За останні роки технології дизельних двигунів пройшли значний шлях розвитку. Майже половина всіх легкових машин, які продаються в європейських країнах - це автомобілі з модифікованим під дизельне паливо силовим агрегатом. Сьогодні такі мотори більше не створюють клуби густого чорного диму, а шум при роботі такого ДВС вже давно в минулому. Силові агрегати на соляровом паливі на сьогоднішній день не тільки економічні, але і більш екологічно чисті в порівнянні з агрегатами на бензині. Такі автомобілі мають більш високі характеристики по потужності, а динамічні показники стали краще в десятки разів. Сучасний мотор на соляровом олії більш тихий. Давайте розглянемо, як так вийшло, що такі ДВС краще відповідають нормам по токсичності викидів і значно виграють в тягових і економічних параметрах.
Принцип роботи і схема
Система харчування дизельного двигуна відрізняється іншою конструкцією. Хоча на перший погляд може здатися, що ДВС на солярці зовсім не має хоч якихось відмінностей від мотора на звичному бензині. Адже тут немає нічого особливого, а пристрій і внутрішні вузли агрегату такі ж. Та й по суті, система харчування дизельного двигуна, призначення якої - подавати горючу суміш в камери згоряння, практично не має відмінностей. Тут такі ж поршні, циліндри, шатуни. Але це тільки на перший погляд.
Насправді основна і принципова відмінність - це система харчування дизельного двигуна. Тут можна бачити значну різницю в способах освіти і запалювання суміші з пального і повітря. Що в карбюраторному, що в звичайному инжекторном агрегаті суміш створюється не в циліндрах, а в впускному тракті системи. Займання суміші в таких моторах відбувається не від іскри, а від температур в циліндрі.
Система харчування повітрям дизельного двигуна подає в циліндри очищене повітря, який згодом сильно стискається, а потім нагрівається до 900 градусів. паливо під високим тиском за допомогою системи упорскування підпадає в камери згоряння в той момент, коли поршень підходить до своєї верхній мертвій точці. Повітря вже досить гарячий, а коли пальне змішується з повітрям, відбувається займання. Суміш запалюється, створюючи при цьому зростання тиску. Це тягне за собою шум і жорсткість роботи таких моторів. Так, можна застосовувати дешевші горючі речовини, а мотор може працювати навіть на дуже бідних сумішах. Звідси і більш висока економічність. Така схема система харчування дизельного двигуна відрізняється більш високим ККД і, відповідно, крутним моментом. Недоліками вважається шум, вібрації, зменшена потужність на літр і деякі труднощі при спробі холодного запуску, а також можливі несправності (система харчування дизельного двигуна старих моделей більш схильна до впливу неякісного палива). Однак в нових модифікаціях автомобілів, розрахованих на такий вид пального, цих проблем уже немає.
Пристрій паливних систем
Система харчування дизельного двигуна є особливо важливою частиною. Вона повинна забезпечити подачу необхідної кількості пального безпосередньо в камери згоряння.
Система харчування дизельного двигуна: пристрій
Процес подачі палива починається з насоса високого тиску. Він приймає солярку з бака, яка подається за допомогою насоса для низького тиску. Потім необхідні порції солярки нагнітаються в паливну магістраль форсунок гідромеханічного типу для кожного з циліндрів. Ці форсунки під впливом високого тиску в магістралях відкриваються, а закриваються, коли тиск знижується.
види ТНВД
У природі існують лише два види насосів високо тиску. Це рядний насос з многоплунжерние системою і розподільчий насос.
рядний насос
Даний ТНВД представлений у вигляді декількох секцій за кількістю циліндрів. Кожна секція має окрему гільзу і плунжер. Привід плунжера - кулачковий вал, який обертається від силового агрегату. Такі механізми розташовуються в ряд, тому і мають відповідну назву. Їх на сьогоднішній день фактично не використовують в конструкціях. Ці пристрої не справляються з сучасними вимогами по рівню шуму і екологічності. Також рівень тиску, який можуть створювати такі насоси, залежить від кількості оборотів колінчастого вала. Система харчування дизельного двигуна «Камаз» має насос саме такого типу.
Пристрій розподільного типу
Більш сучасна система харчування дизельного двигуна і ТНВД розподільного типу дозволяє створювати більш високі показники тиску для системи упорскування. Крім цього, такі насоси повністю відповідають всім сучасним нормативам по токсичності і шуму. Ця система харчування дизельного двигуна здатна підтримувати необхідний тиск в магістралях і системах харчування при різних режимах роботи мотора.
Розподільчий насос високого тиску оснащений одним плунжером, який здійснює поступальні рухи для нагнітання паливної суміші, а також обертається для того, щоб поліпшити розподіл пального по форсунках. Ці пристрої відрізняються компактністю, рівномірністю подачі, відмінними робочими показниками. Однак для того, щоб ці пристрої могли працювати більш ефективно, потрібно стежити за чистотою дизпалива. Солярка працює як мастило, а зазори в вузлах деталей дуже маленькі.
форсунки
Головне призначення форсунок - це розпорошення суміші в камеру згоряння. Скільки горючої суміші буде розпорошено, оцінюється по тонкощі і однорідності розпилення, рівномірності, отсечке, підтримки необхідного тиску.
Форсунки поділяють на дві групи за особливостями конструкції. Розрізняють відкриті і закриті деталі. Найвідповідальніший елемент цього вузла - розпилювач. Ця деталь вибирається залежно від типу камери згоряння і того, як створюється суміш дизеля і повітря.
У форсунці закритого виконання тиск, який необхідно для розпилення суміші, безпосередньо залежить від ставлення площ перетинів плунжера і отворів в соплі. Тиск, якого буде достатньо для відкриття форсунки, визначають тим зусиллям, яке потрібно для затягування пружини, що створює навантаження на запірну голку.
Раніше широко застосовувалися форсунки з управлінням за допомогою гідравлічної системи. Дизпаливо подається до форсунки за допомогою трубопроводу під високим тиском. Трубопровід, в свою чергу, з`єднується з штуцером. Усередині штуцер має фільтр у вигляді сітки. Коли пальне пройшло фільтр, тоді воно проходить у внутрішні канали форсунки і розпилювача. Система харчування дизельного двигуна «Камаз» 740 оснащена саме такими форсунками.
Безпосередньо впорскування починається тоді, коли тиск, який створює насос високого тиску, зростає, внаслідок чого стискається пружина і відкривається прохід суміші до сопел. Коли тиск падає, голка опускається і закривається сопла. Тут впорскування закінчується.
Розпилювачі в форсунках такого типу мають кілька отворів. Загальна кількість отворів залежить від того, як виконується смесеобразование. Закриті форсунки мають перевагу. Тут краще проходить розпорошення, особливо на знижених оборотах. Менше тече дизель, їх набагато простіше регулювати.
камери згоряння
Для легкових автомобілів ці вузли були переважно нерозділеними. Процес упорскування проводиться не в порожнину над поршнем, а в спеціальну камеру в ГБЦ. При цьому існувало два види процесу сумішоутворення. Це передкамерний (або форкамерний) і віхрекамерний.
При використанні останнього виду процесу згоряння починається в окремій камері, яка має форму кулі. У момент початку такту насос подає повітряну суміш в передкамеру і в ній же утворюється як би вихор. Потім відбувається вприскування і змішується з повітрям.
Так, процес згоряння складається з двох ступенів. Це дозволило значно знизити навантаження на поршні, а звук мотора став значно м`якше. Недолік таких моторів - це підвищена витрата через втрати на поверхні камери згоряння, величезних втрат на перетікання повітря в окрему камеру, а також потрапляння суміші в циліндр. Також пускові якості силового агрегату значно гірше.
У моторах з нерозділеного камерою пальне впорскується прямо в порожнину циліндра, в свою чергу, камера згоряння розташована на дні поршня. Подібну схему ще зовсім недавно застосовували на агрегатах з великими обсягами, але низькими оборотами. Ці мотори виявилися набагато економічніше, ніж агрегати, оснащені розділеної системою камер. Але використання їх на невеликих моторах було пов`язане з труднощами організації процесу, а також високим рівнем шумів і вібрацій на розгоні.
Сьогодні система харчування дизельного двигуна, пристрій якої ми розглянули, управляється електронікою, тому процес дозування значно оптимізований в агрегатах з нерозділеного камерою, а також знизилася гучність при роботі.
Система Common Rail
Внаслідок деякого посилення норм з екології і викиду токсичних речовин, які пред`являли до силових агрегатів на солярці, система харчування дизельного двигуна зазнала деяких змін. Поговоримо про це докладніше.
Що це таке?
Common Rail - це система уприскування, яку можна охарактеризувати, як впорскування суміші повітря і дизеля під досить високим, але атмосферним тиском. В результаті до цієї схеми можна знизити витрату, а потужність збільшиться.
Звичайно, це далеко не все, на що здатна ця схема. Вдалося знизити шум і збільшити крутний момент. Нова система стала особливо популярною І сьогодні кожна друга машина оснащується ось цієї самої схемою.
Недоліками системи вважають високі вимоги, які пред`являються до якості солярки. Якщо навіть найдрібніші частинки проникнуть в систему харчування, тоді форсунки з керуванням від ЕБУ можуть вийти з ладу.
Основні несправності
Система харчування дизельного двигуна має властивість зношуватися і часом виходить з ладу. Часто це може відбуватися через відмову роботи пристроїв електроніки та топлівопроводних магістралей.
Основними несправностями вважаються засмічення і розгерметизація. Також іноді трапляються неполадки в роботі насоса низького тиску.
Отже, ми з`ясували, який пристрій має система живлення паливом дизельного двигуна. Є ще безліч стандартних несправностей, але це тема для іншої статті.
