Общее устройство и работа системы питания дизельного двигателя
Перейти к содержимому

Общее устройство и работа системы питания дизельного двигателя

  • автор:

Общее устройство и работа системы питания дизельного двигателя

Общее устройство системы питания дизельных двигателей

Система питания дизельного двигателя должна обеспечивать точную дозировку и своевременную подачу топлива в’ каждый цилиндр через равные угловые интервалы, очистку воздуха, подаваемого в цилиндры, и удаление отработавших газов.

Наибольшее распространение на автомобилях и тракторах получили четырехтактные дизельные двигатели, системы питания которых мало отличаются друг от друга.

Эти двигатели имеют раздельную топливную аппаратуру, состоящую из систем низкого и высокого давления.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
  • Смесеобразование в дизельных двигателях
  • Новые энергонасыщенные тракторы
  • Основные направления в развитии конструкций тракторов
  • Типаж тракторов и двигателей
  • Испытание трактора
  • Устойчивость трактора
  • Отопление и вентиляция кабины
  • Лебедка автомобиля
  • Тягово-сцепное устройство

Система низкого давления включает в себя топливный бак (рис. 70), фильтр предварительной очистки топлива, фильтр тонкой очистки топлива, топ-ливоподкачивающий насос и топливопроводы низкого давления.

Система высокого давления состоит из топливного насоса высокого давления, форсунок и топливопроводов высокого давления.

Топливо из бака по трубопроводам и через фильтр грубой очистки подкачивающим насосом подается по трубке к фильтру тонкой очистки. Из фильтра в питающую полость насоса высокого давления топливо поступает по трубке, а затем по трубопроводу высокого давления в форсунку, а из форсунки впрыскивается в камеру сгорания. Избыток топлива после фильтра тонкой очистки поступает по з трубке на линию всасывания подкачивающего насоса.

Рис. 70. Схема системы питания дизельного двигателя трактора ДТ-75М.

Производительность подкачивающего насоса должна быть в 7—8 раз больше производительности насоса высокого давления, чтобы обеспечить надежную работу последнего. На подкачивающем насосе имеется дополнительный ручной насос, которым заполняют систему топливом и удаляют из нее воздух, а также подают топливо в пусковой подогреватель по трубке. В случае просачивания топлива между иглой и распылителем форсунки оно отводится от форсунки по сливным трубкам и в фильтр тонкой очистки. Воздух, необходимый для сгорания топлива, засасывается через воздухоочиститель.

Кроме указанных приборов в систему питания дизельного двигателя входят также впускной и выпускной трубопроводы, воздушный фильтр, глушитель шума выпуска, регулятор частоты вращения коленчатого вала, указатель количества топлива в баке, манометр и другие приборы.

Система питания дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя создает высокое давление при впрыске топлива в камеру сгорания цилиндра; дозирует порцию топлива в соответствии с нагрузкой двигателя; осуществляет впрыск топлива в течение определенного промежутка времени с заданной интенсивностью; распыляет и равномерно распределяет топливо по всему объему камеры сгорания цилиндров; фильтрует топливо, перед тем как оно поступает в насосы и форсунки.
Дизельное топливо представляет собой смесь керосиновых, газойлевых соляровых фракций, образующихся после отгона из нефти бензина. Дизельное топливо имеет ряд свойств, основными из которых являются: воспламеняемость, оцениваемая октановым числом; вязкость; чистота; температура застывания. Дизельное топливо по температуре застывания делится на три сорта: ДЛ — летнее, ДЗ — зимнее, ДА — арктическое.

Система питания дизельного двигателя включает в себя:
1) топливный бак;
2) фильтры грубой и тонкой очистки топлива;
3) топливоподкачивающего насоса;
4) топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения;
5) форсунок;
6) трубопроводов низкого и высокого давления;
7) воздушного фильтра;
8) выпускного газопровода;
9) глушителя шума.

Система питания дизельного двигателя делится на две аппаратуры: топливоподводящую и воздухоподводящую. Наибольшее распространение получила топливоподводящая аппаратура разделительного типа. В ней топливный насос и форсунки выполнены отдельно.
Подача топлива осуществляется по одной из двух магистралей: высокого давления и низкого. Магистраль низкого давления предназначена для хранения топлива, его фильтрации и подачи под низким давлением к насосу высокого давления. Магистраль высокого давления обеспечивает подачу и впрыск необходимого количества топлива в камеры сгорания двигателя в определенный момент.

Топливоподкачивающий насос подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления (ТНВД). ТНВД подает топливо к форсункам под высоким давлением в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Топливный насос высокого давления состоит из одинакового количества секций, каждой отдельной секции соответствует определенный цилиндр двигателя. Форсунки располагаются в головках цилиндров двигателя. Они предназначены для распыления топлива в камеры сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД топлива больше, чем необходимо, его избыток и попавший в систему воздух отводятся обратно в топливный бак по дренажным трубопроводам.

Существуют форсунки двух типов: закрытого и открытого типа. В четырехтактных дизельных двигателях применяют форсунки закрытого типа. В форсунках закрытого типа сопловые отверстия закрываются запорной иглой, поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в момент впрыскивания топлива. Основным конструктивным элементом форсунки является распылитель. Распылитель имеет одно или несколько сопловых отверстий, которые формируют факел впрыскиваемого топлива.
Для повышения мощности дизельного двигателя применяют систему турбонаддува. Система турбонаддува заключается в подаче заряда воздуха в цилиндры под высоким давлением. Для наддува дизельный двигатель снабжается турбокомпрессором, который использует энергию отработанных газов. Сжатый воздух нагнетается в камеру сгорания компрессором под давлением 0,15-0,2 МПа.

В зависимости от величины давления различают:
1) низкий наддув (давление 0,15 МПа);
2) средний наддув (давление 0,2 МПа);
3) высокий наддув (давление свыше 0,2 МПа).

Турбокомпрессор увеличивает наполнение цилиндров двигателя воздухом и повышает эффективность сгорания дозы впрыскиваемого топлива. Система турбонаддува увеличивает мощность двигателя до 30%. Однако турбонаддув увеличивает тепловую и механическую напряженность деталей кривошипно-шатунного механизма и газораспределительного механизма.

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.

Система питания впрыск 86.jpg

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.

Система питания впрыск 87.jpg

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.

Система питания дизельного двигателя

На классических дизелях система питания состоит из топливного бака, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунок.

Система питания дизельного двигателя современного дизеля управляется электроникой, а набор датчиков примерно такой же, как у бензиновых моторов.

Топливо из топливного бака по трубопроводу поступает в топливный фильтр, а затем в топливный насос высокого давления (ТНВД). Для защиты элементов питания от попадания в них воды, помимо топливного фильтра в трубопровод может быть установлен водоотделитель.

Насос нагнетает топливо в форсунки.

На старых дизелях форсунки были механическими. На современных дизелях топливные форсунки электромагнитные. Работой электромагнитных форсунок, так же, как и в бензиновом двигателе, управляет электроника на основании сигналов, поступающих от датчиков системы.

Излишки топлива от форсунок поступают в обратную магистраль. Из следующей главы можно будет узнать система выпуска отработавших газов, описание и схема.

Система питания дизельного двигателя с турбонаддувом

Для повышения мощности в современных системах питания дизельного двигателя широко используется турбо-наддув, который позволяет увеличить количество поступающего в цилиндры воздуха. В результате возрастает крутящий момент двигателя. А в одной из следующих глав можно будет узнать неисправности двигателя, неисправности систем двигателя: список из перечня неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств..

Как работает система питания дизельного двигателя с турбонаддувом? Очищенный фильтром воздух по воздуховоду проходит к турбонагнетателю.

Система питания дизельного двигателя с турбонаддувом, схема

В воздуховоде установлен датчик массового расхода, который сообщает информацию о количестве проходящего воздуха в электронный блок управления дизелем.

Турбонагнетатель установлен на выпускной трубопровод и приводится в действие энергией отработавших газов. Из турбонагнетателя воздух проходит к впускному трубопроводу.

Для снижения температуры воздуха применяется интеркулер (промежуточный охладитель).

После интеркулера воздух подводится через впускной трубопровод к впускным клапанам цилиндров.

Для облегчения запуска холодного дизельного двигателя применяются специальные свечи подогрева, установленные в камеры сгорания.

Свечи включаются по команде электронного блока управления после поворота ключа в замке и работают в течение нескольких секунд.

После выключения свечей на щитке приборов гаснет контрольная лампа, и двигатель можно запускать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *