Топливная система дизельного двигателя – устройство и поломки + видео

Неисправности ТНВД

  • 41
  • 7
  • 46k
  • 71
  • 108k

Неисправности ТНВД на дизеле приводят к потере мощности, увеличению расхода топлива, затрудненный запуск, увеличение дымности выхлопа и прочие. Типовые поломки топливного насоса высокого давления дизельного автомобиля заключается в попадании воды в плунжерные пары, падение давления в плунжерной паре, нарушение целостности уплотнительных колец, неисправности датчика или проводки (в дизелях под управлением электроники).

В идеале проверять ТНВД необходимо на специальном стенде в условиях автосервиса, однако простейшие проверки топливного насоса можно сделать и в гараже.

Типы топливных насосов

Для начала разберемся с видами топливных насосов дизельных авто, так как каждый из них имеет свои особенности и типичные неисправности ТНВД. Так, зная к какому виду относится насос можно лучше понять принцип действия и непосредственно причину поломки. Вне зависимости от вида насоса высокого давления нужно понимать, что главным узлом является так называемая плунжерная пара — поршня (плунжера) и цилиндра (втулки).

Всего существует два основных типа ТНВД:

  • с непосредственным действием и механическим действием плунжера;
  • с аккумуляторным впрыском.

Однако топливные насосы высокого давления еще делят на классы в соответствии с их устройством. В частности:

  • Рядные. Как понятно из названия, у них рабочие секции расположены в один ряд, и топливо подается в каждый цилиндр по очереди.
  • Распределительные. У таких насосов одна их секция может подать топливо в несколько разных цилиндров. Такие устройства могут быть одно- и двухплунжерными.
  • Многосекционные. Другое их название — V-образные или гидравлические аккумуляторы. Они используются для высоко мощных, однако низкооборотистых, двигателей. Встречаются достаточно редко.

У топливных насосов с непосредственным впрыском нагнетание и впрыск происходит одновременно. За это отвечает механический привод плунжера. У аккумуляторных насосов топливо подается в раздельных циклах, сначала оно поступает в аккумулятор насоса, и лишь потом в форсунки. Самые современные системы управляются электроникой и имеют название Common Rail. Работают они на основании информации от многочисленных датчиков, расположенных в разных узлах автомобиля.

Еще одна система впрыска — это насос-форсунка. В данном случае они объединены в один механизм. Такая система упрощает управление давлением, а также повышает надежность, ведь при выходе одной форсунки из строя мотор продолжит работать, хоть и с меньшей мощностью.

Для бензиновых двигателей также были придуманы топливные насосы высокого давления. Они используются в моторах с непосредственным впрыском топлива. Задача насоса состоит в подаче бензина под высоким давлением в цилиндры, где происходит непосредственное смешивание топлива с воздушной массой, образуя смесь, которая и поджигается свечой зажигания.

Признаки неисправности ТНВД

Несмотря на то, что насосы высокого давления принадлежат к различным типам, признаки их частичного выхода из строя типичные и во многом общие для всех. Так, к симптомам неисправности ТНВД относится:

  • повышенный расход топлива во всех режимах работы двигателя;
  • нестабильная работа движка, машина дергается в движении, особенно на малых оборотах;
  • затрудненный запуск двигателя, чаще именно в холодное время года;
  • падение мощности двигателя и динамических характеристик машины в целом;
  • увеличение дымности выхлопа мотора;
  • утечка топлива из насоса высокого давления;
  • появление в охлаждающей жидкости двигателя масляной эмульсии;
  • повышение шумности работы движка.

Опытные автолюбители выделяют еще один признак неисправности плунжера насоса высокого давления. Заключается он в том, что «на горячую» двигатель может заглохнуть при работе на холостых оборотах. И при этом его практически невозможно будет запустить до того момента, пока сам насос не остынет. «На холодную» же мотор заводится без проблем.

Основные причины неисправности ТНВД

Выделяют следующие причины поломки насоса высокого давления. Обычно у них выходят из строя следующие конструктивные элементы:

  • Плунжеры. Чаще всего виноваты именно они, поскольку плунжерные пары быстро загрязняются. Обусловлено это двумя причинами. Первая — конструктивные особенности, предусматривающие маленький зазор, обеспечивающий высокое давление в системе. Вторая — низкое качество дизельного топлива, в частности, присутствие в нем серы и парафинов, которые, собственно, и загрязняют устройство. Также грязь может попадать из двигателя (нагар, грязь). Износ плунжеров приводит к нестабильной работе мотора на холостых оборотах, повышенному расходу топлива, снижению компрессии. Из-за повреждения плунжерной пары могут значительно перегреться подшипники.
  • Вода в дизельном топливе. Также зачастую в отечественной солярке имеет место повышенное содержание воды. Влага смывает топливную (одновременно защитную) пленку с поверхностей деталей ТНВД, из-за чего ресурс прецизионных деталей значительно снижается. Это может даже привести к заклиниванию насоса.
  • Загрязненный топливный фильтр. Из-за забитого топливного фильтра насос высокого давления, во-первых, может загрязниться (плунжерные пары), а во-вторых, он работает «на износ», что снижает его общий ресурс.
  • Неравномерная подача и распределение нагнетаемой солярки. Такая проблема также может быть вызвана неисправностью плунжерных пар, в частности, износа поводков, зубьев рейки, нагнетательных клапанов, а также грязными форсунками.
  • Производственный брак. Это ситуация достаточно редкая, однако на дешевых насосах порой встречается. К браку относят трещины на корпусе ТНВД, повреждение его подшипников, а также заедание плунжерной втулки.
  • Износ подшипников. Они обычно изнашиваются по причине критического уменьшения ресурса (старения). Как вариант — заводской брак. Все это приводит к тому, что эксплуатационные характеристики насоса ухудшаются, а подшипники и прилегающие к ним детали перегреваются, чем снижают свой рабочий ресурс.
  • Заклинивание поршня и втулки. Это критическая поломка, которая может привести к поломке зубчатой рейки, кулачкового вала, шестерни, регулятора, шпонок. Зачастую причиной заклинивания является попадание воды в полость между поршнем и втулкой.
  • Износ деталей насоса. Это может возникать как по естественным причинам (с увеличением пробега машины), так и при попадании внутрь его воды. Она вымывает защитную (рабочую) смазку с элементов, что значительно снижает как ресурс насоса в целом, так и отдельных его деталей.
  • Коррозия плунжерной пары. Очаги ржавления могут появиться по причине повышенного содержания воды в дизельном топливе.
  • Некорректная работа системы охлаждения. То есть, при длительных и/или сильных нагрузках насос высокого давления может попросту перегреться. Система охлаждения может быть неисправна по разным причинам — низкий уровень антифриза или тосола, засорение системы, поломка отдельных элементов (насоса, патрубков, радиатора и так далее).
Читайте также:
Краскопульт электрический – сияющий вид вашей «ласточки» + Видео

Если существуют подозрения, что неисправна рейка топливного насоса либо сопряженных с нею деталей, то нужно проверить наличие/отсутствие следующих дефектов:

  • отсоединение рейки от деталей регулятора;
  • заклинивание либо отворачивание хомутиков поводков плунжеров;
  • заклинивание стяжных винтов зубчатых венцов.

Одна из самых опасных причин неисправности заключается в нарушении подвижности топливной рейки. В частности, если ее заклинит в момент максимальной подачи топлива, и соответственно, у регулятора не будет хватать усилия чтобы ее сместить в исходное положение, то в двигателе происходит аварийное увеличение количества оборотов коленчатого вала, из-за чего двигатель «идет в разнос» со всеми вытекающими последствиями. Если рейку «закусило» при выключенной передаче, то в этом случае невозможно будет запустить двигатель вообще. Частичное заедание рейки приводит к неустойчивой работе двигателя и повышению его звуковой отдачи (он начинает «рычать»).

При использовании машины в условиях значительных морозов иногда наблюдается примерзание отдельных деталей насоса, и частичный выход его из строя. Чтобы этого не допустить, необходимо пользоваться маслами и дизельным топливом с соответствующими температурными показателями.

В дизельных системах Common Rail может выйти из строя клапан управления (или клапан потока SCV). Обычно его меняют на новый. Реже — выполняют ревизию и меняют отдельные детали на новые. В частности, зачастую выполняют замену штока клапана с сердечником.

Как определить неисправности ТНВД

Обратите внимание, что лучше всего выполнять проверку насоса высокого давления на профессиональных стендах, специально предназначенных для этого. Они позволяют узнать рабочие характеристики насоса и других элементов топливной системы автомобиля. Однако такая проверка возможна лишь в условиях автосервиса, поскольку подобный стенд — специализированное и дорогостоящее оборудование. В гаражных же условиях можно произвести лишь частичную проверку ТНВД и определить лишь основную неисправность, в то время как другие возможные, заметить не удастся!

Проверка наличия воды в плунжерных парах

Для этого необходимо снимать ремень газораспределительного механизма (ГРМ) и осторожно покрутить шкив. Если он вращается с переменным усилием — значит, все хорошо, и воды в насосе нет. Если же вращение происходит под воздействием значительного усилия и не происходит вовсе — то влага имеет место быть. Это очень вредно как для насоса, так и двигателя в целом, поскольку мотор при запуске будет работать с повышенным усилием, вплоть до его полного заклинивания (выхода из строя).

Проверка давления в плунжерной паре

Для этого существуют специальные инструменты — тестеры, например, КИ-4802 или ТАД-01А. Если под рукой подобного инструмента нет, то можно воспользоваться манометром с высоким диапазоном измерений. Так, его нужно вкрутить на посадочное место топливной трубки, либо же в центральное отверстие головки насоса высокого давления. При нормальном работающем двигателе, показания давления должны быть приблизительно от 300 кг/см² и выше (на самом деле соответствующее значение будет разниться у различных марок автомобилей, а также режимов работы двигателя). Если же давление топлива будет ниже — значит, плунжерная пара значительно износилась и нуждается в ремонте или замене (чаще всего).

Датчики управления

В современных дизельных системах Common Rail, которые управляются ЭБУ (электронный блок управления), как правило, возникают проблемы с датчиками и/или с их сигнальной проводкой. Зачастую при этом активируется сигнальная лампа Check Engine на приборной панели. Необходимо с помощью сканера ошибок считать их номера и расшифровать. Далее, в соответствии с полученной информацией, принимать решение о ремонте.

В основном датчики выходят из строя (из-за повреждения либо старости), или возникают проблемы с проводкой. Например, провода перетираются в месте вибрации и перегибов, обрываются, у них снижается значение изоляции. Все это приводит к получению ЭБУ некорректной информации от них, что приводит к образованию неверных сигналов управления.

Утечка топлива

Если солярка течет именно с ТНВД, то, скорее всего, причина этого заключается в износе его уплотнительных колец. Для диагностики необходимо при работающем двигателе покачать ось рычага насоса. Если уплотнительное кольцо повреждено — из-под него будет сочиться дизельное топливо. Иногда утечка возникает из мест установки плунжерных пар. В таком случае необходимо диагностировать их. Для этого обычно насос высокого давления демонтируют.

Чтобы проверить герметичность клапана отсечки ТНВД необходимо выполнить следующие действия:

  • отвернуть от неисправной секции трубку высокого давления;
  • рейку насоса давления поставить в положение выключенной подачи;
  • с помощью ручного подкачивающего насоса искусственно создать избыточное давление в топливной системе.

Если клапан неисправен, то через отверстие нажимного штуцера потечет топливо. В противном случае клапан исправен.

Схватывание рейки

Для проверки рейки на предмет ее прикипания необходимо предварительно отсоединить тяги от рычага регулятора, а также скобы останова. Далее, используя рычаги управления насоса, нужно передвинуть рейку в крайнее положение. Соответственно, во время движения рейки можно понять, «прикипела» она или нет. Желательно при этом также несколько раз провернуть кулачковый вал. В идеале рейка должна перемещаться плавно и без рывков.

Можно также увидеть перемещение рейки воочию, однако для этого нужно выполнить определенные демонтажные работы. У большинства моторов необходимо снять крышку насоса. У двигателей ЯМЗ нужно отвернуть корпус ограничителя или пробку.

Замерзание насоса

При возникшей неисправности ТНВД в зимнее время, можно проверить не замерз ли он. В случае, если насос замерз, то его нужно демонтировать и занести в теплое помещение. Далее дождаться, пока он не нагреется и не восстановится подвижность рейки. Далее насос нужно разобрать, слить масло и промыть чистым дизельным топливом. После этого необходимо залить новое масло в картер и установить обратно на двигатель. А когда такое случается в особенно лютые морозы — используют еще и размораживатель для дизтоплива, чтобы разморозить всю топливную магистраль.

Читайте также:
Вода в глушителе автомобиля: почему капает из выхлопной трубы, как убрать

Использование стенда

В условиях автосервиса мастера используют специальные диагностические стенды, с помощью которых проверяют работу насоса высокого давления. В частности, первое, на что обращают внимание — производительность насоса. Также проверяют работу плунжера и управляющего клапана (клапана потока SCV).

Система подключается к датчику положения вала с тем, чтобы контролер «видел», в каком положении идет нагнетание, а также к клапану управления порцией топлива. Далее стенд запускается в работу и отсчитывается определенное количество циклов (несколько сотен). В результате работы насоса из форсунок в заранее подготовленные мензурки течет определенное количество топлива, в соответствии с которым можно судить о работоспособности как каждой из них, так и клапана управления порциями топлива.

В некоторых случаях мастера меняют клапан управления на заведомо исправный с тем, чтобы определить реальное состояние плунжерной пары.

Ремонт ТНВД

Способы устранения неисправностей топливного насоса высокого давления зависят от типа устройства, а также причины поломки. Перечислим наиболее распространенные ремонтные меры.

Замена плунжерной пары своими руками

Перед выполнением самостоятельной проверки (без использования специального стенда) необходимо иметь под рукой слесарные инструменты и новую плунжерную пару, а также иметь опыт выполнения ремонтных работ. Описание проверки состояния топливного насоса высокого давления опишем на примере распространенного ТНВД Bosch.

Ремонт ТНВД Bosch

Необходимо понимать, что демонтаж насоса зависит от конкретной модели и даже двигателя автомобиля, поэтому процедура будет описана в общих чертах. Так, для замены плунжерной пары (наиболее частый тип ремонта) необходимо:

  • снять клеммы с аккумуляторной батареи автомобиля;
  • отсоединить от насоса высокого давления все провода и шланги, подходящие к нему;
  • демонтировать детали, которые препятствуют его демонтажу из машины;
  • открутить крепежные средства и выполнить демонтаж насоса;
  • аккуратно разобрать насос, при этом важно не потерять мелкие детали, а также запомнить последовательность разборки (можно фотографировать этот процесс поэтапно на телефон);
  • открутить и демонтировать плунжер из насоса;
  • почистить все детали насоса от грязи (можно воспользоваться для этого специальными карбклинерами или подобными очистителями);
  • проверить ролики, подшипники и рейки на насосе, на них не должно быть значительного износа;
  • демонтировать со старой плунжерной пары клапана и так называемую «глушилку», после чего установить их на новую пару;
  • выполнить монтажные работы в обратном порядке.

Заедание рейки

Если вы обнаружили, что заедает рейка, то первое что сделать — найти место ее «прикипания». Сделать это можно, если подкачивать зубчатый венец относительно рейки в соответствующей секции. Если рейка не заедает, то там будет небольшой зазор.

Самостоятельный ремонт в данном случае вряд ли возможен. Однако в любом случае необходимо демонтировать насос и показать его специалисту!

Профилактические меры

Как известно, профилактика — это лучший ремонт, поэтому для экономии финансов и обеспечения нормальной работы двигателя желательно выполнять несложные профилактические меры, способствующие продлению срока службы топливного насоса высокого давления. В частности:

  • промывку топливной системы необходимо выполнять приблизительно один-два раза в год;
  • обязательно вовремя менять топливный фильтр (чистить его нежелательно, потому что мелкие частички грязи, скорее всего, останутся на фильтре);
  • использовать качественное топливо (на любой заправке есть документация, в которой указывается, как давно было привезено топливо, а также дана информация о его составе, допусках и сезонности);
  • в зимнее время важно пользоваться зимним дизельным топливом, либо для понижения температуры замерзания (повышения текучести) солярки можно пользоваться специальными составами — антигелями;
  • желательно оставлять машину на длительную стоянку (особенно в холодное время) с полным баком, поскольку за ночь на внутренних стенках бака образуется конденсат влаги, который стекает вниз и смешивается с топливом, вместо этого можно пользоваться упомянутыми выше удалителями влаги;
  • не допускать критического снижения уровня топлива в баке;
  • в зимнее время обязательно нужно прогревать двигатель в течение нескольких минут до движения, учитывая показания приборов температуры охлаждающей жидкости и давления масла;
  • применять специальные смазывающие присадки для дизельного топлива, если есть подозрения на низкое качество солярки.

Перечисленные выше меры будут способствовать нормальной работе не только насоса высокого давления, но и всей топливной системы автомобиля в целом.

Топливная система дизельного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания выступают самым распространенным видом силовых агрегатов, используемых как в промышленности или энергетике, так и для оснащения разнообразных транспортных средств. К числу наиболее распространенных разновидностей ДВС относится дизельный двигатель.

Его популярность обусловлена сочетанием экономичности, надежности и высокого КПД. Ключевой частью дизельного двигателя справедливо считается топливная система. А потому имеет смысл рассмотреть этот конструктивный элемент силового агрегата более детально.

Отличия бензинового и дизельного двигателей

Но перед тем, как перейти к описанию принципа действия и конструкции топливной системы дизельного двигателя, целесообразно перечислить основные различия между двумя самыми распространенными видами силовых агрегатов. К их числу относятся такие:

  1. Механизм работы. В бензиновом двигателе, включая самую востребованную разновидность – инжектор, воспламенение топливовоздушной смеси происходит посредством искры, вырабатываемой свечой, при температуре около 500 градусов, создающейся за счет нагнетания давления. Аналогичный процесс в дизеле осуществляется за счет самовоспламенения, происходящего при более высокой температуре – на уровне 900 градусов. Последняя достигается за счет сжатия исключительно воздуха, поступающего в камеру сгорания, внутри которой затем распыляется дизельное топливо.
  2. КПД. Ключевое отличие, которое выражается в сниженном примерно на 15-20% расходе топлива, характерном для дизеля. В результате – даже с учетом выравнивания стоимости бензина и качественного дизельного топлива, использование рассматриваемого двигателя оказывается заметно экономичнее.
  3. Экологичность. Еще один критерий, который в сегодняшних условиях приобретает особую актуальность. Дизельный ДВС в современной комплектации минимизирует количество вредных выбросов.
  4. Безопасность. Дизельное топливо испаряется медленнее, что в сочетании с отсутствием системы зажигания сводит к минимуму или полностью исключает риск возгорания.
  5. Срок службы. В случае использования качественного горючего дизель намного более долговечен, чем силовой агрегат на бензине.
Читайте также:
Замена и ремонт форсунок ВАЗ 2114-2115 своими руками: как снять, признаки неисправности и почему не работают +видео

Приведенный выше перечень содержит преимущества дизельного двигателя над бензиновым. Но можно выделить и несколько недостатков. Главный из них – более сложная конструкция, следствием которой выступают сразу два минуса. Первый – удорожание стоимости, конкретное значение которого зависит от модели ДВС. Второй – высокие требования к качеству и регулярности технического обслуживания транспортного средства, которое предусматривает частую замену фильтров и масла.

Дополнительным недостатком, характерным для российских климатических условий, становится сложность запуска при серьезных отрицательных температурах. Выбор в пользу дизельного или бензинового двигателя зависит от персональных предпочтений будущего владельца автомобиля.

Единственное, что необходимо отметить в завершение раздела – это присутствие весьма внушительного перечня достоинств для каждого из вариантов. Именно благодаря этому дизель широко используется для комплектования самых разных видов транспортных средств и спецтехники.

Схема работы топливной системы

Современные дизельные двигатели используют несколько типов топливных систем. Самыми распространенными считаются четыре из них:

  • CommonRail (часто используется слитное написание этих слов);
  • насос-форсунки;
  • рядный топливный насос высокого давления (сокращенно – ТНВД);
  • ТНВД распределительного типа.

Несмотря на некоторые различия, все они предусматривают примерно одинаковый механизм работы установленной в дизеле топливной системы. Его основным принципом становится разделение двигателя на два отсека. Один из них предусматривает низкое давление топлива и воздуха, второй – высокое. Функционал первого участка системы заключается в подготовке и очистке горючего, второго – придании ему необходимых для самовоспламенения характеристик.

Общий механизм действия топливной системы дизельного двигателя достаточно прост. Горючее закачивается из бака, проходит два фильтра очистки – грубой и тонкой, после чего с помощью ТНВД подается непосредственно к форсункам.

Последние предназначены для распыления и впрыска топлива в цилиндры. Туда же попадает предварительно сжатый воздух, что приводит к самовоспламенению сформировавшейся внутри топливовоздушной смеси.

В процессе сгорания она приводит в движение поршень цилиндра, что запускает перемещение коленчатого вала. Именно так работает двигатель внутреннего сгорания, который преобразует тепловую энергию в механическую, а поступательное движение поршней – во вращательное.

Что входит в топливную систему дизельного двигателя

Для большей наглядности механизма действия дизеля необходимо рассмотреть основные элементы топливной системы. Это позволит лучше понять, за счет чего достигается настолько эффективная работа двигателя.

Топливный бак

Предназначен для размещения и хранения дизельного топлива, которое часто называют просто – соляркой. Соединяется с топливной системой посредством трубопроводов. Ключевые требования к баку – прочность, надежность и вместимость. Последний параметр определяет максимальную дальность поездки, но регламентируется итоговой массой топливной емкости, которая зависит от грузоподъемности транспортного средства.

Магистральные топливопроводы

Назначение – перемещение солярки из бака в часть топливной системы низкого давления. Транспортировка происходит с применением ТННД. Основные требования к топливопроводам – герметичность и бесперебойная работа, которая достигается за счет отсутствия осадков на внутренней поверхности стенок труб.

Топливоподкачивающий насос

Другое часто используемое название – топливный насос низкого давления или ТННД. Единственная функция устройства – забор топлива и его последующее перемещение к фильтрам грубой и тонкой очистки. После этого очищенное горючее направляется в отсек высокого давления, а дальнейшая транспортировка осуществляется посредством ТНВД.

Фильтры очистки

Топливный фильтр – это важный элемент современных дизельных моторов. Чистота и качество используемой солярки оказывают непосредственное влияние как на КПД, так и на срок эксплуатации дизеля. Именно поэтому горючее – даже самое качественное – в обязательном порядке проходит очистку, как минимум, двумя фильтрами.

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Обеспечивает перемещение солярки в отсеке высокого давления. Сначала горючее поступает по трубопроводам от фильтров к форсункам. Затем происходит его распыление и впрыскивание в камеру сгорания. Характерной особенностью дизелей выступает подача топлива с запасом.

В результате излишки отводятся вместе с воздухом, не попавшим в камеру сгорания, в бак по специальному трубопроводу, который называется дренажным. Ключевой функцией ТНВД выступает нагнетание давления топлива, необходимого для самовоспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания. Без точного выполнения этого условия невозможно добиться требуемой эффективности работы всего двигателя.

Именно поэтому стоимость топливного насоса высокого давления составляет значительную часть цены силового агрегата. Она также объясняется достаточно серьезной сложностью конструкции ТНВД, которая предусматривает наличие нескольких составных элементов.

В их число входит как современная автоматика, управляющая работой устройства, так и большое количество комплектующих – от вращающегося вала с кулачками до поршня-плунжера, обеспечивающих эффективность двухступенчатой процедуры впрыска топлива в камеры сгорания.

Форсунки

Не меньшее значение для достижения необходимого уровня КПД дизеля имеет еще один элемент топливной системы – топливные форсунки, которые установлены на каждом цилиндре двигателя. Их функциональное предназначение – смешивание горючего с воздухом в нужной пропорции с последующим точным дозированием смеси, поступающей в камеру сгорания.

Оно достигается за счет специальных распределителей, позволяющих не только дозировать нужный объем горючего, но и распылить его в процессе прохождения через форсунку. Именно за счет этого активируется процесс самовоспламенения и последующего сгорания топливовоздушной смеси.

Современные дизели обычно комплектуются форсунками с двумя типами распределителей – шрифтовыми или многодырчатыми. Независимо от конструктивных различий, речь идет об эксплуатации в очень сложных и тяжелых условиях. Они выражаются в непосредственном контакте с камерой сгорания и, как следствие, серьезных нагрузках от воздействия высоких температур и давления.

Читайте также:
Как установить парктроник своими руками?

Еще одним обязательным требованием к форсункам становится обеспечение герметичности конструкции при одновременной необходимости совершения иглой распылителя возвратно-поступательных движений.

Добиться выполнения обоих условий удается только при очень высокой точности изготовления отдельных деталей, причем в качестве сырья используются специальные сплавы. Они обладают повышенными характеристиками в части прочности и жаростойкости.

Что такое система CommonRail

Одной из причин быстрого роста популярности и востребованности дизельных двигателей стало изобретение нового способа подачи топлива, который получил название CommonRail(на практике используются разные написания – как раздельное, так и слитное). Разработка выполнена в 90-е годы инженерами одного из мировых лидеров по производству ДВС – германской корпорации BOSCH.

Сегодня она используется в подавляющем большинстве дизельных двигателей и, фактически, стала стандартом этого типа силовых агрегатов. Другие варианты топливных систем – с рядным или распределительным ТНВД, а также насосами –форсунками – применяются все реже и только для отдельных моделей транспортных средств или специальной техники.

Термин CommonRail переводится как «общая магистраль» или «общая рамка», что наглядно демонстрирует ключевую конструктивную особенность конструкции дизеля. Она заключается в комплектовании двигателя дополнительным элементом – общей магистралью, соединенной с форсунками и отдельным ТНВД. За счет последнего удается добиться быстрого достижения требуемого уровня давления в топливной системе и поддержания стабильного значения этого параметра.

Результатом становится увеличение эффективности и оперативности подачи топлива к форсункам и последующего впрыскивания смеси в камеру сгорания. Таким образом удается добиться намного более плавной и производительной работы дизельного двигателя при одновременном упрощении его конструкции. Важным дополнительным достоинством CommonRail стала практически полная автоматизация управления и контроля над работой системы.

Вместе с тем это приводит к еще более высоким требованиям к качеству дизельного топлива и устанавливаемых фильтров, а также некоторому удорожанию электроники, необходимой для эффективной эксплуатации двигателя. Но получаемый на выходе эффект в части повышения КПД, комфортности использования и производительности многократно компенсирует незначительное повышение стоимости дизеля.

Заключение

Современный дизельный двигатель – сложное с технической точки зрения устройство, обеспечивающее сочетание экономичности работы и высокого КПД. Настолько впечатляющий результат его практического использования в значительной степени определяется незаурядными характеристиками топливной системы, прежде всего – главной на сегодня разновидности под названием CommonRail.

Логичным следствием этого становится широкое применение дизелей в производстве самых разнообразных транспортных средств – от легковых и грузовых автомобилей до специальной техники – строительной, дорожной, грузоподъемной и любой другой.

Топливная система дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя

Система питания современного двигателя внутреннего сгорания — это совокупность электронных и механических узлов, функция которых заключается не только в стабильной подаче топлива к форсункам, но и делать это под давлением. Если топливо нагнетается под определенным давлением, то оно распыляется и не капает в одну точку, поэтому называется дозированный многоточечный впрыск в рабочие камеры сгорания цилиндров.

Особенности дизельного ДВС

По составу дизельное топливо сильно отличается от всех марок бензина. В диз топливе содержится керосин и газойлевые соляровые фракции. При получении солярки, из нефти сначала отделяют бензин.

Качество бензина зависит от октанового числа, а солярка зависит от значения цетаного числа. На автозаправочных станция сегодня продают дизельное топливо в ценатом от 45 до 50. Для новых дизельных двигателей требуется солярка с высоким цетаном.

Краткий рабочий цикл топливной системы дизельного агрегата:
  1. Топливо очищается от примесей.
  2. Попадает в топливный насос высокого давления.
  3. ТНВД сжимает топливо и оно под давлением проходит через микроотверстие в форсунке и распыляется на мелкие частички.
  4. При движении поршня вниз, открывается всасывающий клапан и воздух поступает в камеру цилиндра и моментально нагревается от сжатия (давление сжатия от 3 до 5 Мпа) при движении поршня вверх.
  5. Распыленное топливо смешивается с горячим воздухом, это от 700 до 900 градусов, и самовозгорается.

Кто не знает, основное отличие дизельного двигателя от бензинового не только в топливе, но в система поджига топлива. Если бензин поджигается за счет образования искры свечи, то солярка поджигается от сильного сжатия и высокой температуры.

Классификация дизельного топлива по температуре застывания:
  1. летнее дизельного горючее;
  2. зимнее;
  3. арктическое.

Так же, эти сорта солярки немного отличаются по цвету. Опытные шофера определяют по цвету. Вязкость и плотность дизель топлива намного больше, чем у бензина. Также, солярка обладает смазывающим эффектом, поэтому оно не является обезжиривающей жидкостью, как бензин.

Работа системы питания дизельного ДВС

Функции системы питания дизеля следующие:
  • в зависимости от нагрузки на двигатель и режима работы ДВС нагнетать солярку в строго определенном количестве;
  • распылять топливо в заданный промежуток времени с нужным давлением;
  • максимально распылять диз топливо по всей рабочей камере сгорания цилиндра;
  • до того, как топливо поступит в ТНВД и форсунки, топливо проходит фильтрацию.

Устройство системы питания дизеля

Из чего состоит топливная дизельная система:
  1. Топливный бак.
  2. Фильтр грубой очистки топлива (ГОТ).
  3. Фильтр тонкой очистки топлива (ТОТ).
  4. Насос для подкачивания дизтоплива.
  5. Топливный насос высокого давления (ТНВД).
  6. Инжекторные форсунки.
  7. Магистраль высокого давления.
  8. Трубопровод низкого давления.
  9. Фильтр очистки воздуха.

Эти элементы есть во всех модификациях дизельных агрегатов. Некоторые моторы оснащаются доп элементами: электрический насос, фильтры сажевые, глушители и т.д.

Система питания дизельного двигателя состоит из двух основных частей:
  • дизельное устройство для подачи топлива;
  • дизельное устройство для подачи воздуха.

Устройство для подачи топлива может быть в едином корпусе, а может быть раздельным. Современное устройство выполнено в раздельном типе, то есть насос ТНВД и форсунки расположены в разных корпусах. Солярка нагнетается по магистралям низкого, затем высокого давления. Все, что до ТНВД, это трубопроводы низкого давления. После ТНВД начинается сжатие топлива.

Читайте также:
Удельный расход топлива дизельного двигателя – как уменьшить? + видео
Система питания дизельного ДВС оснащается двумя насосами:
  • насос высокого давления;
  • насос для подкачки топлива.

Насос для подкачки начинает качать топливо из бака, прогоняет его через фильтры грубой и тонкой очистки и поставляет его в топливный насос высокого давления.

Насос ТНВД подает топливо под давлением в инжекторные форсунки в порядке, характерном для данного дизельного мотора. В устройстве ТНВД есть много одинаковых секций.

Нераздельная система подачи топлива

Система питания дизельного двигателя нераздельного типа, то есть ТНВД и форсунки расположены в одном корпусе, устанавливается в двухтактные дизельные моторы. Устройство, в котором есть и насос ТНВД и форсунка называется насос-форсункой.

Такие двигатели с нераздельной подачей топлива не распространились массово. Они часто ломаются. Хотя конструкция и проще, отсутствует магистраль высокого давления. Моторы работают с высоким уровнем шума.

Раздельная система подачи топлива

В таких двигателях форсунки устанавливают в головке блока цилиндров. Форсунки должны качественно распылять топливо по рабочим камерам сгорания цилиндров, поэтому частой проблемой плохой работы дизеля является засорение форсунок.

Насос подкачки топлива нагнетает много жидкости в ТНВД, насос высокого давления берет нужный ему объем, а остальное оттекает по дренажным линиям обратно в топливный бак.

Классификация дизельных форсунок по конструкции:
  1. закрытая форсунка, то есть сопло у нее закрывается специальное запорной иглой;
  2. открытая форсунка.

В четырех тактных двигателях устанавливаются форсунки закрытого вида. Внутреннее пространство форсунки сообщается с камерой сгорания только во время подачи топлива.

Главный элемент форсунок — это распылитель. Распылитель может иметь только одно отверстие или несколько. Впрыск топлива через эти отверстия создают факел в цилиндре. От пропускной способности, количества отверстий зависит форма и расположение факела.

Схема питания турбодизеля

Чтобы увеличить мощность дизельного аппарата, устанавливают турбину. Конструкция топливной системы дизельного двигателя не изменяется, если мотор с турбонаддувом. Меняется схема и вариант подачи топлива в мотор от схемы атмосферного двигателя.

Турбированный двигатель получается путем установки турбокомпрессора. В дизельном моторе турбина работает на отработавших газах. Сначала турбокомпрессор сжимает воздух, охлаждает его и подает в рабочую камеру сгорания цилиндров дизельного силового агрегата. Воздух нагнетается под давлением 0,15-0,2 МПа (Мега Паскаль).

Классификация турбонаддува по давлению:
  • до 0,15 Мпа;
  • 0,2 МПа — турбокомпрессор средней мощности;
  • > 0,2 МПа.

Как в бензиновых, так и дизельных двигатель турбина служит для дополнительной подачи воздуха в камеры сгорания. Чем больше воздуха, тем больше и качественнее догорает топливо. Мощность двигателя с турбиной увеличивается на 30%.

Минус турбированных моторов в том, что такие агрегаты работают в более трудных условиях: повышается температура; детали, особенно цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), кривошипно-шатунного механизма (КШМ), газораспределительного механизма (ГРМ) испытывают больше давления и, саму турбину обычно надо менять через 100 000 км пробега.

Видео

В этом видео подробно рассказывается о системе подачи топлива в дизель мотор.

Топливная система дизельных двигателей.

Система питания двигателя КАМАЗ.

Топливная система дизельного двигателя — Устройство и принцип работы

Автомобили, оснащенные дизельными двигателями, наиболее чувствительны к качеству горючего материала. Топливная система дизельного двигателя занимает одно из центральных мест в конструкции силового агрегата. Операции по ремонту и восстановлению работоспособности системы отличаются сложностью и высокой стоимостью. Конструктивно система питания дизеля состоит из двух контуров – низкого и высокого давления. Из первого отсека подготовленная солярка поступает в следующий контур для непосредственного впрыска в камеру сгорания.

Описание устройства топливной системы дизеля

Топливная система дизельного мотора состоит из следующих составных частей:

  1. Топливный бак.
  2. Магистральные топливопроводы.
  3. Насос низкого давления.
  4. Топливный фильтр грубой, а также тонкой очистки.
  5. Насос ТНВД высокого давления.
  6. Распыляющие форсунки-дозаторы.

Как было отмечено выше, система разделена на отдельные контуры, работающие в условиях различного давления. Контур низкого давления состоит из:

  • топливного фильтра;
  • сепаратора;
  • специального приводного механизма;
  • подогревателя;
  • топливного насоса ТННД.

При прохождении топлива через каждый элемент происходят соответствующие преобразования:

  1. Благодаря подогреву, холодная загустевшая солярка обретает текучесть.
  2. При помощи фильтрующего элемента горючее очищается от инородных включений и прочих загрязнений.
  3. Помпа обеспечивает напор топлива, необходимый для подачи во второй отсек повышенного давления.

В конструкцию второго контура входят следующие устройства:

  • насос ТНВД (высокого давления);
  • фильтр тонкой очистки;
  • распыляющие форсунки, обеспечивающие дозированный впрыск топлива;
  • система топливопроводных магистралей.

Разжиженное горючее под давлением в расчетном количестве подается в цилиндры по топливопроводным трубкам.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Чтобы двигатель внутреннего сгорания вырабатывал высокую мощность, заявленную в технических характеристиках, необходимо обеспечить максимально полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах. Основная задача насоса ТНВД – качественная подача дизтоплива в камеры сгорания. Данный прибор обеспечивает следующие условия поступление горючего:

  • в нужный момент;
  • в необходимом количестве;
  • при заданном давлении (не ниже 150 Мпа).

Момент подачи порции солярки и ее объем рассчитываются, в соответствии с частотой вращения коленвала мотора. Данные параметры остаются стабильными, не зависят от условий эксплуатации и степени загруженности силового агрегата.

Устройство топливного насоса высокого давления дизельного двигателя:

  1. Регулятор режимов.
  2. Штуцер дренажный.
  3. Клапаны.
  4. Плунжерная пара с приводным механизмом.
  5. Подкачивающий элемент.
  6. Механизм регулировки угла опережения впрыска.

Благодаря слаженной работе составляющих, входящих в конструкцию насоса ТНВД, обеспечивается работоспособность дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя

Насос ТННД также входит в состав системы питания дизеля. Он устанавливается в непосредственной близости к насосу ТНВД, соединен с ним с помощью патрубков, через которые циркулирует топливо. Дизельное топливо нагнетается из бака при помощи специальной помпы. Топливный ТННД часто называют подкачивающий насос дизельного двигателя, в его состав входят две рабочие шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении. При их вращении создается поток солярки, направленный в сторону ТНВД.

Читайте также:
Как проверить бензонасос – диагностика и устранение проблем + видео

Если замечено, что производительность топливоподкачивающего механизма ТННД снизилась, его рекомендуется демонтировать для дальнейшей очистки и промывки. Более серьезный ремонт состоит в замене элементов, вышедших из строя, на новые детали, входящие в состав специальных ремонтных комплектов.

Особенности топливной системы дизельного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе, отличаются от бензиновых аналогов принципом формирования топливовоздушных смесей. В бензиновом моторе горючая жидкость, обогащенная кислородом, нагнетается в камеру сгорания, а затем воспламеняется при помощи свечи зажигания.

Процесс образования топливной смеси в дизельном силовом агрегате:

  1. Рабочие цилиндры дизельных двигателей наполняются отдельно воздухом и горючим в разное время.
  2. Воздух заходит раньше, происходит его сжатие.
  3. При сжатии температура кислорода резко повышается (до плюс 700 – 800°С).
  4. В момент достижения максимальной температуры в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо, находящееся под воздействием сверхвысокого давления (не меньше 5 бар).
  5. Происходит мгновенное самовоспламенение.

Интересно: В конструкцию топливной системы дизеля входит, так называемая, система предпускового подогрева со специальными свечами накаливания, изготовленными в виде нагревательных элементов. Их задача состоит в обеспечении быстрого обогрева воздушного пространства в камере охлажденного мотора. При включении зажигания свечи накала прогревают воздух в топливной системе дизельного двигателя в течение нескольких мгновений. По мере стабилизации работы непрогретого дизельного двигателя, со свечей автоматически снимается электрическое питание (спустя 15 секунд).

Как работает топливная система дизельного двигателя

Последовательность рабочих процессов системы можно описать следующим алгоритмом:

  • при помощи топливного насоса низкого давления солярка закачивается в систему;
  • после очищения, фильтрации она поступает в полость насоса ТНВД;
  • насос высокого давления нагнетает топливо под напором на распыляющие форсунки;
  • когда в камере сгорания сжатый воздух достигает максимальной температуры, порция горючего под давлением подается внутрь цилиндра в виде распыленных частиц;
  • происходит воспламенение с последующим догоранием топлива.

Наиболее частые неисправности топливной системы дизельного двигателя

Среди самых распространенных поломок в системе питания дизелей чаще всего встречаются следующие:

  1. Затруднения при запуске мотора.
  2. Снижение мощностных показателей.
  3. Увеличение расхода топлива.
  4. Возникновение дыма различных оттенков, выходящего из выхлопной трубы.
  5. Повышенная жесткость работы.
  6. Невозможность разогнаться (при провалах в разгоне рекомендуется увеличить ход педали акселератора).
  7. Неустойчивость оборотов на холостом ходу (плавают).
  8. Двигатель часто глохнет.

Трудный запуск

Чтобы облегчить зимний запуск дизельных двигателей, производители выпускают специальное топливо под названием «арктическое». Однако, причиной трудного включения не всегда является застывшая солярка. При невозможности запустить дизель на холодную, необходимо проверить:

  • качество работы нагнетающих деталей насоса высокого давления;
  • степень износа форсунок;
  • регулировки угла опережения топлива;
  • предпусковые свечи накала;
  • регулятор давления;
  • нарушение герметичности топливопроводов.

Снижение мощности

Мощность дизельного мотора снижается при возникновении неисправностей, засорении топливных фильтров, отверстий распыляющих форсунок. При выходе из строя фильтрующих элементов количество солярки, направляемой в топливный насос, резко снижается, что негативно сказывается на мощностных показателях мотора.

Увеличение потребления дизтоплива

Неверно выставленный угол опережения впрыска является основной причиной большого расхода горючего. На количество потребляемого топлива также оказывает влияние неправильная работа топливного насоса ТНВД. Необходимо отрегулировать уровень давления смеси в момент впрыска. Понижение компрессии в рабочих цилиндрах также может стать причиной повышенного расхода дизельного топлива.

Выхлоп черного цвета

При появлении темного дыма из системы выхлопа рекомендуется проверить качество смесеобразования. Нарушения могут быть вызваны запоздалым впрыском топлива, которое не успевает полностью сгорать и оседает на стенках цилиндров в виде нагара. Слои нагара часто образуются также на клапанах, которые неплотно закрываются.

Появление белого дыма в виде пара не вызывает тревоги, т. к. он быстро улетучивается после прогрева мотора. Особенно часто это можно наблюдать в дизельных машинах, работающих в областях северной широты.

Плавающие обороты коленчатого вала в режиме холостого хода

При данном дефекте нужно:

  • заменить уплотняющие элементы, расположенные под распылителями;
  • подтянуть топливный провод, соединяющий фильтра с ТНВД;
  • проверить состояние опорной пластинки насоса;
  • заменить регулятор оборотов коленвала;
  • проверить работу системы вентиляции, чтобы исключить давление газов.

Двигатель глохнет

Если мотор часто прекращает работу прямо на ходу, потребуется проверить следующие пункты:

  • правильность угла опережения;
  • качество соединений в местах подключения насоса;
  • степень загрязнения фильтров;
  • смещение и перекос элементов насоса высокого давления.

Очистка топливной системы дизельного двигателя

При использовании дизтоплива несоответствующего качества с повышенным содержанием элементов серы, рабочие детали топливной системы покрываются вредными отложениями и теряют работоспособность. В частности, отверстия форсунок забиваются наростами, затвердевшими под воздействием высоких температур. Под воздействием перечисленных факторов происходит: снижение пропускной способности распылителей, изменяется направление факела распыла и пр. Перед автовладельцем возникает закономерная проблема, как прокачать топливную систему дизельного двигателя.

Лучше всего доверить мероприятия по очищению системы профессионалам. При наличии специального оборудования форсунки демонтируются и проверяются на диагностических стендах. Однако, такой метод отличается высокой трудоемкостью с серьезными материальными затратами.

Опытные водители производят промывку топливной системы дизельного двигателя своими руками в условиях гаража. При этом они используют упрощенную методику – добавление специальной жидкости в топливный бак. Данную процедуру рекомендуется проводить через каждые 3 – 5 000 километров.

Наибольшей популярностью среди автовладельцев пользуются очистительные препараты для дизельных форсунок:

  1. Лавр.
  2. Liqui moly.
  3. Хай-Гир.

Выбирая лучший очиститель для топливной системы своего автомобиля, необходимо изучить особенности каждого препарата, ознакомиться с отзывами потребителей. Благодаря своевременному обслуживанию дизельного двигателя, существенно увеличивается эксплуатационный срок, а также улучшаются технические характеристики вашего транспортного средства.

Читайте также:
Термостат ВАЗ 2110 – как произвести замену старого на новый + Видео

Устройство топливной системы дизельного двигателя

Дизельные двигатели изначально имели ярко выраженное «тракторное происхождение», и до сих пор поэтому ассоциируются у многих с шумностью, «львиным рычанием», повышенными показателями вибрации и детонации. Но это явно устаревшее представление. Современные дизели, благодаря применению новых автоматических систем управления и подкорректированным принципам работы топливной системы, в значительной степени избавились от пресловутых дрожи и звука. Сохранив при этом свои лучшие качества – мощную тягу и экономичность. Как эволюционировала, вместе с дизельным мотором, его топливная система, и что она из себя представляет на данный момент, рассмотрим в этой статье.

О конструктивных особенностях дизелей, в сравнении с бензомоторами

И дизель, и бензиновый мотор являются двигателями внутреннего сгорания. В глобальном смысле, по своей конструкции дизель не отличается от бензомотора: и там, и здесь – цилиндры, поршни и шатуны в них. Однако в дизелях степень сжатия гораздо выше (19-24 единицы, а у бензинового – 9-11). Потому и все детали, и клапаны в значительной степени усилены (чтобы противостоять намного более высоким нагрузкам). Потому и вес, и габариты дизельного мотора гораздо более внушительны, чем бензинового.

Главное же различие состоит в способах формирования топливно/воздушной смеси, её воспламенения и сгорания. В бензиновых моторах смесь топлива с воздухом формируется во впускной системе, а воспламеняется она от искры свечи зажигания. В дизельных же моторах горючее и воздух подаются в рабочие полости цилиндров по отдельности. Сначала воздух. Он накаляется до семи-восьми сотен градусов и сжимается. Когда затем в камеру сгорания под большим давлением впрыскивается топливо, то оно самовоспламеняется, практически мгновенно.

Таким образом, искры никакой не требуется. А свечи накаливания, которые установлены в цилиндрической головке представляют собой нагревательные элементы, типа паяльника, и предназначены они для быстрого обогрева воздуха в камере сгорания, покуда мотор ещё не прогрелся. Это называется системой предпускового подогрева.

Когда включается зажигание, свечи накаливания за несколько мгновений разогреваются до 800-900 градусов, прогревая воздух и обеспечивая процесс самовоспламенения. Сигналы о работе данной системы подаёт водителю контрольная лампа. Электропитание снимается со свечей в автоматическом режиме, спустя 15-20 секунд после запуска непрогретого двигателя, когда его устойчивая и стабильная работа уже вполне обеспечена. Решающая же роль в обеспечении подобных показателей работы мотора принадлежит его топливной системе, об устройстве которой и пойдёт речь.

Принцип и общая схема работы топливной системы

Последовательность работы топливной системы дизельного двигателя следующая. Солярка закачивается из топливного бака при помощи топливоподкачивающего насоса (шестерёнчатого, либо помпового типа), а после фильтрации она подаётся топливным насосом высокого давления (ТНВД) на форсунки. Топливо после закачки из бака проходит сначала через фильтр грубой очистки, избавляясь от крупных включений. Далее, уже непосредственно перед топливным насосом высокого давления – сквозь фильтр тонкой очистки. В связке с ТНВД работают форсунки, через которые солярка в распылённом состоянии и впрыскивается в цилиндры.

Схему топливной системы дизельного двигателя двигателя можно не условно, а вполне чётко разделить на два отсека: высокого давления и низкого. На участке низкого давления осуществляется предварительная подготовка, фильтрация топливной смеси, перед его отправкой в отдел высокого давления. Отсек высокого давления, в свою очередь, дорабатывает смесь до конца и переводит её в рабочую камеру.

Основная функция топливной системы, описание её работы

Предназначение топливной системы дизельного двигателя состоит в том, чтобы подавать в цилиндры чётко отмеренный объём дизтоплива, в конкретный момент времени и под определённым давлением. Поэтому, из-за необходимости обеспечения постоянно высокого давления, а также за счёт высоких требований к точности работы, топливная система дизельного двигателя будет посложнее в конструкции, чем у бензинового, и достаточно дорого стоит.

Теперь попробуем представить себе бесперебойную работу топливной системы в поэтапном режиме, а для этого разберём по порядку отдельные её составные части. Итак, топливный бак служит для размещения солярки и обеспечения бесперебойной её подачи в систему. Эту функцию выполняют трубопроводы. Вначале топливоподкачивающий насос высасывает из бака горючее и через фильтры подаёт его в распределительную магистраль низкого давления. При этом в системе поддерживается стабильное давление в три атмосферы. Топливо дважды проходит фильтрацию, проходя через фильтры грубой и тонкой очистки.

В задачу топливных фильтров входит контроль за чистотой горючего и избавлением его от возможных посторонних примесей – от частичек грязи, воды, песчинок. Прошли те времена, когда дизели были весьма непритязательными к качеству топлива. Современные дизельные моторы требуют очень чистой солярки для сохранения достойных показателей своей работы. Чистота горючего сейчас – одно из основных и непременных условий эффективной работы двигателя. Топливо подаётся только в том случае, если в системе нет воздуха.

После фильтрации солярка попадает в магистраль высокого давления. Эта часть топливной системы обеспечивает подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определённые моменты. Топливный насос высокого давления, в соответствии с порядком работы цилиндров, по топливопроводам высокого давления подаёт солярку к форсункам.

Форсунки, размещённые в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют горючее в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачиваюший насос постоянно подаёт топливному насосу высокого давления топлива «с запасом», то есть несколько больше, чем нужно, то его избыток, а с ним – и попавший в систему воздух, по специальным дренажным трубопроводам, отводится обратно в бак.

Для обеспечения синхронного впрыска горючего устроена специальная топливная рамка, к которой и подсоединяются форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо, сразу же в момент его подачи.

Читайте также:
Как снять фары с Порше Кайен + фото и видео

Да, нажимая на педаль, водитель или механизатор уже не увеличивает этим непосредственную подачу топлива, как это было в карбюраторных движках прошлых лет. А только изменяет тем самым программы работы регуляторов, которые уже сами варьируют объём единовременной подачи горючего, по строго определённым зависимостям от числа оборотов, давления наддува, от положения рычага регулятора и т.п.

Главные составные части топливной системы дизельного двигателя

Итак, помимо топливного бака и магистральных топливопроводов, с которыми всё более или менее ясно, основными составными частями топливной системы дизельного мотора являются: топливоподкачивающий насос, фильтры грубой и тонкой очистки горючего, топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки.

Топливоподкачивающий насос

Устройство подкачивающего насоса дизельного топлива довольно несложное. Оно представляет собою две находящиеся в постоянном зацеплении шестерни. Когда происходит процесс вращения, зубья этих шестерней выполняют функцию лопастей, создавая и поддерживая ток горючего по направлению к ТНВД. Главным же действующим элементом подкачивающего насоса, который и непосредственно нагнетает топливо, является поршень. Как уже было отмечено, производительность топливоподкачивающего насоса устроена превышающей производительность насоса высокого давления, поэтому и оборудованы специальные топливопроводы для слива излишков обратно в топливный бак.

Топливный насос высокого давления

ТНВД предназначается для подачи топлива к форсункам под давлением, в соответствии со строго определенной программой, в зависимости от заданных режимов работы двигателя и от управляющих действий водителя. По своей сути, современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления работой двигателя и, в то же время, главного исполнительного механизма, реагирующего на команды шофера.

Далее: по всей длине насоса, во внутренней его полости, расположен вращающийся вал, снабжённый специальными кулачками. Этот вал ТНВД получает энергию вращения от распределительного вала двигателя. Его кулачки при движении воздействуют на толкатели, которые, в свою очередь, и стимулируют нагнетающую работу поршня-плунжера. При своём продвижении вверх этот плунжер создаёт высокое давление топлива внутри цилиндра. Сила этого давления и выталкивает горючее, которое направляется по топливной магистрали к форсункам.

Внутри корпуса, или гильзы, топливного насоса высокого давления расположен плунжер, иначе – специальный поршень, обладающий диаметром, значительно меньшим, чем его длина. Это называется плунжерной парой. Её детали притёрты друг к другу таким образом, что зазор не превышает 4-х мкм.

Поскольку работа дизеля в разных режимах и на разных оборотах требует, соответственно, и разного количества горючего, устройство плунжера было немного изменено: по его поверхности «пустили» специальную спиральную выточку, позволяющую менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.

Это сделано было для того, чтобы плунжер мог не только нагнетать топливо под давлением по направлению к форсункам, но и регулировать количество, объём этой подачи. Для этого служит подвижная часть плунжера, которая, в зависимости от изменения параметров, может открывать или закрывать канавки внутри него. Данная подвижная часть соединена с педалью «газа» в кабине механизатора.

В зависимости от того, каков угол поворота плунжера, устанавливается и соответствующая степень открытия каналов прохождения топлива, и его непосредственное количество, подаваемое на форсунки.

Форсунки

Другой важнейший элемент топливной системы дизельного двигателя – это форсунки, на каждом из его цилиндров. Они, совместно с ТНВД, обеспечивают подачу строго дозированного количества топлива в камеры сгорания. Регулировки давления открытия форсунки формируют рабочее давление в топливной системе, а типы распылителей определяют форму факела топлива, которая имеет важное значение для активизации процессов самовоспламенения и сгорания. В современных дизельных моторах обычно применяются форсунки двух типов: со шрифтовым, или с многодырчатым распределителем.

Форсункам на двигателе приходится работать в очень тяжёлых условиях: игла распылителя совершает возвратно/поступательные движения с частотою в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель всё время непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из специальных, высоко-жаропрочных сплавов, делается с особой точностью и является прецизионным элементом.

Распределитель форсунок выполняет функцию равномерного поступления топлива в камеры сгорания и наиболее эффективное его воспламенение. Чем более мелко распыляется топливная смесь, тем устойчивее, в целом, получается работа силового агрегата. Не менее важный фактор – это равномерность распыления горючего, во всех возможных направлениях. Современные форсунки производятся с многочисленными мельчайшими отверстиями, как раз для того, чтобы распыление топливной смеси происходило во всех направлениях, и в равномерном режиме.

Кроме того, работа форсунок поддерживает следующие процессы, с которыми напрямую связана эффективная работа двигателя:

  • Обеспечение высокого давления и температуры в камерах сгорания;
  • Смешивание солярки с воздухом в оптимальном объёме;
  • Соответствие угла опережения впрыска частоте вращения коленчатого вала мотора.

Форсунки бывают с механическим, либо с электромагнитным управлением. В обычных форсунках открытие отверстия распылителя связано с тем давлением, которое имеется на тот момент в топливной магистрали. Отверстие форсунки перекрывается иглой, соединённой со специальным поршнем вверху форсунки. Пока давления нет, игла перекрывает выход топлива через отверстие распылителя. Когда происходит поступление топлива под давлением, поршень перемещается вверх и тянет за собою иглу. Отверстие раскрывается, и распыление начинается.

На эти электромагнитные элементы форсунок поступают сигналы от электронного бока управления (ЭБУ), который, в соответствии с информацией от целого ряда датчиков, подаёт ту или иную команду на установку нужной степени распыления.

Несколько слов о системе «КоммонРэйл»

Говоря о топливной системе современных дизельных двигателей, нельзя не упомянуть такую её модификацию, как «Аккумуляторная топливная система CommonRail» («Общая рамка», или «Общая магистраль» в переводе с английского). Она проявляет очень хорошие показатели экономичности и эффективности, и вполне заслуженно завоёвывает всё большую популярность. В первую очередь – на дизельных двигателях коммерческого автотранспорта, разумеется.

В ней также используется ТНВД, подающий горючее в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Электронный блок управления регулирует производительность насоса, для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

Читайте также:
Замена амортизаторов своими руками или восстановление?

В «КоммонРэйл» управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают выверенные дозы дизельного топлива под высоким давлением в рабочие полости цилиндров.

Компьютерная система управления подачей горючего позволяет впрыскивать его в камеры сгорания цилиндров максимально точно дозированными дозами. Сначала впрыскивается микроскопическая, всего лишь в районе миллиграмма, порция, которая своим сгоранием накаляет температуру в камере, а за ней следует основной «заряд». Как результат – дизельные двигатели, оснащённые системой «КоммонРэйл», показывают лучшую экономичность (до 20 процентов). Доля новых дизельных двигателей, оснащённых системой «CommonRail», год от года неуклонно растёт.

Заключение

В целом, именно усовершенствованиям, которым подверглась топливная система дизельных двигателей в наше время, значительно укрепили позиции дизельных двигателей на рынке и в экономике. Дизели стали более экономичными и менее шумными, чем были прежде, а потому завоёвывают всё больше сегментов своего непосредственного применения на рынке.

Устройство и виды топливных систем бензиновых и дизельных двигателей

Топливная система – важнейшая часть автомобиля, которая служит для подачи топлива из бака в камеру сгорания двигателя. Она состоит из множества элементов, предназначенных для транспортировки, фильтрации, учета, подготовки и отвода топлива. В статье подробнее рассмотрим топливные системы бензиновых и дизельных двигателей, а также узнаем, что такое линия возврата топлива (“обратка”) и зачем она нужна.

  1. Состав и функции системы подачи топлива
  2. Виды питания бензиновых двигателей
  3. Карбюраторные
  4. Инжекторные
  5. Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя
  6. Common rail
  7. Разделенная и насос-форсунка
  8. Линия возврата топлива (“обратка”)
  9. Полезное видео

Состав и функции системы подачи топлива

Главная функция любой топливной системы – это подача необходимого количества топлива из бака в камеру сгорания в определенный момент времени. Функционально она разделяется на две основных системы:

  • транспортировка топлива, его фильтрация и создание давления в системе – выполняется механическими и гидравлическими устройствами;
  • расчет количества и момента впрыска топлива, а также распределение его по цилиндрам – осуществляется электронными устройствами.

Топливная система автомобиля

В состав топливной системы входят следующие элементы:

  • Бак – герметичная емкость для хранения топлива.
  • Трубопроводы (прямой и обратный) – трубки и гибкие шланги, по которым осуществляется транспортировка топлива.
  • Фильтры (грубой и тонкой очистки) – выполняют очистку от механических загрязнений.
  • Регулятор давления – необходим для обеспечения заданного уровня давления.
  • Насос – как правило, погружной, приводимый в движение электродвигателем.
  • ТНВД – для систем непосредственного впрыска (дизельных двигателей).
  • Топливные форсунки.

Виды питания бензиновых двигателей

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают топливные системы:

  • карбюраторные;
  • инжекторные.

Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторные

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

  1. Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива.
  2. Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию.
  3. В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом.
  4. Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает.

Инжекторные

Топливная система инжекторного двигателя отличается тем, что имеет систему впрыска, принудительно нагнетающую топливо в камеру сгорания. Какое давление в топливной системе инжекторного двигателя создает насос зависит от типа впрыска:

  • С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
  • С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не используется из-за низкой экономичности.
  • Непосредственный впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет выполнять прямой впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составит около 155 бар.

Схема работы топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

  1. Насос через фильтры подает бензин в топливную рампу.
  2. Регулятор на рампе обеспечивает заданный уровень давления топлива.
  3. Форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры.
  4. В момент подачи бензина в цилиндры подается и воздух, образуется топливовоздушная смесь.

Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя

Системы подачи дизельного топлива имеют свои особенности. Различают три типа конструкций:

  • Сommon rail (или аккумуляторная);
  • С насос-форсунками;
  • Разделенные.

Common rail

Наиболее популярная топливная система для дизелей – аккумуляторная (или common rail). Она соответствует более высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается благодаря независимости процессов впрыскивания дизеля от режимов работы двигателя.

Конструктивно система питания дизеля common rail имеет два основных контура:

  1. Участок низкого давления – состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра.
  2. Участок высокого давления – состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), трубопровода, рампы (аккумулятора) и форсунок.

Принцип работы топливной системы дизеля представляет собой следующую последовательность:

  1. Насос низкого давления нагнетает дизель из топливного бака в трубопровод.
  2. Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки дизель подается в насос высокого давления.
  3. ТНВД подает топливо в форсунки, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры.
  4. Одновременно с впрыском топлива происходит подача воздуха.

Разделенная и насос-форсунка

Разделенная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, ТНВД и форсунок. При этом насос и форсунки соединены длинными трубопроводами, рассчитанными на высокое давление. Разделенная схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, поскольку отличается низкой стоимостью и простотой конструкции.

В свою очередь, насос-форсунка – устройство, одновременно создающее нужный уровень давления и производящие впрыск топлива. Она располагается в головке блока цилиндров и приводится в действие кулачковым механизмом. Прямая и обратная магистрали при этом реализованы как каналы, находящиеся непосредственно в головке блока.

Рабочее давление при такой схеме составляет до 2 200 бар.

Этот способ имеет важный недостаток – он характеризуется зависимостью давления от режима работы двигателя.

Читайте также:
Замена и ремонт форсунок ВАЗ 2114-2115 своими руками: как снять, признаки неисправности и почему не работают +видео

Линия возврата топлива (“обратка”)

Как правило, топливный насос имеет постоянную производительность, то есть закачивает топливо из бака в рампу под постоянным давлением. Двигатель же работает на разных режимах, потребляя разное количество топлива, в зависимости от его нагрузки. Таким образом, возникает необходимость контролировать давление и количество топлива в топливной рампе.

Этим занимается регулятор давления топлива, который сливает излишки топлива обратно в бак через линию возврата топлива, так называемую “обратку”. В настоящий момент существует два вида топливных систем, отличающихся наличием или отсутствием линии возврата топлива (обратной магистрали).

  1. Система подачи топлива с линией возврата. Топливо, которое не было впрыснуто форсункой, является избыточным и оно возвращается обратно в бак через регулятор, который расположен на топливной рампе, и линию возврата. Таким образом в топливном коллекторе поддерживается постоянное давление.
  2. Топливная система без линии возврата. Регулятор давления топлива в таких системах обычно устанавливается в модуле погружного топливного насоса. Избыточное топливо, подаваемое насосом, возвращается обратно в бак через короткую линию возврата. При этом в топливную рампу подается только то количество топлива, которое впрыскивается форсунками. Данная система имеет следующие преимущества – меньшая стоимость и меньший подогрев топлива в баке.

Полезное видео

Ознакомьтесь с дополнительной информацией о системе питания инжекторного двигателя на видео ниже:

Как правило, основные элементы топливной системы одинаковы для большинства моделей автомобилей, находящихся в одной категории. С другой стороны, практические характеристики могут изменяться, в зависимости от технических особенностей конкретного двигателя.

📝 Первые признаки неисправности топливной системы дизеля ————————————————————

Исправная и отрегулированная аппаратура обеспечивает подачу мелкораспыленного топлива в одинаковых порциях и в определенное время в камеры сгорания всех цилиндров. Топливо должно поступать в таком количестве, которое необходимо для получения нужной мощности двигателя на заданных числах оборотов коленчатого вала. Несоблюдение этих требований приводит к перерасходу топлива, снижению мощности и срока службы дизеля.

При эксплуатации дизельного двигателя в системе питания могут возникнуть неисправности, основными признаками которых являются:

1. Увеличился расход топлива.
2. Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу.
3. Двигатель не набирает обороты.
4. В холодное время затруднен запуск двигателя.
5. Машина начала дымить (черный, синий, бело-серый дым из выхлопной трубы).
6. Потеря мощности двигателя.
7. При нагрузке на двигатель слышен характерный звук (треск).

Неисправности в системе питания возникают из-за отказов и повреждений приборов и топливопроводов в магистралях низкого и высокого давления. К основным неисправностям в магистрали низкого давления относятся нарушения герметичности или засорение топливопроводов и фильтров, а также нарушение работы насоса низкого давления, что приводит к недостаточной подаче топлива к насосу высокого давления.

Неисправности в магистрали высокого давления сводятся к нарушениям нормальной работы насоса высокого давления и форсунок. Они вызывают чаще всего затрудненный пуск двигателя, перебои и неравномерность в работе цилиндров, потерю мощности двигателя, повышенную дымность отработавших газов, отказы в регулировании частоты вращения коленчатого вала.

Нарушение герметичности магистрали низкого давления возникает, как правило, из-за неплотности в соединениях. Если такие неплотности возникнут в магистрали между топливным баком и насосом низкого давления, то подача топлива резко уменьшается, двигатель работает неустойчиво на малой частоте вращения коленчатого вала и останавливается при увеличении нагрузки.

При сборке магистрали добиваются полной герметичности, особенно у соединений с топливным баком, фильтром грубой очистки и насосом низкого давления.

Засорение топливопроводов и фильтров в магистрали низкого давления. О степени засорения судят по снижению давления топлива в магистрали на входе в насос высокого давления. Определяют величину давления по контрольному манометру, который подсоединяют к отверстию под пробку для выпуска воздуха на фильтре тонкой очистки. Если давление ниже допустимого предела при герметичных соединениях, то заменяют фильтрующие элементы и проверяют работу подкачивающего насоса низкого давления.

Неисправности насоса низкого давления вызывают падение его производительности и сказываются на пуске и работе двигателя. Прежде всего затрудняется пуск двигателя, так как на малой частоте вращения коленчатого вала насос будет подавать меньше топлива и при более низком давлении. В случае возрастания нагрузки и при малой подаче топлива насосом наблюдаются перебои в работе двигателя и он не сможет воспринимать нагрузку.

Основными причинами неисправностей и нарушений в работе насосов низкого давления являются: попадание под клапаны соринок и грязи, поломки или потеря упругости пружин, зависание поршня, износ стержня толкателя. При повышенном износе основных рабочих поверхностей насоса (поршня и цилиндра) снижается его производительность и падает давление в магистрали. Снижение производительности может произойти также при уменьшении упругости рабочей пружины.

Неисправности насоса высокого давления и форсунок при эксплуатации можно обнаружить лишь частично, большинство их определяют только при проверке с помощью специального оборудования. Ниже приведены основные признаки и характер неисправности насосов высокого давления и форсунок.

Затрудненный пуск двигателя происходит вследствие износа плунжеров, гильз и нагнетательных секций насоса, поломки пружин плунжеров, нагнетательных клапанов, понижения давления впрыска форсунками в результате потери упругости пружин штоков, разработки сопловых отверстий форсунок и нарушения оптимальной регулировки насоса.

Повышенная дымность отработавших газов наблюдается при излишней подаче топлива секциями насоса высокого давления, нарушении угла опережения впрыска, снижении давления открытия форсунок, заедании иглы и увеличении отверстий распылителя форсунок. При этих неисправностях отработавшие газы имеют черный цвет.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: