1 ≫
-
Под системой питания понимают группу приборов и устройств, которые обеспечивают двигатель чистыми топливом и воздухом и участвуют в приготовлении топливовоздушной смеси. У двигателей, устанавливаемых на различные тракторы, количество этих приборов и их устройство может быть различным.
Устройство и действие системы питания дизелей. Наиболее полная схема системы питания дизеля представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема системы питания дизелей:
1 — топливный насос высокого давления; 2 — фильтр тонкой очистки; 3 — воздухоочиститель; 4 — индикатор засоренности; 5 — бачок; 6 — подогреватель; 7 — заслонка; 8 — турбокомпрессор; 9 — глушитель-искрогаситель; 10 — указатель уровня топлива; 11 — топливный бак; 12 — фильтр отстойник; 13 — топливный насос низкого давления — подкачивающая помпа; 14 — регулятор; 15 — форсунка; 16, 17 — сливные трубки.
Топливо заливается в бак 11. Уровень топлива, находящегося в баке, можно контролировать по указателю 10. Топливо из бака по трубке направляется в фильтр-отстойник 12, где очищается от грубых механических примесей и воды, и поступает к подкачивающему насосу 13. Подкачивающий насос захватывает топливо и под небольшим давлением проталкивает через фильтр тонкой очистки 2, а затем подает уже полностью очищенное — в топливный насос 1 высокого давления. Из насоса 1 топливо в нужный момент и в необходимом количестве под высоким давлением направляется к форсунке 15, которая впрыскивает его в мелкораспыленном виде в камеру сгорания дизеля. Топливо, просочившееся через зазоры между деталями форсунок, от одной из них направляется по трубке 16 в турбокомпрессор для смазки клапанов механизма газораспределения, а от остальных — по трубке 17 сливается в топливный бак 11. Воздух, подаваемый в цилиндры двигателя, очищается от механических примесей в воздухоочистителе 3, а затем прямо или через турбокомпрессор 8 (в зависимости от конструкции дизеля) направляется в цилиндры, где и происходит смесеобразование. Состояние воздухоочистителя у некоторых тракторов можно контролировать при помощи встроенного индикатора засоренности 4. Необходимая частота вращения коленчатого вала при изменяющейся нагрузке на двигатель автоматически поддерживается регулятором 14. Для быстрой остановки двигателя при аварийной ситуации служит заслонка 7, а для облегчения пуска дизеля в холодную погоду на некоторых из них ставят электрофакельный подогреватель 6, получающий топливо из бачка 5. Отработавшие газы из цилиндров выходят в атмосферу через глушитель 9.
Устройство и действие системы питания карбюраторного двигателя существенно отличаются от системы питания дизелей большей простотой.
Рис. 2. Система питания карбюраторного двигателя:
1 — глушитель; 2 — топливный бак; 3 — фильтр-отстойник; 4 — трубка; 5 — воздухоочиститель; 6 — карбюратор; 7 — регулятор.
Топливо из бака 2 (рис. 2) самотеком поступает в фильтр-отстойник 3, где очищается от механических примесей и воды. В тех случаях, когда топливный бак расположен ниже карбюратора, в системе применяется насос низкого давления, подающий топливо под давлением. Очищенное топливо по трубке 4 поступает в карбюратор 6, где распиливается и перемешивается с воздухом, очищенным от пыли в воздухоочистителе 5 в нужной пропорции. Заданная частота вращения коленчатого вала во время работы двигателя автоматически поддерживается регулятором 7. Отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу через глушитель 1. [Семенов В. M., Власенко В. Н. Трактор. 1989 г.]
Материалы: http://texnika.megapetroleum.ru/sxemy-sistem-pitaniya-dvigatelej-vnutrennego-sgoraniya/
2 ≫
-
Системы и механизмы двигателя I: Система питания двигателя
Основными функциями системы питания являются: хранение запаса топлива; приготовление горючей смеси (дозирование топлива и воздуха, их смешение); подача в цилиндр компонентов горючей смеси в определенный момент рабочего цикла; регулирование состава и количества горючей смеси.
Система питания должна обеспечивать получение на всех режимах работы двигателя требуемых мощностных и экономических показателей при допустимой токсичности отработавших газов. Обычно это достигается при совместной работе систем питания, впуска, наддува и регулирования.
Приготовление топливовоздушной смеси, состоящей из бензина и воздуха возможно с помощью системы впрыскивания бензина во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр, или же с помощью карбюраторной системы.
Системы впрыскивания бензина. Основные достоинства систем впрыскивания бензина:
возможность точного дозирования топлива на всех эксплуатационных режимах работы двигателя;
раздельное дозирование воздуха и топлива позволяет изменять качество топливовоздушной смеси при одной и той же подаче воздуха;
хорошая приспособленность к включению в систему управления двигателем;
повышение мощностных, экономических и экологических показателей двигателя.
Классифицировать системы впрыскивания бензина можно следующим образом:
впрыскивание бензина во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр;
при распределенном впрыскивании форсунки впрыскивают бензин в зону впускных клапанов каждого цилиндра, а при центральном работает одна форсунка, установленная на участке до разветвления впускного трубопровода по цилиндрам двигателя;
при фазированном впрыскивании каждая форсунка впрыскивает топливо в строго определенный момент времени, согласованный с открытием впускных клапанов цилиндра. При нефазированном впрыскивании подача топлива в зону впускных клапанов осуществляется синхронно всеми форсунками. Системы впрыскивания по сравнению с карбюраторной дороже и сложнее при производстве и в эксплуатации. Однако в настоящее время только они используются на современных двигателях с искровым зажиганием.
Система распределенного впрыскивания обеспечивает подачу топлива с помощью электромагнитных форсунок в зону впускных клапанов.
Схема системы распределенного впрыскивания топлива
1 — топливный бак; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — электронный блок управления;
5 — датчик положения дроссельной заслонки; 6 — измеритель расхода воздуха;
7 — замок зажигания; 8 — аккумуляторная батарея, 9 — регулятор дополнитель-
ной подачи воздуха; 10 — впускной трубопровод; 11 — регулятор давления топ-
лива, 12 — топливная магистраль; 13 — датчик частоты вращения коленчатого
вала, 14— датчик температуры; 75 — электромагнитная форсунка; 16— кисло-
Электромагнитная форсунка предназначена для впрыскивания топлива.
1 — наконечник; 2 — клапан; 3 — седло; 4 — пружина; 5 — электромагнит;
Основные преимущества распределенного впрыскивания бензина:
лучшая экономичность и несколько большая мощность за счет повышения качества смесеобразования, наполнения и управления процессами рабочего цикла в зависимости от режима работы двигателя;
лучший разгон автомобиля благодаря сокращению пути бензина от форсунки до цилиндра;
лучшее наполнение цилиндров из-за меньшего гидравлического сопротивления впускного тракта без карбюратора, нецелесообразности подогрева впускного трубопровода и возможности применения динамического наддува;
степень сжатия можно повысить на 0,5. 1,5 единицы из-за отсутствия подогрева впускного трубопровода;
большие возможности применения наддува.
Система центрального впрыскивания обеспечивает подачу топлива одной форсункой 2 во впускной трубопровод.
Схема системы центрального впрыскивания топлива
1 — измеритель расхода воздуха; 2 — форсунка; 3 — регулятор давления топлива;
Достоинствами системы центрального впрыскивания являются простота, надежность и дешевизна. Поэтому она находит применение на более дешевых автомобилях, грузовиках и микроавтобусах.
Недостатки системы центрального впрыскивания (в сравнении с распределенным впрыскиванием):
низкие показатели, что связано с образованием пленки топлива на стенках впускного трубопровода и возникающей при этом неравномерностью составов смеси по цилиндрам;
на режимах разгона работа двигателя ухудшается из-за большого расстояния между форсункой и впускными клапанами;
значительное гидравлическое сопротивление впускной системы из-за размещения в ней форсунки больших габаритных размеров затрудняет организацию динамического наддува.
Система питания с карбюратором.
Схема системы питания карбюраторного двигателя
Карбюратор является центральным элементом системы, обеспечивающим получение необходимых экономических и мощностных показателей на всех режимах работы двигателя при допустимой токсичности отработавших газов. К нему предъявляются следующие требования:
точное дозирование подачи топлива во впускной тракт двигателя; смешение топлива с воздухом (в начальной стадии) в целях образования горючей смеси нужного состава;
изменение количества горючей смеси в соответствии с режимом работы двигателя.
а — изменение давления в диффузоре и смесительной камере; б — схема карбю-
Главная дозирующая система корректирует состав смеси, изменяя разрежение у топливного жиклера.
Схема главной дозирующей системы карбюратора (а) и ее характеристика (б)
8 и 9— каналы; 7 — топливный жиклер холостого хода; 10— воздушный жиклер
холостого хода; 11— предохранительный клапан; 12 — патрубок, 13 — воздуш-
ная заслонка; 14 — воздушный жиклер главной дозирующей системы; 15— эмуль-
сионная трубка, 16 — главный топливный жиклер
Экономайзер принудительного холостого хода отключает подачу топлива через систему холостого хода при торможении автомобиля двигателем, когда дроссельная заслонка закрыта, а повышенная частота вращения двигателя обеспечивается за счет энергии трансмиссии автомобиля. Если не отключать подачу топлива, то на этом режиме выделяется большое количество токсичных веществ и возрастает расход масла.
Для устранения данного явления применяется электромагнитный клапан, который перекрывает подачу эмульсии к выходным отверстиям системы холостого хода.
Ускорительный насос начинает работать, когда дроссельная заслонка открывается резко и возможно временное обеднение смеси. Причинами этого являются: большая разница плотности воздуха и горючего (расход воздуха увеличивается значительно быстрее, чем истечение топлива); повышение давления во впускном трубопроводе ухудшает условия распыливания топлива и часть его выпадает в пленку; снижение температуры уменьшает испарение топлива. Все это может вызвать пропуски воспламенения в отдельных циклах, резкое снижение мощностных и экономических показателей. Двигатель будет работать с замедленным повышением нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Во избежание обеднения смеси ускорительный насос подает дополнительное количество топлива.
Схема питания сжиженным газом
1и 2 — регулировочные винты; 3 и 5 — газопроводы; 4 — клапан второй ступени
Особенности рабочих процессов топливных систем дизелей. Топливные системы дизелей подразделяют на системы непосредственного впрыскивания и аккумуляторные. Они могут иметь как традиционные механические устройства управления, так и электрические с электронным управлением.
К топливным системам непосредственного впрыскивания относятся:
системы разделенного типа, у которых секции топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунки выполнены отдельно и соединены топливопроводом высокого давления. Такие системы получили наибольшее распространение;
системы с насос-форсунками, у которых секция насоса и форсунка выполнены в одном узле, а топливопровод высокого давления отсутствует.
Схема топливной системы разделенного типа:
1— кран; 2 — приемный фильтр; 3 — сливной кран; 4 — заливная горловина;
5— фильтр заливной горловины; 6 — форсунка; 7 — топливопровод высокого
давления; 8 — топливный насос высокого давления; 9 — фильтр тонкой очистки
топлива; 10 — фильтр грубой очистки топлива; 11 — трубка отвода топлива к
фильтру грубой очистки; 12 — топливоподкачивающий насос; 13 — трубка отво-
да топлива к топливоподкачивающему насосу; 14 — топливный бак; 15 — трубка
отвода топлива в бак
Важнейшей функцией топливной системы разделенного типа является дозирование топлива, подаваемого в цилиндры
Схема работы секции топливного насоса высокого давления:
а — вытеснение; б — впрыск (активный ход); в — отсечка; г — наполнение; 1—
впускное окно; 2 — втулка; 3 — плунжер; 4 — штуцер; 5 — нагнетательный
клапан; 6 — отверстие; 7— отсечное окно; 8— отсечная кромка
по количеству плунжеров — многоплунжерные (на каждый цилиндр приходится один плунжер) и распределительного типа (секция подает топливо в несколько цилиндров);
по способу привода плунжера — с жестким (механическим) и с гибким (гидравлическим, газовым или пружинным) приводом;
по методам дозирования топлива — с регулированием цикловой подачи отсечкой и дросселированием на впуске (изменением наполнения топливом надплунжерного объема с помощью дросселирующего устройства в канале, подводящем топливо к впускному окну; применяется в распределительных насосах).
Распределительные ТНВД подразделяют на плунжерные и роторные. По типу привода плунжеров они бывают: с внешним цилиндрическим кулачковым профилем, торцовым кулачковым профилем (используют в плунжерных насосах) и внутренним цилиндрическим профилем (применяют в роторных насосах).
ТНВД аккумуляторных топливных систем бывают двух видов: с аккумулятором большой емкости и постоянным давлением, в который топливо нагнетается под давлением одним или несколькими плунжерами и из него поступает к управляемым форсункам; с аккумулятором малой емкости, в который топливо поступает в начале нагнетательного хода плунжера, а затем, после создания в аккумуляторе большого давления, подается к форсункам.
В аккумуляторных системах питания используют электронное регулирование. В настоящее время эти системы находят все более широкое применение.
Многоплунжерные топливные насосы с механическим приводом и регулированием отсечкой наиболее распространены в автотракторных дизелях.
Многоплунжерный топливный насос высокого давления:
1 — пружина, 2 — рейка, 3 — поворотная втулка, 4 — втулка плунжера; 5 — нагнетательный клапан; 6 — штуцер; 7 — плунжер; 8 — толкатель; 9 — кулачок
Топливные насосы распределительного типа имеют наилучшие показатели по габаритам и массе и являются основным типом насосов в дизелях легковых автомобилей и на тракторах малой мощности.
Одноплунжерные насосы с торцовым кулачковым профилем получили наибольшее распространение.
Распределительный одноплунжерный насос
1— приводной вал; 2 — рычаг регулятора; 3 — плунжер, 4 — дозатор; 5 — пружина; 6 — кулачковая шайба, 7 — ролик; 8 — насос
Схема работы распределительного одноплунжерного насоса:
а — наполнение; б —активный ход; в — отсечка; 1 — дозатор, 2 — корпус, 3 —
плунжер; А — распределительный паз; Б — нагнетательный канал; В — впускное
окно; Г— выточка; Д— надплунжерная полость; Е — окно; Ж— радиальный
Роторные распределительные насосы по сравнению с одноплунжерными имеют меньшие массу и габаритные размеры, однако создают меньшие давления впрыскивания.
Распределительный роторный насос:
а — наполнение; б — активный ход; 7 — ротор; 2 — втулка; 3 — кулачковая
шайба; 4— толкатель; 5 — плунжеры; A и Б — окна
Форсунки обеспечивают подачу топлива в цилиндр дизеля, распыливание и распределение топлива по его камере сгорания.
В автотракторных дизелях применяют закрытые форсунки, в которых проходное сечение распылителя между впрыскиваниями топлива закрывается иглой под действием пружины или давления жидкости (в гидрозапорных форсунках).
Закрытая форсунка с пружинным запиранием
пружина; 4 — игла распылителя, 5 — кор-
пус распылителя, 6 — корпус форсунки;
Материалы: http://autocxema.ucoz.ru/index/sistema_pitanija_dvigatelja/0-6
3 ≫
-
За последние годы технологии дизельных двигателей прошли значительный путь развития. Почти половина всех легковых машин, которые продаются в европейских странах – это автомобили с модифицированным под дизельное топливо силовым агрегатом. Сегодня такие моторы больше не создают клубы густого черного дыма, а шум при работе такого ДВС уже давно в прошлом. Силовые агрегаты на соляровом топливе на сегодняшний день не только экономичные, но и более экологически чистые по сравнению с агрегатами на бензине. Такие автомобили имеют более высокие характеристики по мощности, а динамические показатели стали лучше в десятки раз. Современный мотор на соляровом масле более тихий. Давайте рассмотрим, как так вышло, что такие ДВС лучше соответствуют нормам по токсичности выбросов и значительно выигрывают в тяговых и экономичных параметрах.
Система питания дизельного двигателя отличается иной конструкцией. Хотя на первый взгляд может показаться, что ДВС на соляре совсем не имеет хоть каких-то отличий от мотора на привычном бензине. Ведь здесь нет ничего особенного, а устройство и внутренние узлы агрегата такие же. Да и по сути, система питания дизельного двигателя, назначение которой – подавать горючую смесь в камеры сгорания, практически не имеет отличий. Здесь такие же поршни, цилиндры, шатуны. Но это только на первый взгляд.
На самом деле основное и принципиальное отличие - это система питания дизельного двигателя. Здесь можно видеть значительную разницу в способах образования и зажигания смеси из горючего и воздуха. Что в карбюраторном, что в обыкновенном инжекторном агрегате смесь создается не в цилиндрах, а в впускном тракте системы. Воспламенение смеси в таких моторах происходит не от искры, а от температур в цилиндре.
Система питания воздухом дизельного двигателя подает в цилиндры очищенный воздух, который впоследствии сильно сжимается, а затем нагревается до 900 градусов. Топливо под высоким давлением при помощи системы впрыска подпадает в камеры сгорания в тот момент, когда поршень подходит к своей верхней мертвой точке. Воздух уже достаточно горячий, а когда горючее смешивается с воздухом, происходит воспламенение. Смесь воспламеняется, создавая при этом рост давления. Это влечет за собой шум и жесткость работы таких моторов. Так, можно применять более дешевые горючие вещества, а мотор может работать даже на очень бедных смесях. Отсюда и более высокая экономичность. Такая схема система питания дизельного двигателя отличается более высоким КПД и, соответственно, крутящим моментом. Недостатками считается шум, вибрации, уменьшенная мощность на литр и некоторые трудности при попытке холодного запуска, а также возможные неисправности (система питания дизельного двигателя старых моделей более подвержена воздействию некачественного топлива). Однако в новых модификациях автомобилей, рассчитанных на такой вид горючего, этих проблем уже нет.
Система питания дизельного двигателя является особенно важной частью. Она должна обеспечить подачу необходимого количества горючего непосредственно в камеры сгорания.
Процесс подачи топлива начинается с насоса высокого давления. Он принимает солярку из бака, которая подается при помощи насоса для низкого давления. Затем необходимые порции солярки нагнетаются в топливную магистраль форсунок гидромеханического типа для каждого из цилиндров. Эти форсунки под воздействием высокого давления в магистралях открываются, а закрываются, когда давление снижается.
В природе существуют всего лишь два вида насосов высоко давления. Это рядный насос с многоплунжерной системой и распределительный насос.
Данный ТНВД представлен в виде нескольких секций по количеству цилиндров. Каждая секция имеет отдельную гильзу и плунжер. Привод плунжера – кулачковый вал, который вращается от силового агрегата. Такие механизмы располагаются в ряд, поэтому и имеют соответствующее название. Их на сегодняшний день фактически не используют в конструкциях. Эти устройства не справляются с современными требованиями по уровню шума и экологичности. Также уровень давления, которое могут создавать такие насосы, зависит от количества оборотов коленчатого вала. Система питания дизельного двигателя «Камаз» имеет насос именно такого типа.
Более современная система питания дизельного двигателя и ТНВД распределительного типа позволяет создавать более высокие показатели давления для системы впрыска. Кроме этого, такие насосы полностью соответствуют всем современным нормативам по токсичности и шуму. Эта система питания дизельного двигателя способна поддерживать необходимое давление в магистралях и системах питания при разных режимах работы мотора.
Распределительный насос высокого давления оснащен одним плунжером, который совершает поступательные движения для нагнетания топливной смеси, а также вращается для того, чтобы улучшить распределение горючего по форсункам. Эти устройства отличаются компактностью, равномерностью подачи, отличными рабочими показателями. Однако для того, чтобы эти устройства могли работать более эффективно, нужно следить за чистотой дизтоплива. Солярка работает в качестве смазки, а зазоры в узлах деталей очень маленькие.
Главное предназначение форсунок – это распыление смеси в камеру сгорания. Сколько горючей смеси будет распылено, оценивается по тонкости и однородности распыления, равномерности, отсечке, поддержке необходимого давления.
Форсунки разделяют на две группы по особенностям конструкции. Различают открытые и закрытые детали. Самый ответственный элемент этого узла – распылитель. Эта деталь выбирается в зависимости от типа камеры сгорания и того, как создается смесь дизеля и воздуха.
В форсунке закрытого исполнения давление, которое необходимо для распыления смеси, напрямую зависит от отношения площадей сечений плунжера и отверстий в сопле. Давление, которого будет достаточно для открытия форсунки, определяют тем усилием, которое нужно для затяжки пружины, создающей нагрузку на запорную иглу.
Раньше широко применялись форсунки с управлением посредством гидравлической системы. Дизтопливо подается к форсунке с помощью трубопровода под высоким давлением. Трубопровод, в свою очередь, соединяется со штуцером. Внутри штуцер имеет фильтр в виде сетки. Когда горючее прошло фильтр, тогда оно проходит во внутренние каналы форсунки и распылителя. Система питания дизельного двигателя «Камаз» 740 оснащена именно такими форсунками.
Непосредственно впрыск начинается тогда, когда давление, которое создает насос высокого давления, растет, вследствие чего сжимается пружина и открывается проход смеси к соплам. Когда давление падает, игла опускается и закрывается сопла. Здесь впрыск заканчивается.
Распылители в форсунках такого типа имеют несколько отверстий. Общее число отверстий зависит от того, как выполняется смесеобразование. Закрытые форсунки имеют преимущество. Здесь лучше проходит распыление, особенно на пониженных оборотах. Меньше течет дизель, их гораздо проще регулировать.
Для легковых автомобилей эти узлы были преимущественно неразделенными. Процесс впрыска производится не в полость над поршнем, а в специальную камеру в ГБЦ. При этом существовало два вида процесса смесеобразования. Это предкамерный (или форкамерный) и вихрекамерный.
При использовании последнего вида процесса сгорание начинается в отдельной камере, которая имеет форму шара. В момент начала такта насос подает воздушную смесь в предкамеру и в ней же образуется как бы вихрь. Затем происходит впрыск и смешивается с воздухом.
Так, процесс сгорания состоит из двух ступеней. Это позволило значительно снизить нагрузку на поршни, а звук мотора стал значительно мягче. Недостаток таких моторов – это повышенный расход из-за потерь на поверхности камеры сгорания, огромных потерь на перетекание воздуха в отдельную камеру, а также попадания смеси в цилиндр. Также пусковые качества силового агрегата значительно хуже.
В моторах с неразделенной камерой горючее впрыскивается прямиком в полость цилиндра, в свою очередь, камера сгорания расположена на дне поршня. Подобную схему еще совсем недавно применяли на агрегатах с большими объемами, но низкими оборотами. Эти моторы оказались гораздо экономичнее, нежели агрегаты, оснащенные разделенной системой камер. Но использование их на небольших моторах было сопряжено с трудностями организации процесса, а также высоким уровнем шумов и вибрациями на разгоне.
Сегодня система питания дизельного двигателя, устройство которой мы рассмотрели, управляется электроникой, поэтому процесс дозирования значительно оптимизирован в агрегатах с неразделенной камерой, а также снизилась шумность при работе.
Вследствие некоторого ужесточения норм по экологии и выбросу токсичных веществ, которые предъявляли к силовым агрегатам на солярке, система питания дизельного двигателя подверглась некоторым изменениям. Поговорим об этом более подробно.
Common Rail - это система впрыска, которую можно охарактеризовать, как впрыск смеси воздуха и дизеля под достаточно высоким, но атмосферным давлением. В результате с этой схемой можно понизить расход, а мощность увеличится.
Конечно, это далеко не все, на что способна эта схема. Удалось понизить шум и увеличить крутящий момент. Новая система стала особо популярной И сегодня каждая вторая машина оснащается вот этой самой схемой.
Недостатками системы считают высокие требования, которые предъявляются к качеству солярки. Если даже самые мелкие частицы проникнут в систему питания, тогда форсунки с управлением от ЭБУ могут выйти из строя.
Система питания дизельного двигателя имеет свойство изнашиваться и порой выходит из строя. Часто это может происходить из-за отказа работы устройств электроники и топливопроводных магистралей.
Основными неисправностями считаются засоры и разгерметизация. Также иногда случаются неполадки в работе насоса низкого давления.
Итак, мы выяснили, какое устройство имеет система питания топливом дизельного двигателя. Есть еще множество стандартных неисправностей, но это тема для другой статьи.
Материалы: http://www.syl.ru/article/174061/undefined
