которые топливо с высоким давлением поступает на форсунки.
Дальнейшее развитие этой концепции привело к созданию более современного роторного ТНВД. В такой системе используется ротор, на который установлены плунжеры. Плунжеры двигаются навстречу друг другу, а ротор осуществляет вращение, обеспечивая сжатие и распределение топлива по цилиндрам двигателя.
Основным преимуществом системы с распределительным ТНВД и его вариаций является сниженный вес и компактность. Однако такие системы сложнее настраивать, поэтому требуется использование схем электронного управления и регулировки.
Система питания типа "насос-форсунка" объединяет в себе форсунку и насосную секцию в одном корпусе, устраняя необходимость в отдельном ТНВД. Это решение имеет несколько преимуществ: возможность точной регулировки подачи топлива в каждый цилиндр, работоспособность остальных форсунок при выходе из строя одной из них и отсутствие отдельного привода ТНВД. Плунжеры в насос-форсунке приводятся в движение распредвалом ГРМ, что установлен в головке блока цилиндров. Это позволило системе с насос-форсунками получить широкое распространение на грузовых и легковых дизельных автомобилях.
Система Common Rail является одной из самых современных систем топливного впрыска. Она обеспечивает высокую экономичность, эффективность и снижение выбросов вредных веществ при работе дизельного двигателя.
Система Common Rail была разработана фирмой Bosch в 1990-х годах и в кратчайшие сроки завоевала доминирующее положение в мире дизельных двигателей на легковых и грузовых автомобилях, благодаря ее очевидным преимуществам.
Основной принцип работы системы основан на концепции "аккумулятора высокого давления". Простыми словами, топливо поддерживается под постоянным высоким давлением и затем подается к форсункам. Аккумулятор давления, на самом деле, представляет собой топливную магистраль, в которую топливо подается при помощи отдельного ТНВД (топливного насоса высокого давления).
Система Common Rail частично аналогична бензиновым инжекторным двигателям, где есть топливная рампа с форсунками. Однако в дизельных двигателях давление значительно выше, и топливо подается через ТНВД.
Благодаря постоянному давлению в аккумуляторе, система позволяет реализовать быстрый и многозонный впрыск топлива через форсунки. Современные системы Common Rail включают форсунки, способные выполнять до 9 дозированных впрысков.
Результатом является экономичный, высокоэффективный, плавно работающий и бесшумный дизельный двигатель. Кроме того, использование аккумулятора давления позволило упростить конструкцию ТНВД в дизельных моторах.
Важно также отметить, что высокоточный впрыск в системах Common Rail полностью электронный, поскольку работой системы управляет специализированный блок управления. В системе присутствует группа датчиков, которые позволяют контроллеру точно определить, сколько дизельного топлива необходимо впрыснуть в цилиндры и в какой момент времени это делать.
Подведем итоги
Как видно из рассмотренных систем питания дизельных двигателей, каждая из них обладает своими уникальными преимуществами и недостатками.
Преимущества простых систем с рядным ТНВД включают доступность ремонта и обслуживания. Эти системы могут быть более надежными в условиях невысокого качества топлива или его загрязнения.
Системы с насос-форсунками, однако, требуют более внимательного отношения к качеству топлива и его чистоте. Даже небольшие частицы могут вызвать поломку насос-форсунок, что потребует замены дорогостоящих компонентов.
Системы Common Rail, несмотря на свои многочисленные преимущества, имеют высокую начальную стоимость и требуют более сложного и дорогостоящего обслуживания. Поэтому необходимо постоянно следить за качеством топлива, состоянием топливных фильтров и проводить регулярное плановое обслуживание, чтобы поддерживать систему в рабочем состоянии.
В конечном итоге выбор системы питания для дизельного двигателя зависит от конкретных потребностей, условий эксплуатации и бюджета на обслуживание и ремонт.
