Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое прямой впрыск топлива в дизельном двигателе

Системы впрыска дизельных двигателей

Концептуально двигатели внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные практически идентичны, но существует между ними ряд отличительных особенностей. Одной из основных является разное протекание процессов горения в цилиндрах. У дизеля топливо загорается от воздействия высоких температур и давления. Но для этого необходимо, чтобы дизтопливо подавалось непосредственно в камеры сгорания не только в строго определенный момент, но еще и под высоким давлением. И это обеспечивают системы впрыска дизельных двигателей.

Постоянное ужесточение экологических норм, попытки получить больший выход мощности при меньших затратах топлива обеспечивают появление все новых конструктивных решений в топливной системе дизеля.

Принцип работы у всех существующих видов впрыска дизеля идентичен. Основными элементами питания являются топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунка. В задачу первой составляющей входит нагнетание дизтоплива, благодаря чему давление в системе значительно повышается. Форсунка же обеспечивает подачу топлива (в сжатом состоянии) в камеры сгорания, при этом распыляя его для обеспечения лучшего смесеобразования.

Стоит отметить, что давление топлива напрямую влияет на качество сгорания смеси. Чем оно выше, тем дизтопливо лучше сгорает, обеспечивая больший выход мощности и меньшее содержание загрязняющих веществ в отработанных газах. И для получения более высоких показателей давления использовали самые разные конструктивные решения, что и привело к появлению разных видов систем питания дизеля. Причем все изменения касались исключительно указанных двух элементов – ТНВД и форсунок. Остальные же составляющие – бак, топливопроводы, фильтрующие элементы, по сути, идентичны во всех имеющихся видах.

Типы дизельных систем питания

Дизельные силовые установки могут быть оснащены системой впрыска:

  • с рядным насосом высокого давления;
  • с насосами распределительного типа;
  • с насос-форсунками;
  • аккумуляторного типа (Common Rail).

Далее рассмотрим лишь некоторые особенности, которыми обладают указанные системы впрыска дизельных двигателей, а также их положительные и отрицательные качества.

С рядным насосом

Система питания с рядным ТНВД можно считать «родителем» всех остальных, поскольку она является первой, используемой на дизельных моторах. Но сейчас она уже считается устаревшей и практически не используется.

Рядный ТНВД на 8 форсунок

Изначально эта система была полностью механической, но после в ее конструкции начали использоваться электромеханические элементы (касается регуляторов изменения цикловой подачи дизтоплива).

Основная особенность этой системы заключена в насосе. В нем плунжерные пары (прецизионные элементы, создающие давление) обслуживали каждый свою форсунку (количество их соответствовало количеству форсунок). Причем эти пары размещались в ряд, отсюда и название.

К достоинствам системы с рядным насосом можно отнести:

  • Надежность конструкции. Насос имел систему смазки, что обеспечивало узлу большой ресурс;
  • Невысокая чувствительность к чистоте топлива;
  • Сравнительная простота и высокая ремонтопригодность;
  • Большой ресурс насоса;
  • Возможность работы мотора при отказе одной секции или форсунки.

Но недостатки у такой системы более существенны, что и привело к постепенному отказу от нее и отданию предпочтения более современным. Негативными сторонами такого впрыска считаются:

  • Невысокие быстродействие и точность дозировки топлива. Механическая конструкция просто не способна это обеспечить;
  • Сравнительно невысокое создаваемое давление;
  • В задачу ТНВД входит не только создание давления топлива, но еще и регулировка цикловой подачи и момент впрыска;
  • Создаваемое давление напрямую зависит от оборотов коленчатого вала;
  • Большие габариты и масса насоса.

Эти недостатки, и в первую очередь – невысокое создаваемое давление, привело к отказу от этой системы, поскольку она просто перестала вписываться в стандарты по экологичности.

С насосом распределенного типа

ТНВД распределенного впрыска стала следующим этапом в развитии систем питания дизельных агрегатов.

Изначально такая система была тоже механической и отличалась от описанной выше лишь конструкцией насоса. Но со временем в ее устройство добавили систему электронного управления, которая улучшила процесс регулировки впрыска, что позитивно сказалось на показателях экономичности мотора. Определенный период такая система вписывалась в стандарты экологичности.

Особенность этого типа впрыска сводилась к тому, что конструкторы отказались от использования многосекционной конструкции насоса. В ТНВД начала использоваться всего одна плунжерная пара, обслуживающая все имеющиеся форсунки, количество которых варьируется от 2 до 6. Для обеспечения подачи топлива на все форсунки, плунжер совершает не только поступательные движения, но еще и вращательные, которые и обеспечивают распределение дизтоплива.

ТНВД с насосом распределенного типа

Позже эта система добавилась новым типом насоса – роторным, у которого устанавливаются несколько плунжеров, но распределенная подача осталась. Это позволило увеличить создаваемое насосом давление.

К положительным качествам таких систем относились:

  • Малые габаритные размеры и масса насоса;
  • Лучшие показатели по топливной экономичности;
  • Использование электронного управления повысило показатели системы.

К недостаткам же системы с насосом распределенного типа относятся:

  • Небольшой ресурс плунжерной пары;
  • Смазка составных элементов осуществляется топливом;
  • Многофункциональность насоса (помимо создания давления он еще управляется подачей и моментом впрыска);
  • При отказе насоса система прекращала работать;
  • Чувствительность к завоздушиванию;
  • Зависимость давления от оборотов двигателя.

Широкое распространение такой тип впрыска получил на легковых авто и небольшом коммерческом транспорте.

Насос-форсунки

Насос-форсунки можно считать отдельной веткой в дизельных системах питания, поскольку в конструкции ТНВД как таковой не используется.

Особенность этой системы заключена в том, что форсунка и плунжерная пара объединены в единую конструкцию. Привод секции этого топливного узла осуществляется от распределительного вала.

Примечательно, что такая система может быть как полностью механической (управление впрыском осуществляется рейкой и регуляторами), так и электронной (используются электромагнитные клапаны).

Некой разновидностью этого типа впрыска является использование индивидуальных насосов. То есть для каждой форсунки предусматривается своя секция, приводимая в действие от распределительного вала. Секция может располагаться непосредственно в ГБЦ или быть вынесенной в отдельный корпус. В такой конструкции используются обычные гидравлические форсунки (то есть, система механическая). В отличие от впрыска с ТНВД, магистрали высокого давления – очень короткие, что позволило значительно увеличить давление. Но такая конструкция особого распространения не получила.

К положительным качествам насос-форсунок питания можно отнести:

  • Значительные показатели создаваемого давления (самые высокие среди всех используемых типов впрыска);
  • Небольшая металлоемкость конструкции;
  • Точность дозировки и реализации многократного впрыска (в форсунках с электромагнитными клапанами);
  • Возможность работы двигателя при отказе одной из форсунок;
  • Замена поврежденного элемента не сложная.

Но имеются в таком типе впрыска и недостатки, среди которых:

  • Неремонтопригодность насос-форсунок (при поломке требуется их замена);
  • Высокая чувствительность к качеству топлива;
  • Создаваемое давление зависит от оборотов двигателя.

Насос-форсунки получили широкое распространение на коммерческом и грузовом транспорте, а также эту технологию использовали некоторые производители легковых авто. Сейчас она не очень часто используется из-за высокой стоимости обслуживания.

Common Rail

Аккумуляторная система (Common Rail) пока является самой совершенной в плане экономичности. Также она полностью вписывается в последние стандарты экологичности. К дополнительным «плюсам» можно отнести ее применяемость на любых дизельных двигателях, начиная от легковых авто и заканчивая морскими судами.

Система впрыска Common Rail

Особенность ее заключена в том, что многофункциональность ТНВД не требуется, и в его задачу входит только нагнетание давления, причем не для каждой форсунки отдельно, а общую магистраль (топливную рампу), а уже от нее дизтопливо подается на форсунки.

При этом топливные трубопроводы, между насосом, рампой и форсунками имеют сравнительно небольшую длину, что позволило повысить создаваемое давление.

Управление работой в этой системе осуществляется электронным блоком, что значительно увеличило точность дозировки и скорость работы системы.

Положительные качества Common Rail:

  • Высокая точность дозировки и использование многорежимного впрыска;
  • Надежность ТНВД;
  • Нет зависимости значения давления от оборотов мотора.

Негативные же качества у этой системы такие:

  • Чувствительность к качеству топлива;
  • Сложная конструкция форсунок;
  • Отказ системы при малейших потерях давления из-за разгерметизации;
  • Сложность конструкции из-за наличия ряда дополнительных элементов.

Несмотря на эти недостатки автопроизводители все больше отдают предпочтение Common Rail перед другими видами систем впрыска.

Читать еще:  Что будет если забьется катализатор на бензиновом двигателе

Система непосредственного впрыска топлива в дизельных двигателях

Она же Common rail (коммонрэйл) (англ. общая магистраль ) — современная технология систем подачи топлива в дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива.

В системе Common rail насос нагнетает топливо под высоким давлением (до 2000 бар, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль.

Управляемые электроникой форсунки с электромагнитными или пьезоэлектрическими клапанами впрыскивают топливо в цилиндры. В зависимости от конструкции, форсунки производят от 2 до 9 впрысков за 1 цикл. Точный расчёт угла начала впрыска и количества впрыскиваемого топлива позволяют дизельным двигателям выполнить возросшие экологические и экономические требования. Кроме того дизельные двигатели с системой Common rail по своим мощностным и динамическим характеристикам вплотную приблизились, а в некоторых случаях превзошли бензиновые двигатели.

Носители системы

Система Common rail распространена на большинстве тягачей, выпущенных после 1996 года [источник не указан 187 дней] . Кроме тягачей она встречается и на легковых автомобилях с дизельными двигателями.

  • MAN
  • GINAF
  • DAF Trucks
  • Mercedes-Benz
  • Cummins (распространена на автомобилях разных марок, в том числе КАМАЗ)

Также применяются коммонрэйл-двигатели и в легковых автомобилях, например:

  • в автомобилях концерна BMW:
    • BMW X3
  • в автомобилях концерна Toyota:
    • Toyota Verso
    • Toyota Hilux
    • Toyota Fortuner
  • в автомобилях фирмы Mitsubishi:
    • Mitsubishi Pajero Sport
    • Mitsubishi L200 (Triton)
  • в автомобилях фирмы Kia:
    • Kia Cee’d
    • Kia Soul
    • Kia Sorento
    • Kia Sportage
    • Kia Picanto
    • Kia Rio
  • в автомобилях фирмы Alfa-Romeo:
    • Alfa-Romeo 146
    • Alfa-Romeo 147
    • Alfa-Romeo 156

Интересные факты

  • Разработчиком первой системы для коммерческого использования является фирма BOSCH, однако первый конвейерный автомобиль с этой системой был выпущен фирмой HINO с топливной аппаратурой DENSO.
  • Разработки аккумуляторных систем питания проводились ещё в середине 20-го века, однако ввиду недостаточного развития электроники в те времена удачных реализаций подобных систем не было.
  • В настоящее время подавляющее большинство производителей дизельных двигателей используют аппаратуру Common Rail ввиду того, что предыдущие поколения топливных аппаратур не в состоянии обеспечить современные жёсткие экологические требования.

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Common Intermediate Language
  • Commonwealth Bank Tournament of Champions 2010

Полезное

Смотреть что такое «Система непосредственного впрыска топлива в дизельных двигателях» в других словарях:

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях — Система непосредственного впрыска топлива (СНВТ) (Gasoline Direct Injection (GDI)) Инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с распределённым впрыском топлива, у которой форсунки расположены в головке … Википедия

Система непосредственного впрыска топлива — (СНВТ) (Gasoline Direct Injection (GDI)) Инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с распределённым впрыском топлива, у которой форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива… … Википедия

Mercedes-Benz W210 — Mercedes Benz W210 … Википедия

BMW — (БМВ) Компания BMW, история компании, деятельность компании Компания BMW , история компании, деятельность компании, руководство компании Содержание Содержание Определение Название Собственники и руководство История До Второй мировой После Второй… … Энциклопедия инвестора

Как работает дизельный двигатель автомобиля

Согласно сложившимся представлениям, дизельные двигатели производят много шума, неприятно пахнут и не дают нужной мощности. Считается, что они пригодны лишь для грузовых автомобилей, фургонов и такси. Возможно, в 1980-х гг. все было так, однако с тех пор ситуация в корне поменялась. Дизельные двигатели и органы управления системами впрыска топлива стали гораздо более совершенными. В 1985г. в Великобритании было продано почти 65 000 автомобилей с дизельными двигателями (примерно 3,5% от общего количества проданных автомобилей). Для сравнения, в 1985г. было продано всего 5380. (данные, вероятно, для рынка США).

Основные части дизельного двигателя должны быть прочнее, чем части двигателя, работающего на бензине.

Зажигание. Для зажигания не требуются искры, т.к. смесь воспламеняется под действием компрессии.

Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.

Многие дизельные двигатели были созданы на основе бензиновых двигателей, однако их основные детали обладают повышенной прочностью и способны выдерживать высокое давление.

Топливо попадает в двигатель за счет нагнетательного насоса с дозатором, который обычно прикреплен к боку блока цилиндров. В системе не используется электрическое зажигание.

Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми является снижение эксплуатационных расходов. Дизельные двигатели обладают большей эффективностью за счет сильной компрессии и низкой стоимости топлива. Разумеется, цены на дизель могут варьироваться, поэтому автомобиль с дизельным двигателем обойдется вам дорого, если вы живете в регионе с высокими ценами на дизельное топливо. Кроме того, таким автомобилям реже требуется техобслуживание, однако замена масла для них организуется чаще, чем для автомобилей, которые работают на бензине.

Повышение мощности

Основным недостатком дизельных двигателей является их малая мощность по сравнению с бензиновыми двигателями равного объема.

Эту проблему можно решить, просто увеличив объем двигателя, однако зачастую это приводит к значительному утяжелению автомобиля.

Некоторые производители снабжают свои двигатели турбонагнетателями, чтобы повысить их конкурентоспособность. К примеру, производством турбодизелей занимаются Rover, Mercedes, Audi и VW.

Как работают дизельные двигатели

Впуск

При движении поршня вниз по цилиндру открывается впускной клапан, впускающий воздух.

Компрессия

Когда поршень доходит до нижнего основания цилиндра, впускной клапан закрывается. Поршень поднимается, сжимая воздух.

Зажигание

Топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень доходит до верхнего основания. При этом топливо воспламеняется и снова приводит поршень в движение.

Выпуск

На обратном пути поршень открывает клапан выпуска, и отработанный газ выходит из цилиндра.

Четырехтактные дизельный и бензиновый двигатели работают по-разному, несмотря на то, что в их состав входят одинаковые компоненты. Основное отличие заключается в способе зажигания топлива и управления получаемой в результате энергией.

В двигателе, работающем на бензине, смесь воздуха и топлива зажигается от искры. В дизельном двигателе топливо воспламеняется под действием сжатого воздуха. В дизельных двигателях воздух сжимается в среднем в соотношении 1/20, в то время для бензиновых двигателей — это соотношение в среднем равно 1/9. Такое сжатие сильно нагревает воздух до температуры, достаточной для мгновенного воспламенения топлива, поэтому при использовании дизельного двигателя нет нужды в искрах или других способах зажигания.

Бензиновые двигатели поглощают очень много воздуха за один такт поршня (конкретный объем зависит от степени открытия отверстия дросселя). Дизельные двигатели всегда поглощают один и тот же объем, который зависит от скорости, при этом воздухопровод не оснащен дросселем. Его перекрывает один впускной клапан, а в двигателе отсутствует карбюратор и дисковый затвор.

Когда поршень достигает нижнего основания цилиндра, впускной клапан открывается. Под действием энергии от других поршней и импульса от махового колеса поршень отправляется к верхнему основанию цилиндра, сжимая воздух примерно в двадцать раз.

Как только поршень достигает верхнего основания, в камеру сгорания впрыскивается тщательно отмеренный объем дизельного топлива. Нагретый при сжатии воздух мгновенно воспламеняет топливо, которое расширяется при сгорании и снова отправляет поршень вниз, поворачивая коленчатый вал.

Когда поршень двигается вверх по цилиндру на такте выпуска, выпускной клапан открывается, позволяя отработанным и расширившимся газам выйти в выхлопную трубу. В конце такта выпуска цилиндр снова готов к новой порции свежего воздуха.

Конструкция дизельного двигателя

Дизельный и бензиновый двигатель состоят из одинаковых частей, которые выполняют одни и те же функции. Тем не менее, части дизельного двигателя обладают повышенной прочностью, т.к. они призваны выдерживать большую нагрузку.

Стенки блока дизельного двигателя обычно намного толще стенок блока бензинового двигателя. Они укреплены дополнительными решетками, которые блокируют импульсы. Помимо этого, блок дизельного двигателя эффективно поглощает шумы.

Поршни, шатуны, валы и крышки корпуса подшипников изготавливаются из самых прочных материалов. Головка цилиндра дизельного двигателя имеет особый вид, связанный с формой форсунок, а также формами камеры сгорания и вихрекамеры.

Читать еще:  В чем разница восьми и шестнадцати клапанного двигателя

Впрыск

Для плавной и эффективной работы любого двигателя внутреннего сгорания требуется правильная смесь воздуха и топлива. Для дизельных двигателей эта проблема особенно актуальна, т.к. воздух и топливо подаются в разное время, смешиваясь внутри цилиндров.

Впрыск топлива в двигатель может быть прямым и непрямым. По сложившейся традиции чаще используется непрямой впрыск, т.к. он позволяет создавать вихревые потоки, которые смешивают топливо и сжатый воздух в камере сгорания.

Прямой впрыск

При прямом впрыске топливо опадает прямо в камеру сгорания, расположенную в головке поршня. Такая форма камеры не позволяет смешивать воздух с топливом и поджигать получившуюся смесь без жесткого стука, характерного для дизельных двигателей.

В двигателе с непрямым впрыском обычно присутствует небольшая спиральная вихрекамера (форкамера). Перед попаданием в камеру сгорания топливо проходит через вихрекамеру, и в нем образуются вихревые потоки, обеспечивающие лучшее смешивание с воздухом.

Недостатком такого подхода является то, что вихрекамера становится частью камеры сгорания, а значит, вся конструкция приобретает неправильную форму, вызывает проблемы при сгорании и негативно влияет на эффективность работы двигателя.

Непрямой впрыск

При непрямом впрыскивании топливо попадает в небольшую форкамеру, а оттуда — в камеру сгорания. В результате конструкция приобретает неправильную форму.

Двигатель с прямым впрыском не оборудован вихрекамерой, и топливо прямиком попадает в камеру сгорания. При проектировании камер сгорания в головке поршня инженеры должны уделять особое внимание их форме, чтобы обеспечить достаточную силу вихрей.

Запальные свечи

Чтобы разогреть головку блока цилиндров и блок цилиндров перед холодным стартом, в дизельных двигателях используются запальные свечи. Короткие и широкие свечи являются составной частью электросистемы автомобиля. При включении питания элементы в свечах очень быстро нагреваются.

Запальные свечи включаются при особом повороте колонки рулевого управления или с помощью отдельного переключателя. В последних моделях свечи выключаются автоматически, как только двигатель разогревается и разгоняется до скорости, превышающей скорость холостого хода.

Управление скоростью

В отличие от бензиновых двигателей, в дизельных двигателях отсутствует дроссель, поэтому объем потребляемого ими воздуха остается неизменным. Частота вращения двигателя определяется только объемами топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Чем больше топлива, тем больше энергии выделяется при сгорании.

Педаль газа подключена к датчику в система зажигания, а не к дросселю, как в автомобилях, которые работают на бензине.

Для остановки дизельного двигателя по-прежнему необходимо повернуть ключ зажигания. В бензиновом двигателе при этом исчезает искра, а в дизельном — отключается соленоид, отвечающий за подачу топлива в насос. После этого двигатель расходует оставшееся в нем топливо и останавливается. По факту, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые, потому что высокое давление сильно замедляет ход.

Как заводится дизельный двигатель

Дизельные двигатели, подобно бензиновым, заводятся при включении электромотора, запускающего цикл сжатия и воспламенения. Тем не менее, при низкой температуре дизельные двигатели заводятся с трудом, потому что сжатый воздух не разогревается до температуры, необходимой для воспламенения топлива.

Для решения этой проблемы производители изготавливают запальные свечи. Запальные свечи представляют собой питаемые от батареи электроотопители, которые включаются за несколько секунд до запуска двигателя.

Дизельное топливо

Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. Оно не проходит очистку, а потому представляет собой вязкую тяжелую жидкость, которая испаряется довольно медленно. Благодаря этим физическим свойствам дизельное топливо иногда называют дизельным маслом или мазутом. В сервисных центрах и на заправках автомобили, работающие на дизельном топливе, часто называют дервами (от diesel-engined road vehicles).

В холодную погоду дизельное топливо быстро густеет или даже замерзает. Кроме того, в нем содержится небольшое количество воды, которая также может замерзнуть. Все виды топлива поглощают из атмосферы воду. Более того, она нередко проникает в подземные резервуары. Допустимое содержание воды в дизельном топливе — 0,00005-0,00006%, т.е. четверть стакана воды на 40 литров топлива.

Лед или водяная пробка может заблокировать топливопроводы и форсунки, что делает невозможной работу двигателя. Именно поэтому в холодную погоду можно увидеть водителей, которые пытаются подогреть топливопровод с помощью паяльника.

В качестве превентивной меры можно возить с собой дополнительный бак, однако современные производители уже добавляют в топливо примеси, которые позволяют использовать его при температуре выше -12-15°C.

Моющие присадки для моторных топлив

Как увеличить срок службы и повысить мощность двигателя?

Как увеличить срок службы и повысить мощность двигателя? Как сэкономить топливо, снизить токсичность выбросов автомобиля и уменьшить влияние транспорта на окружающую среду?

Нормы Euro 5 и Euro 6 в области выбросов транспортных средств сфокусированы на решении проблемы снижения эмиссии парниковых газов (СО2, NOx) и твердых частиц. Цель номер 1 для ЕС углекислый газ. В развитых странах показатель выбросов двуокиси углерода в последние годы вошел в число основных характеристик автомобиля. Сегодня в ЕС максимально допустимый объем выбросов составляет 130 г/км. К 2021 году этот порог должен снизиться до 95 г/км, а к 2030 г. – до 66 г/км.

Сократить количество выбросов углекислого газа возможно только путем снижения расхода топлива, так как масса CO2, выбрасываемая автомобилем, и количество потребленного топлива напрямую зависят друг от друга. Норма выбросов углекислого газа в 95 г/км соответствует расходу топлива 4 литра на 100 км. Эти проблемы в настоящее время решаются за счет совершенствования автомобильных технологий, а основные показатели качества топлив практически не затрагиваются.

Бензиновые двигатели с прямым впрыском топлива

Новый этап в эволюции технологии автомобилестроения – двигатели с прямым впрыском топлива в камеру сгорания (Direct Injection Spark Ignition – DISI). Уникальная система впрыска DISI и высокая компрессия обеспечивают лучшую эффективность работы по сравнению с традиционными двигателями. Эта конструктивная концепция позволяет создать практически чистый автомобиль с минимальным расходом топлива и низкой токсичностью выхлопа, сохраняя при этом максимальную мощность транспортного средства.

Особенности эксплуатации двигателей прямого впрыска

Основными недостатками бензинового двигателя прямого впрыска являются сложность этой системы и, как следствие, её высокая стоимость. Главный элемент системы подачи топлива – инжектор высокого давления. Форсунки в двигателе работают в очень жестких условиях, так как непосредственно контактируют с камерой сгорания. Твердые продукты горения могут способствовать образованию отложений на игле топливной форсунки, а также внутри сопловых отверстий. Отложения, образующиеся в сопловых отверстиях и на внешней поверхности форсунок, приводят к уменьшению поперечного сечения отверстий, ограничивая поток топлива и нарушая оптимальную схему впрыска. По словам технических специалистов, забитые форсунки – это проблема всех двигателей прямого впрыска, независимо от конструкции. Для моделей, наиболее склонных к накоплению отложений, уже через 5 000 миль, а для других – через 15 000 – 30 000 миль из-за засорения форсунок наблюдается снижение потока топлива на 27–30%. При этом промывка дозировочного блока малоэффективна. Эта проблема может быть решена только его заменой.

Контроль образования отложений

Двигатели прямого впрыска особенно требовательны к качеству топлива, так как всего лишь одна заправка некачественным бензином может вызвать перебои в работе автомобиля и значительно сократить ресурс его работы. Для сохранения работоспособности двигателя, а также высокой топливной экономичности, крайне важно обеспечить чистоту топливной системы в процессе работы.

Последние зарубежные исследования направлены на изучение возможности обеспечения при помощи присадок чистоты топливных форсунок бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива. Исследования и испытания показали, что различные типы моющих присадок способны сохранять чистоту новых инжекторов двигателей прямого впрыска, а также способны очищать осевший нагар.

Для оценки способности топлив с присадками поддерживать чистоту форсунок современных двигателей используется стандартный метод CEC TDG-F-113. Испытания проводятся в стендовых условиях на двигателе Volkswagen EA111 CAVE – это современный турбированный 1,4 литровый двигатель прямого впрыска с мультисопловыми форсунками. Отложения, образующиеся в сопле инжектора, приводят к уменьшению поперечного сечения отверстий, ограничивая поток топлива. Для получения топливовоздушной смеси стехиометрического состава, электронная система управления двигателем увеличивает время впрыска. Критерием оценки является изменение времени впрыска (change of injection time), свидетельствующее о наличии отложений в отверстиях топливных форсунок, выраженное в процентах. Для топлив без присадок изменение времени впрыска может составлять 20-25%.

Читать еще:  Через сколько времени менять масло в двигателе ваз

Современные пакеты моющих присадок для автомобильных бензинов позволяют эффективно контролировать образование отложений в двигателях прямого впрыска последнего поколения.

На рисунке представлен график и фото форсунки, иллюстрирующие способность современных пакетов присадок поддерживать в чистоте топливные форсунки двигателей с прямым впрыском. При работе двигателя на топливе с пакетом присадок форсунки остаются чистыми, двигатель работает стабильно, изменение времени впрыска составляет ± 0% по сравнению со стартовым значением. Добавление современных пакетов присадок в автомобильные бензины позволяет поддерживать чистоту, а также восстановить работоспособность топливных инжекторов непосредственно в процессе эксплуатации без ремонта и промывки.

Благодаря эффективному горению, снижается расход топлива и уменьшается количество выбросов выхлопных газов и СО2 в атмосферу. Обеспечение работоспособности дозировочного блока позволяет повысить надёжность работы топливной аппаратуры.

Современные дизельные двигатели Common-rail

Экологические показатели дизельных двигателей до последнего времени значительно уступали современным бензиновым двигателям. Ситуация изменилась в связи с внедрением дизелей так называемой системы Common-rail. В таких двигателях топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая играет роль ресивера. Топливо при этом находится не под пульсирующим давлением, а под постоянным. Управление форсунками осуществляется не старым гидромеханическим способом, а с помощью компьютера.

Такие особенности дизеля, как экономичность, высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов, а также доступное топливо делают его более предпочтительным вариантом по сравнению с бензиновым двигателем. Дизельный двигатель экономичнее бензинового и расходует в среднем на 15-30% меньше топлива. Экологические характеристики дизельного двигателя также выше, чем у бензинового.

Особенности образования отложений в дизельном двигателе системы Common-rail

Эксплуатация современных двигателей с прямым впрыском системы Common-rail сопровождается образованием отложений в топливных форсунках. Часто возникновение проблем в системе питания провоцирует дозировочный блок. Если в топливной рампе наблюдается недостаточное или повышенное давление, то причина, скорее всего, кроется в неадекватной работе дозировочного блока. Он, в свою очередь, являясь прецизионным изделием, крайне чувствителен к образованию отложений. По сложности современный дизельный двигатель не уступает бензиновому. Ужесточение экологического законодательства постоянно диктует новые требования к конструкции двигателя, которые сопровождаются постоянным усложнением форсунок. Так, двигатель Peugeot DW 10 с нормами выбросов Евро-5 имеет форсунки с шестью инжекторными отверстиями размером 110 микрон. Форсунка двигателя конструкции Евро-6 имеет 24 инжекторных отверстия диаметром всего 80 мкм. Сопла современных форсунок лишь немногим больше диаметра человеческого волоса. Кроме того, они имеют сложную геометрию, с закруглениями. Все это делает их особенно подверженными к образованию отложений. Увеличение давления впрыска топлива и рабочих температур двигателя усиливают тенденцию к закоксовыванию инжекторов. Воздействие отложений на прецизионную пару блока приводит к зависанию его штока, что выражается в нерегулируемой подаче топлива в цилиндры. При этом, как и в случае с бензиновым двигателем, промывка дозировочного блока малоэффективна. Проблему решает только замена его новым. Но и она в некоторых случаях приносит лишь временный эффект.

В отличие от форсунок старых конструкций, в современных двигателях прямого впрыска отложения формируются в других областях. Внутри и вокруг распылительных отверстий образуется углеродистый нагар – «внешние отложения». Помимо отверстия сопла, внутри корпуса инжектора, на поршне и игле форсунки образуются «внутренние отложения»

Условия сгорания (давление, температура) приводят к образованию отложений, отличающихся по составу от образующихся в классических дизельных двигателях. Существуют два различных типа внутренних отложений в инжекторах. Первый тип — восковые отложения, или «мыло». Второй тип — углеродистые, имеющие вид лаковой пленки

Отложения внутри сопла могут вызвать залипание подвижных частей, это нарушает контроль за впрыском топлива. Неэффективное горение топлива может привести к падению мощности, ухудшению топливной экономичности, увеличению эмиссии токсичных выбросов, а также к выхлопам в виде черного дыма. Увеличение количества отложений может привести к потере управляемости автомобилем и к проблемам с запуском.

Для сохранения мощности двигателя и высокой топливной экономичности крайне важно обеспечить чистоту топливной системы в процессе работы.

Борьба с отложениями в дизельном двигателе

Прогресс в области технологии автомобильных двигателей постоянно диктует новые требования к присадкам для топлив. Многие присадки предыдущего поколения не способны контролировать образование внутренних отложений. Современные тенденции в автомобилестроении приводят к появлению новых многофункциональных присадок к моторным топливам. Пакеты присадок последнего поколения обеспечивают высокую эффективность по защите всех типов дизельных двигателей, включая самые современные системы Common Rail от всех видов отложений, как внешних, так и внутренних.

Для изучения образования отложений в распылительных отверстиях топливных инжекторов современных двигателей Common-rail используется стандартный метод СЕС F-98-08 на двигателе Peugeot DW10В. Испытания проводятся циклами, общая длительность испытаний составляет 60 часов. В процессе испытаний каждый час регистрируется изменение мощности двигателя. Критерием оценки является изменение мощности, которое определяется уровнем загрязнения топливных инжекторов. В соответствии с последними требованиями Всемирной топливной хартии падение мощности не должно превышать 2%. Этот метод позволяет напрямую проследить взаимосвязь между эксплуатационной эффективностью работы двигателя (мощностью) и чистотой топливной системы. Многочисленные испытания на двигателе Peugeot DW10В показывают, что топлива, представленные на европейском рынке, не обеспечивают выполнение требований ВТХ по этому показателю (потеря мощности менее 2%). Причем снижение мощности составляет 7-9%, а в некоторых случаях превышает 12-13%. Такое падение мощности дизельного двигателя вызвано образованием отложений на элементах топливных форсунок. Как показывают испытания, добавление пакетов моющих присадок в дизельное топливо препятствует потере мощности за счет предотвращения образования отложений. Если в двигателе уже имеются отложения, эксплуатация на топливе с многофункциональным пакетом присадок может восстановить 100% первоначальной мощности двигателя (до уровня нового) за счет очистки топливных форсунок

Для изучения образования внутренних отложений используется стандартный метод СЕС F-110-16 на двигателе Common Rail DW 10C, основанный на оценке влияния внутренних отложений на холодный запуск двигателя. Испытания проводятся циклами: 5 циклов по 6 часов каждый с остановками двигателя на 8 часов. После запуска холодного двигателя измеряется температура отработавших газов (холостой ход, 2000 об/мин).

Значительные колебания температуры отработавших газов указывают на наличие внутренних отложений. После их удаления при работе автомобиля на топливе с многофункциональным пакетом присадок работа двигателя стабилизируется. Для оценки наличия внутренних отложений используется рейтинговая система: рейтинг рассчитывается исходя из различия в температурах отработавших газов по каждому цилиндру, рейтинг 10 свидетельствует об отсутствии внутренних отложений. Рейтинг менее 8 – наличие внутренних отложений, характеризующихся различиями в температурах отработавших газов при холодном старте и вибрацией двигателя. Испытания, проведенные разными методами, на двигателях различных конструкций и поколений подтверждают способность современных многофункциональных пакетов присадок поддерживать идеальную чистоту всех типов дизельных двигателей, включая самые современные двигатели системы Common Rail, а также обеспечивать очистку топливных инжекторов от всех видов отложений (внешних и внутренних).

Даже самое высококачественное топливо в процессе эксплуатации образует отложения в топливных форсунках. Появление отложений в двигателе неизбежно, но их количество можно контролировать и, таким образом, поддерживать двигатель автомобиля в хорошем состоянии. Именно для этого предназначены современные пакеты моющих присадок в качестве «средства быстрого реагирования».

Дарья Федосеева, менеджер по технической поддержке, отдел «Специальные химикаты для топлив и масел», BASF в России и СНГ

Никитина Елена Андреевна к.т.н., технический консультант, отдел «Специальные химикаты для топлив и масел», BASF в России и СНГ

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector