Устройство и принцип работы топливной системы
Перейти к содержимому

Устройство и принцип работы топливной системы

  • автор:

Топливная система автомобиля

Для работы двигателя необходимо топливо, которое должно в определенные моменты подаваться в цилиндры — эту задачу решают топливные системы (или системы подачи топлива). О том, как устроены топливные системы и какие отличительные черты имеют системы подачи топлива различных двигателей — читайте в этой статье.

Назначение и общее устройство топливной системы

Топливная система автомобиля (или система подачи топлива) — система, предназначенная для подачи топлива (бензина или дизельного топлива) из топливного бака в двигатель (точнее – в карбюратор или форсунки). Также эта система обеспечивает хранение топлива и его очистку перед подачей в двигатель.

Независимо от типа, любая топливная система содержит несколько основных компонентов:

— Топливный бак;
— Система топливопроводов;
— Топливный насос;
— Топливный фильтр (или фильтры);
— Устройство образования топливно-воздушной смеси или устройства впрыска топлива в цилиндры.

Топливный бак. Это резервуар для хранения топлива. Бак современных автомобилей — это довольно сложная система, которая содержит несколько компонентов: непосредственно резервуар, горловина для заливки топлива, датчик уровня топлива, топливный насос (однако во многих системах насос устанавливается в моторном отсеке) и другие. С баком также сообщается система улавливания паров топлива, которая содержит сепаратор, топливопроводы, адсорбер и несколько клапанов.

Топливопроводы. Это трубки, которые осуществляют подачу топлива от одних компонентов к другим. Подача топлива из бака осуществляется подающим топливопроводом, а возврат излишков топлива из карбюратора, форсунок или ТНВД (в дизельном двигателе) производится через сливные трубопроводы.

Топливный насос. Это устройство, которое подает топливо из бака к двигателю. В системах впрыска топлива насос создает высокое давление. В дизельных моторах два насоса — низкого и высокого давления (подкачивающий насос может быть и в инжекторных двигателях). Сегодня чаще всего применяются электрические насосы, однако в дизелях используются традиционные механические плунжерные ТНВД.

Топливные фильтры. Обычно их два — грубой и тонкой очистки. Фильтр грубой очистки — это просто несколько тонких металлических сеточек, установленных в топливном баке. Фильтр тонкой очистки устроен более сложно, он устанавливается перед карбюратором, рампой или ТНВД. Фильтры обеспечивают очистку топлива от разнообразных загрязнений, пыли и посторонних твердых частиц.

Устройство образования топливно-воздушной смеси — это карбюратор, в который подается бензин и воздух, где они смешиваются и через дроссельную заслонку подаются во впускной коллектор двигателя. В инжекторных и дизельных двигателях воздух подается отдельным дроссельным узлом, а образование горючей смеси происходит непосредственно в цилиндре.

Устройства впрыска топлива. Это форсунки в дизельных и инжекторных бензиновых двигателях. Однако в дизельных моторах (а также и в инжекторах с непосредственным впрыском) форсунки установлены непосредственно в головках цилиндров, а в инжекторных моторах — во впускных коллекторах.

Также в топливную систему современных автомобилей входит блок управления, который осуществляет управление подачей топлива, образованием топливно-воздушной смеси и изменением режимов работы двигателя в зависимости от нагрузки и других условий. Блок управления работает на основе показаний от многочисленных датчиков, установленных в различных узлах двигателя и других систем автомобиля.

На сегодняшний день существует два основных типа топливных систем — бензиновых и дизельных двигателей. О каждой из них нужно рассказать более подробно.

Топливные системы бензиновых двигателей

Исторически бензиновые двигатели внутреннего сгорания были первыми, и уже в конце XIX века были разработаны первые топливные системы на основе карбюраторов. Однако с 1950-х годов в автомобилях стали использоваться иные системы — инжекторные, которые к сегодняшнему дню устанавливаются практически на всех новых легковых автомобилях.

Таким образом, можно выделить два принципиально разных типа систем подачи топлива бензиновых двигателей:

Они имеют отличия в устройстве и принципе работы.

Карбюраторная система подачи топлива

Главная особенность топливной системы этого типа — наличие карбюратора, в котором производится смешивание воздуха и топлива, то есть образование топливно-воздушной смеси. Карбюратор устанавливается на впускном коллекторе двигателя, к нему подводится топливо, которое распыляется с помощью жиклера и смешивается с воздухом. Образовавшаяся смесь через дроссельную заслонку подается в коллектор (а через него — к цилиндрам), а управлением положения заслонки осуществляется управление работой двигателя.

В системе подачи топлива карбюраторных двигателей бензонасос создает малое давление, которое необходимо лишь для закачки топлива из бака в карбюратор, а подача горючей смеси в цилиндр осуществляется «самотеком» из-за понижения давления в цилиндре при опускании поршня.

Инжекторная система подачи топлива (система впрыска топлива)

Система подачи топлива инжекторных двигателей имеет следующие принципиальные отличия от топливной системы карбюраторных моторов:

— Топливо из бака подается на топливную рампу, к которой подключены форсунки;
— Воздух в камеры сгорания подается через дроссельный узел;
— Топливный насос создает достаточно высокое давление, которое необходимо для обеспечения впрыска топлива форсунками в камеры сгорания.

Также в системах впрыска обязательно присутствует блок управления, который как раз и управляем впрыском, в зависимости от режима работы обеспечивает необходимый состав топливно-воздушной смеси и т.д.

Существует два основных типа инжекторных двигателей:

— Моновпрыск (одна форсунка на все цилиндры, сейчас почти не используется);
— Распределенный впрыск (индивидуальная форсунка для каждого цилиндра, существует несколько разновидностей, отличающихся режимом работы форсунок).

Принцип работы топливной системы инжекторного двигателя прост. Топливо из бака с помощью насоса подается на топливную рампу, в которой топливо всегда находится под постоянным высоким давлением (давление устанавливается регулятором давления). С рампой сообщаются форсунки, через которые топливо в определенные промежутки времени распыляется в камере сгорания. Одновременно с подачей топлива в камеру сгорания поступает и воздух — здесь происходит образование топливно-воздушной смеси. Форсунки управляются блоком управления, информация о режимах работы всей системы поступает от множества датчиков.

Топливные системы дизельных двигателей

Система подачи топлива дизельного двигателя имеет следующие особенности:

— Подача топлива в камеры сгорания осуществляется форсунками под высоким давлением (за счет которого происходит воспламенение топливно-воздушной смеси);
— Давление создается специальным топливным насосом высокого давления (ТНВД).

Таким образом, в топливной системе дизеля присутствует два насоса — низкого и высокого давления. Насос низкого давления (часто его называют подкачивающим насосом) обеспечивает подачу топлива к ТНВД, а ТНВД — подачу топлива в форсунки.

Принцип работы топливной системы дизельного двигателя сводится к следующему: топливо с помощью подкачивающего насоса подается к ТНВД (попутно проходя через фильтр тонкой очистки), откуда под высоким давлением поступает в установленные в головках цилиндров форсунки. Форсунки в определенные моменты открываются и распыляют топливо в камере сгорания, в которые через отдельный клапан (или клапаны) подается очищенный воздух. Излишки топлива от ТНВД и форсунок через трубки отлива топлива возвращаются в топливный бак.

Другие статьи

#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.

Устройство и принцип работы топливной системы

Устройство и принцип работы топливной системы

Топливные системы в различных машинах агрегатах имеют как общее, так и особенное. Рассмотрим некоторые конструктивные аспекты и принципы работы у различных топливных систем.

Функции топливной системы

Начнем с того, что топливная система (ТС) функционально ответственна за подачу топлива в двигатель внутреннего сгорания. Дополнительно она участвует в хранении и очистке топлива, залитого в систему.

Элементы

Главные конструктивные части ТС – бак, насосы, топливный привод, фильтры, инжектор и узлы, формирующие смесь, которая подается в ДВС. Тип двигателя формирует и тип топливной системы. Принцип работы топливного насоса таков: он может непосредственно подавать топливо к карбюратору (карбюраторный двигатель) или осуществлять подачу на форсунки (двигатель с системой впрыска топлива). Топливопровод состоит из шлангов и трубок, по которым насос высокого давления подает топливо к форсункам (или, наоборот, отводит от него излишки).

Инжектор, карбюратор или моновпрыск формируют подсистему образования смеси. В этих контурах топливо перемешивается с воздухом, после чего образовавшаяся эмульсия подается непосредственно в цилиндры мотора.

Для определения объемов топлива баки оборудованы датчиками уровня топлива. Они бывают двух видов: контактные и бесконтактные (для химически агрессивных видов топлива).

Что касается инжектора, то его функция – координация и контроль работы форсунок.

В топливной системе также есть фильтры разного уровня очистки (грубой и тонкой).

Также во многих регионах необходима система для подогрева топлива дизельных автомобилей, который при охлаждении становится вязким.

Все эти элементы системы в целом работают на то, чтобы топливная смесь подавалась в камеры внутреннего сгорания в нужно объеме и правильном состоянии. Такие системы, как связка инжектора и управляемой форсунки, могут сократить расход топлива, при этом не снижая мощность двигателя. Таким образом снижается и давление на окружающую среду.

Устройство и принцип работы топливной системы

Принципы работы

Что происходит в момент поступления топлива в цилиндр бензинового двигателя? Тут воздух формирует смесь необходимого качества и состава, которая воспламеняется с помощью электрической искры, созданной катушкой на электродах свечи зажигания.

Современные топливные системы дают возможность настройки состава эмульсии – соотношения в смеси воздуха и топлива. Такая настройка позволяет адаптировать работу двигателя к разным условиям: уровню нагрузки и температурным режимам. Также ТС последних поколений в состоянии сами регулировать эффективность настроек.

Устройство и принцип работы топливной системы

Классификация

ТС образуют две большие группы — бензиновые и дизельные, и дальше – множество подгрупп.

Бензиновые ТС бывают следующих видов.

В карбюраторных ТС топливо попадает в воздушный поток в карбюраторе. В ТС с наддроссельным впрыском топливо подается в поток воздуха посредством форсунки и далее направляется в цилиндры ДВС. Системы коллекторного (многоточечного) впрыска – самые «умные». В них впрыск топлива регулируется отдельной форсункой в каждый цилиндр. Системы с дискретным впрыском работают в импульсном цикле, с помощью датчиков, фиксирующих расход воздуха.

Инжекторые системы производят впрыск не в коллектор, а сразу в камеру внутреннего сгорания, что очень хорошо сказывается на эффективности потребления топлива. Но такие системы очень требовательны к качеству топлива.

Что касается топливных систем дизельных двигателей, то они разделяются на рядные и распределительного типа с насосом высокого давления. Системы с насос-форсунками, аккумуляторные (ТНВД + топливно-распределительная рампа).

Устройство и принцип работы топливной системы

Профилактика

Со временем топливные системы засорятся и требуют профилактики. Очистители топливных систем позволяют вернуть высокий КПД и продлить срок службы всего подсистем. Они основаны на промывочном принципе насосов, камер сгорания, систем впрыска, клапанов и других узлов, которые со временем забиваются углеродистыми отложениями и другими веществами, снижающими эффективность системы. Такая автохимия не только очищает, но и смазывает внутренние поверхности, защищает от коррозии, повышает качество топлива и снижает вредные выбросы.

Ремонт

Запасные части топливной системы бывают нескольких групп: оригинальные и aftermarket. Запасные части заводской сборки разумеется, оптимальны для установки в случае необходимости замены. Но они будут стоить ощутимо дороже, что может быть не очень рационально для автомобиля с большим пробегом. В группе aftermarket можно подыскать запасные части топливной системы очень высокого качества и по разумной цене. Каждый год экспертные обзорщики делают рейтинги тез или иных производителей запасных частей. Поизучая информацию, можно подобрать и купить запасные части для ТС отличного качества и по разумной цене. Также выбор может помочь сделать мастер, который обслуживает автомобиль, если он постоянный и пользуется доверием клиента.

Подобрать запасные части топливной системы можно посредствами каталогов интернет-магазинов. Для этого нужно иметь код VIN транспортного средства и некоторый уровень понимания названия и элементов того или иного узла автомобиля.

Устройство системы питания автомобиля

Система питания автомобиля — предназначена для питания двигателя автомобиля топливом (бензином или дизельным топливом), а также для хранения топлива и его очистки. Устройство системы питания показано на схеме. Если вы хотите понять как изучить устройство системы питания следуйте по материалу. Приятного вам обучения. На современных автомобилях подачу топлива осуществляет система впрыска топлива, основным элементом, которой является форсунка.

Основные задачи системы питания автомобиля:

  • Хранение топлива;
  • Очистка топлива и подача его в двигатель;
  • Очистки воздуха, который используется для приготовления горючей смеси;
  • Приготовление горючей смеси;
  • Подача горючей смеси в цилиндры двигателя;
  • Выпуск отработавших газов из системы.

Устройство системы питания двигателя

Устройство системы питания инжекторного двигателя

Схема устройства системы питания: 1 — передняя трубка топливопровода; 2 — фильтр тонкой очистки топлива; 3 — рычаг ручной подкачки топливного насоса; 4 — топливный насос; 5 — топливный шланг; 6 — шланг воздухозаборника теплого воздуха; 7 – заборник холодного воздуха; 9 — корпус воздушного фильтра; 10 — патрубок для отвода картерных газов к золотниковому устройству карбюратора; 11 – вытяжной коллектор картерных газов; 12 — карбюратор; 13 – фланец датчика указателя уровня и резерва топлива; 14 – топливозаборник; 15 — поплавок датчика; 16 — задняя трубка топливопровода; 17 — пробка топливного бака; 18 — шланг сообщения топливного бака с атмосферой; 19 — топливный бак.

Устройство системы питания инжекторного двигателя. Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя.

Система питания включает в себя следующие основные элементы:

1. Топливный бак (располагается в нижней, наиболее безопасной части автомобиля и служит для хранения топлива). Топливный бак представляет собой емкость, где хранится топливо (бензин или дизельное топливо), которая крепится к кузову легкового автомобиля. Топливный бак автомобиля состоит из герметичного корпуса с заливной горловиной, которая закручивается запорной крышкой. На корпусе топливного бака имеется отверстие для введения датчиков контроля уровня топлива.

2. Топливопроводы (топливные шланги проходят под днищем автомобиля и служат для перетекания топлива по ним). Вместо шлангов могут быть стальные трубки, соединяющие все приборы топливной системы двигателя. Топливопроводы бывают высокого и низкого давления.

Топливопроводы в инжекторной топливной системе бывают двух типов: прямой и обратный. Первый служит для подачи топлива с топливного бака в рампу, а второй служит для обратной доставки лишнего топлива в бак.

3. Топливный насос (служит для подачи топлива в двигатель). Топливные насосы служат для подачи бензина в цилиндры бензинового двигателя или дизельного топлива дизеля под определенным давлением и в определенный момент точно дозированных порций топлива, соответствующих нагрузке при данном режиме работы двигателя. Топливные насосы различаются по способу впрыска непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском. В инжекторной топливной системе применяются электробензонасосы, которые размещаются в модуле топливного бака, вместе с датчиком указания уровня топлива, фильтром и завихрителем.

3.1 Топливный насос дизеля — в системах топливоподачи дизелей применяют поршневые насосы, которые служат для подачи топлива через фильтры к топливному насосу высокого давления (ТНВД).

3.2 Топливный насос высокого давления — (18—20 МПа) подает топливо через форсунки в камеру сгорания в строго определенные моменты и в определенном количестве в зависимости от режима работы двигателя. На автомобильных двигателях применяют ТНВД золотникового типа с постоянным ходом плунжера и регулировкой окончания подачи топлива.

3.3 ТНВД КАМАЗ — зарекомендовал себя, как насос высокого давления отличного качества. Продажа ТНВД КАМАЗ осуществляется профессионалами и представлена в широком ассортименте.

3.4 Топливный насос с электроприводом — служит для подачи топлива, поддерживает оптимальное давление в системе и обеспечивает правильный впрыск топлива при разных режимах работы.

5. Воздушный фильтр (очищает воздух, который используется для приготовления горючей смеси).

6. Карбюратор (используется для приготовления горючей смеси).

7. Инжектор

Устройство ТНВД КАМАЗ

Инжектор

Устройство системы центрального впрыска

Устройство системы центрального впрыска

Система центрального впрыска, всем известная, как моновпрыск, относится к основным системам впрыска топлива бензиновых двигателей. Принцип работы системы центрального впрыска заключается в впрыске топлива одной форсункой, которая располагается во впускном коллекторе двигателя.

Среди известных конструкций системы центрального впрыска, которые себя зарекомендовали, можно выделить системы Mono-Jetronic, а также Opel-Multec. Система впрыска Mono-Jetronic была разработана известной фирмой Bosch для концерна Volkswagen, Audi.

Устройство системы центрального впрыска Mono-Jetronic

Система Mono-Jetronic состоит из следующих элементов:

  • регулятор давления ;
  • центральная форсунка впрыска ;
  • дроссельная заслонка с механическим приводом;
  • электросервопривод дроссельной заслонки ;
  • элементы электронного управления (входные датчики и блок управления).

Устройство комбинированной системы впрыска

Устройство комбинированной системы впрыска

У бензинового двигателя с непосредственным впрыском много преимуществ, но следует учитывать, что при определенных режимах работы в отработавших газах наблюдается повышенное содержание сажи в отработавших газах. В некоторых случаях содержание твердых частиц в выхлопных газах превышает выбросы дизельного двигателя с таким же объемом.

Назначение комбинированной системы впрыска

Комбинированная система впрыска предназначена для оптимизация режимов впрыска топлива в зависимости от режима работы двигателя, что позволяет уменьшить выброс вредных выхлопных газов в атмосферу.

Концерн Volkswagen, ввиду вступления норм Евро-6, которые ограничивают выброс вредных веществ в атмосферу разработал комбинированную систему впрыска, которая объединяет в себе две системы:

  • Система непосредственного впрыска;
  • Система распределенного впрыска.

Блок управления двигателем активизирует одну из систем впрыска, при изменении режимов работы, за счет чего достигается существенное уменьшение выбросов твердых частиц и углекислого газа.

Комбинированный впрыск применяется на двигателях TFSI объемом 1,8 и 2,0 литра.

Устройство комбинированной системы впрыска

Комбинированная система впрыска состоит из следующих элементов:

  • Система непосредственного впрыска (форсунки, топливная рампа высокого давления);
  • Система распределенного впрыска (форсунки, топливная рампа низкого давления);
  • Топливный насос высокого давления.

Такие элементы системы непосредственного впрыска, как форсунки, устанавливаются непосредственно в камерах сгорания цилиндров. Топливная рампа высокого давления поддерживает давление 20 МПа. Форсунки системы распределенного впрыска устанавливаются перед впускными клапанами в каналах впускного коллектора.

Работа комбинированной системы впрыска

Комбинированная системы впрыска осуществляет работу в зависимости от изменения нагрузки на двигатель и его режимов работы. При пуске и прогреве двигателя, а также при работе с максимальными нагрузками вступает в работу система непосредственного впрыска. Для оптимальной работы двигателя система впрыска производит необходимое количество впрысков топлива:

  • При запуске – три впрыска (такт сжатия);
  • При работе на холодном двигателе – один впрыск (такте впуска);
  • При прогреве двигателя и работе с максимальной нагрузкой – два впрыска (один во время такта впуска, а другой во время такта сжатия).

Система распределенного впрыска срабатывает при частичной нагрузке двигателя. Представленный режим работы двигателя характерен для городского движения, при котором часто производятся частичные остановки и трогание автомобиля с места. При работе двигателя в режиме распределенного впрыска комбинированная система периодически задействует форсунки непосредственного впрыска, чтобы исключить вероятность их засорения.

При выходе из строя одной из систем впрыска, двигатель продолжает работу на другой системе впрыска в аварийном режиме, что повышает надежность автомобиля и дает возможность доехать до места назначения.

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail – это современная система впрыска дизельных двигателей. Работа системы Common Rail заключается в подаче топлива к форсункам от топливной рампы. Система впрыска была разработана специалистами фирмы Bosch.

Система Common Rail обеспечивает снижение расхода топлива, уменьшает шум работы дизельного двигателя и снижает выброс отработавших газов в атмосферу. Основное преимущество системы Common Rail — широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, чего удалось достичь благодаря разделению процессов создания давления и впрыска.

Устройство системы впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет собой контур высокого давления системы питания дизельного двигателя . Дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Rail состоит из: топливного насоса высокого давления (ТНВД), дозирующего клапана, регулятора давления топлива, топливной рампы и форсунок. Все элементы объединены топливопроводами.

common

1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр; 3 – топливный насос высокого давления; 4 – топливопроводы; 5 — датчик давления топлива; 6 — топливная рампа; 7 — регулятор давления топлива; 8 – форсунки; 9 — электронный блок управления; 10 — сигналы от датчиков; 11 — усилительный блок.

ТНВД предназначен для образования высокого давления топлива в топливной рампе. На современных автомобиля применяют ТНВД плунжерного типа. Регулятор давления изменяет подачу топлива к ТНВД в зависимости от режима работы двигателя.

Дозирующий клапан топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе.

Топливная рампа служит для накопления и поддержания высокого давления топлива, балансировки колебаний давления, распределения топлива по форсункам.

Форсунка — элемент системы впрыска, который отвечает за впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки соединены с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе Common Rail применяются пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки .

Управление системой впрыска Common Rail осуществляет электронная система управления в дизеле, которая состоит из датчиков электронного управления.

Основные исполнительные механизмы системы впрыска Common Rail: форсунки, дозирующий клапан и регулятор давления топлива.

Как работает система впрыска Common Rail

На блок управления двигателя подается сигнал от датчиков, благодаря которым регулируется необходимое количество топлива, которое подается топливным насосом высокого давления через клапан дозирования топлива. ТНВД накачивает топливо в топливную рампу.

В определенный момент блок управления двигателем подает команду открытия клапана форсунки. Таким образом, блок управления управляет системой впрыска в зависимости от режимов работы двигателя.

Чтобы добиться высокой эффективности работы двигателя в системе Common Rail применяют многократный впрыск топлива на протяжении одного цикла работы двигателя. Виды впрысков: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

  • два предварительных впрыска — на холостом ходу;
  • один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
  • предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке.

Основной впрыск реализует работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для регенирации сажевого фильтра за счет повышения температуры отработавших газов.

Система следует следующему принципу, чем выше давление, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за один и тот же промежуток времени, что приведет к увеличению мощности.

Устройство топливной системы

Работа силовой установки внутреннего сгорания основана на процессе преобразования энергии, выделяемой при горении специальной смеси, в механическое действие. Но чтоб этот процесс происходил правильно, требуется тщательная ее подготовка и подача ее в цилиндры. И это в силовом агрегате выполняет топливная система.

В задачу этой системы входит подача топлива (одного из компонентов смеси) и смешивание его с воздухом, в результате чего и образуется горючая смесь, перед тем, как все это попадет в цилиндр.

Распространенные типы систем питания

На современных автомобилях наибольшее распространение получили два вида топлива – дизельное и бензин. Немного от них отстает газ, хотя он тоже достаточно часто используется.

Используемое топливо напрямую влияет на конструкцию и принцип функционирования топливной системы. Изначально на авто, работающих на бензине, использовался карбюратор, как основной элемент, обеспечивающий смесеобразование. Сейчас такая система питания считается устаревшей и на авто не применяется, а на смену ей пришел инжектор.

Что касается дизеля, то у него своя система – дизельная. Примечательно, что принцип функционирования ее у дизеля неизменен с момента создания, менялась только конструкция. К тому же, принцип этой системы в некотором роде лежит и в основе работы инжектора. Поэтому следует более подробно рассмотреть каждый из видов используемых сейчас систем питания.

Инжектор и его устройство

Суть функционирования инжектора лежит в том, что топливо принудительно впрыскивается в проходящий поток воздуха. При этом подача бензина осуществляется под давлением, что обеспечивает его распыление, тем самым улучшается его смешивание с воздухом.

Если рассмотреть любую топливную систему, то состоит она из двух основных составляющих – первая обеспечивает поступление воздуха, вторая – топлива.

Воздушная часть, по сути, идентична на всех моторах, в том числе и инжекторном. Представляет она собой объемный канал, на конце которого установлен фильтр, очищающий воздух от примесей. Этот канал соединен с впускным коллектором, а тот в свою очередь ведет к впускным клапанам системы ГРМ.

Всасывание воздуха осуществляется самим двигателем. При движении поршня (на такте впуска) над ним образуется разряжение. При этом открывается впускной клапан, и это движение сопровождается втягиванием воздуха в цилиндр. В общем, все достаточно просто.

А вот устройство и функционирование топливной части значительно сложнее. Состоит она из ряда элементов, каждый из которых выполняет свои функции.

Топливная система состоит из:

  • бак с системой вентиляции;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр тонкой очистки;
  • регулятор давления;
  • трубопроводы (подачи, обратного слива);
  • топливная рампа;
  • форсунки.

Инжекторная система подачи топлива

Топливная система инжектора

Бак является вместилищем бензина, откуда он поступает далее в систему. В инжекторной системе бензонасос располагается непосредственно в баке, и в задачу его входит закачка бензина под давлением в остальные составляющие части.

Бензин из насоса сначала попадает в подающую магистраль, ведущую к фильтру. Проходя очистной элемент, из топлива удаляются мелкие примеси. Из фильтра бензин по той же магистрали подается на регулятор, поскольку давление в системе должно держаться в строго заданных параметрах. Выравнивание давления происходит очень просто – лишняя часть топлива по сливной магистрали возвращается в бак.

После регулятора бензин подается на топливную рампу, которая распределяет его по форсункам. По сути, рампа является соединительной трубкой. В задачу же форсунок входит впрыск топлива в проходящий поток воздуха.

Существует несколько видов топливной системы инжектора, отличающиеся по некоторым конструктивным решениям. Так, первые инжекторы были моновпрысковыми, то есть у них использовалась только одна форсунка, установленная во впускной коллектор. В такой конструкции рампа отсутствовала, как таковая.

Сейчас же используются инжекторы с многоточечным впрыском (распределенным), где на каждый цилиндр предусмотрена своя форсунка, и здесь рампа уже используется. При этом форсунки все также устанавливаются во впускной коллектор, только каждая в свой канал.

Самым современным является инжектор с прямым впрыском. Это тоже система распределенного впрыска, у нее подача бензина осуществляется напрямую в цилиндр.

Также устройство топливной системы инжектора имеет еще одну составляющую часть – электронную, которая включает в себя блок управления и ряд датчиков. В задачу ее входит контроль режима работы силового агрегата и определения количества подаваемого топлива. Именно эта составляющая регулирует работу форсунок.

Принцип работы инжектора

Работает инжекторная система питания так: при повороте ключа зажигания в работу включается бензонасос, заполняя всю топливную составляющую бензином. При включении стартера, в цилиндры начинает засасываться воздух.

Электронная же составляющая посредством датчиков собирает информацию о требуемых ей параметрах силовой установки и на их основе проводит расчеты длительности времени открытия форсунок. После чего она подает электрический импульс на форсунки и те впрыскивают нужное количество бензина в проходящий по коллектору поток воздуха, после чего происходит их смешивание и подача в цилиндры. Это упрощенное описание принципа работы бензиновой топливной системы, в действительности все выглядит несколько сложнее.

Дизель и его особенности

Принцип работы топливной системы дизеля отличается от бензиновой, что сказывается и на особенностях функционирования системы подачи топлива.

Коснемся только отличий, касающихся топливной составляющей. Первое из них – это то, что у дизеля смесеобразование внутреннее. То есть, компоненты смеси подаются в цилиндры по отдельности и смешиваются они уже там. А второе отличие заключается в том, что воспламенение смеси производится от сжатия, поэтому давление в цилиндрах дизеля (компрессия) почти вдвое выше, чем у бензинового агрегата. И оба этих отличия вносят свои коррективы в устройство топливной системы дизеля.

Как ранее указывалось, система состоит из двух основных составляющих – воздушной и топливной. Дизеля это тоже касается.

Относительно воздушной части, то она мало отличается от бензиновой. Единственное, у дизеля используется более хороший фильтр, поскольку этот мотор очень чувствителен к чистоте воздуха.

Топливная составляющая тоже частично похожа на инжекторную, хотя есть и некоторые особые элементы. Всего же в конструкцию входит:

  • бак;
  • магистрали (низкого и высокого давления, подающие и сливные);
  • два фильтрующих элемента (грубой и тонкой очистки);
  • топливоподкачивающий насос (обычно входит в конструкцию ТНВД);
  • топливный насос высокого давления (ТНВД);
  • форсунки;

схема топливной системы дизельного двигателя

Топливная система дизельного двигателя

Ранее вся система питания была полностью механической, сейчас же все больше в конструкции появляется электронных частей. Но чтобы было понятнее, рассмотрим все на примере механической системы.

Топливо находится в баке, откуда за счет работы топливоподкачивающей помпы по подающей магистрали низкого давления подается в фильтрующий элемент грубой очистки.

После этого фильтра по той же магистрали подается во второй фильтр – тонкой очистки. И только после этого топливо подается в ТНВД.

Основными рабочими элементами этого насоса являются плунжерные пары, состоящие из поршня и гильзы. Сам насос работает от коленвала и внутри его установлен кулачковый вал. Именно этот вал приводит в действие плунжерную пару, и за счет их работы значительно повышается давление топлива.

После ТНВД дизтопливо по подающим магистралям, но уже высокого давления подается на форсунки.

Принцип функционирования

Воздушную часть и топливную систему дизеля до ТНВД — рассматривать особо нечего. Поэтому более подробно коснемся только участка «насос высокого давления – форсунка».

Форсунка в механической системе работает за счет давления топлива. В ней задается порог открытия, при превышении которого топливо начинает впрыскиваться. И чем выше будет это давление, тем больше топлива подастся в цилиндр (оно будет впрыскиваться, пока давление не упадет ниже установленного порога).

На поршне плунжерной пары насоса имеются специальные проточки, благодаря которым за счет проворота относительно них гильзы удается регулировать количество топлива, подвергающегося сжатию.

Участок «ТНВД-форсунка» полностью заполнена топливом (наличие воздуха не допускается), но давления его недостаточно, чтобы открыть форсунку. Плунжерная же пара при срабатывании сначала сжимает порцию топлива, а затем выталкивает его в магистраль. В результате в указанном участке резко повышается давление, что и обеспечивает открытие форсунки и попадание топлива в цилиндр.

Количество подаваемого в цилиндры топлива регулируется изменением положения гильзы плунжерной пары. Проворачивая ее в нужную сторону, можно дозировать количество топлива, которое будет сжиматься в насосе перед попаданием в магистраль.

Конечно, современные дизельные системы питания конструктивно более совершенны, но принцип их работы неизменен. Поэтому все доработки, в основном, касаются повышения точности и количества дозировки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *