Autoservice-mekona.ru

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

В какой момент впрыскивается топливо в дизельном двигателе

Дизельный двигатель

Благодаря высокой эффективности дизельный двигатель широко применяется на грузовых автомобилях. Вместе с тем, большинство легковых автомобилей имеют в линейке своих моторов дизельные двигатели. В Европе дизель постепенно вытесняет бензиновые двигатели, к примеру, свыше 50% новых легковых автомобилей там имеют дизельный двигатель.

На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, обладающие высокой эластичностью, т.е. способностью развивать номинальный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Принцип работы дизельного двигателя основан на самопроизвольном (компрессионном) воспламенении дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешиваемого со сжатым и нагретым до высокой температуры воздухом. В отличие от бензинового двигателя процесс работы дизеля не зависит от коэффициента избытка воздуха, а определяется гетерогенностью (неоднородностью) топливно-воздушной смеси.

Дизельный двигатель имеет ряд отличительных особенностей:

  1. имеет большую степень сжатия и как следствие более высокий коэффициент полезного действия, больший вес и габариты, низкий расход топлива;
  2. имеет низкие обороты коленчатого вала и как следствие меньшую удельную мощность, сопровождаемые неполным сгоранием топлива, сажеобразованием;
  3. не имеет дроссельной заслонки, поэтому развивает высокий крутящий момент на низких оборотах;
  4. имеет сложную конструкцию топливной аппаратуры и как следствие высокую чувствительность к качеству топлива.

Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются снижение расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума, повышение мощности двигателя, облегчение холодного запуска. Для реализации этих требований на современных дизельных двигателях применяется ряд систем: Common Rail, впускная и выпускная системы, рециркуляции отработавших газов, турбонаддув, предпускового подогрева.

Система впрыска Common Rail предполагает накопление топлива в аккумуляторе высокого давления и его впрыск электронно-управляемыми форсунками. Электроника обеспечивает впрыск строго определенных порций топлива, чем достигается высокая экономия, полное сгорание и повышение мощности. При необходимости топливо может впрыскиваться многократно в течение одного цикла.

Выпускная система современного дизеля ориентирована на снижение в отработавших газах сажи, несгоревших углеводородов и оксидов азота. Для этого в системе устанавливается сажевый фильтр. Накапливаемая в фильтре сажа удаляется путем регенерации.

Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения содержания в отработавших газах оксида азота, для чего часть газов возвращается во впускной коллектор. Для повышения эффективности работы системы отработавшие газы принудительно охлаждаются в специальном охладителе, включенном в систему охлаждения двигателя.

Впускная система дизельного двигателя может оборудоваться впускными заслонками. Применение заслонок образует два канала всасывания, обеспечивает завихрение воздушного потока и улучшенное смесеобразование на всех режимах. При запуске двигателя и работе на низких оборотах заслонки закрыты, при высокой частоте вращения коленчатого вала и высоком крутящем моменте – открыты. Закрытие заслонок приводит к снижению в отработавших газах оксида углерода и несгоревших углеводородов.

Наиболее эффективной системой повышения мощности дизельного двигателя является турбонаддув. Для создания оптимального давления наддува на всех режимах работы двигателя в системе используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины.

Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время применяется система предпускового разогрева, представляющая собой электронно-управляемые свечи накаливания, установленные во впускном коллекторе. Дополнительно на автомобиль может устанавливаться подогреватель дизельного топлива.

Как устроена система подачи топлива дизельного ДВС

В дизельном двигателе предусмотрен целый комплекс узлов и деталей, задача которого состоит в подаче топлива на форсунки под высоким давлением.

Система питания дизельного ДВС выполняет следующие функции:

  • фильтрует топливо перед подачей его на форсунки
  • гарантирует точное дозирование и впрыск в нужный момент топлива в камеру сгорания, в зависимости от режима и нагрузки на двигатель
  • обеспечивает распыление и равномерное распределение горючего по стенкам камеры сгорания в цилиндре.

Работу системы питания дизельного двигателя вкратце можно описать так: хорошо очищенное ДТ подается к цилиндрам, топливный насос высокого давления (ТНВД) сжимает горючее и передает его на форсунку под высоким давлением. Форсунка распыляет и впрыскивает топливо в камеру сгорания, где оно смешивается с горячим (нагретым от высокого сжатия внутри цилиндра до 700-900 градусов по Цельсию) воздухом и самовоспламеняется.

Это и есть основное отличие работы дизельного ДВС от бензинового: воспламенение рабочей смеси происходит самостоятельно, не требуя поджигания отдельным устройством.

Общая схема системы питания дизельного ДВС

Базовые элементы системы питания дизельного ДВС:

  • топливный бак
  • фильтры грубой очистки топлива
  • фильтры тонкой очистки топлива
  • топливоподкачивающий насос
  • ТНВД
  • форсунки
  • трубопровод низкого давления
  • магистраль высокого давления

Помимо базовых элементов, в зависимости от специфики двигателя, в система может дополняться электронасосами, механизмом выпуска отработанных газов, сажевыми фильтрами и т.п.

Специалисты выделяют в системе питания дизельную аппаратуру:

  • для подвода топлива (топливоподводящая аппаратура)
  • для подвода воздуха (воздухопроводящая)

Топливоподводящая аппаратура имеет разные варианты устройства. Самый распространенный вариант — ТНВД и форсунки разделены как самостоятельные устройства, топливо подводится к двигателю по магистралям высокого и низкого давления.

Магистраль низкого давления хранит, фильтрует и подает горючее к ТНВД. Задача же магистрали высокого давления — поднять давление, необходимое для точной подачи и дозированного впрыска горючего в цилиндр.

Что касается насосов в системе питания, их два.

Топливоподкачивающий подает топливо из бака, очищает его с помощью фильтров грубой и тонкой очистки (прогоняя через них), а затем под давлением подает горючее к ТНВД.

Задача ТНВД — распределить топливо по секциям (каждая соответствует конкретному цилиндру) и подать его на форсунки под высоким давлением соответственно циклу работы двигателя (очередности работы цилиндров).

Расположенные в головке блока цилиндров форсунки отвечают за точный дозированный впрыск и распыление горючего по стенкам камеры сгорания. Лишнее горючее вместе с воздухом отводится обратно в бак по дренажным трубопроводам.

Читать еще:  В чем разница между двигателями змз 405 406

Дизельные форсунки бывают закрытого и открытого типа. Рядовые четырехтактные дизельные ДВС оснащены форсунками закрытого типа, то есть их сопла (отверстие) закрываются запорной иглой, обеспечивая герметичность. То есть сообщение внутренней полости форсунок и камеры сгорания происходит только в момент открытия форсунки (впрыска топлива в камеру).

Важно: встречается нераздельная система питания дизеля, где ТНВД и форсунка объединены в единый узел — насос-форсунку. Но из-за специфики работы таких устройств (жесткая шумная работа двигателя), это решение не получило широкого распространения.

Чем отличается система питания турбированного дизельного мотора

Предназначение турбонаддува — повысить мощность двигателя без его конструктивных изменений вроде увеличения объема камеры сгорания и пр. Топливопроводящая система в дизельном двигателе с турбиной почти не отличается от атмосферного дизеля. А вот алгоритм и принцип подачи воздуха в цилиндр другой.

Турбокомпрессор задействует энергию отработавших газов. Воздух поступает в турбину, сжимается там, охлаждается и нагнетается под высоким давлением в камеру сгорания. Турбины делятся на категории в зависимости от величины давления, которое они создают:

  • турбокомпрессоры с низким наддувом — давление не выше 0,15 МПа
  • среднего наддува — давление 0,2 МПа
  • высокого наддува — давление свыше 0,2 МПа

Система турбонаддува улучшает наполнение цилиндров воздухом и тем самым повышает эффективность сгорания топлива. Так удается увеличить мощность турбированного дизельного ДВС на 30% и более, по сравнению с атмосферным.

К негативным последствиям наличия турбокомпрессора на дизельном ДВС относят увеличение температуры в камере сгорания. Это происходит из-за более интенсивного сгорания топливной смеси. Как следствие, возрастает механическая нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения, что снижает ресурс турбированного двигателя в целом, по сравнению с атмосферным.

О том, какие существуют системы подачи топлива в дизельных двигателях, мы писали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

Hарушения режима сгорания 2/3

Что такое калильное зажигание и каковы его причины? Почему расплавилась головка поршня за поршневыми кольцами? Что происходит, когда в дизельных двигателях с непосредственным впрыском топливная форсунка не поддерживает давление впрыска? Ответы содержатся в этой статье.

Прогары на головке и юбке поршня (двигатель с принудительным воспламенением смеси)

Описание повреждения

  • На головке поршня имеется прогар за поршневыми кольцами.
  • Юбка поршня не имеет задиров, лишь со стороны повреждения на юбку поршня попал материал поршня.

Оценка повреждения

Прогары в головке поршней двигателей с принудительным воспламенением смеси являются последствием калильного зажигания на поршнях с преимущественно ровным днищем и большими поверхностями сжимания. Калильное зажигание вызывается раскаленными деталями в камере сгорания, если их температура превышает температуру самовоспламенения газовой смеси.

Это в основном свеча зажигания, выпускные клапаны и oтложения масляного нагара на стенках камеры сгорания. В результате калильного зажигания головка поршня сильно нагревается в области поверхности сжимания. Из-за высокой температуры материал поршня становится мягким, и под действием силы инерции и проникающих в место повреждения отработавших газов происходит съем материала до маслосъемного поршневого кольца.

Возможныe причины

  • Свечи зажигания с недостаточным калильным числом.
  • Слишком бедная смесь и в результате этого повышенная температура сгорания.
  • Поврежденные клапаны или слишком малый зазор в клапанном приводе, поэтому клапаны неправильно закрываются. От протекающих горячих отработавших газов клапаны начинают раскаляться. В первую очередь это касается выпускных клапанов, потому что впускные клапаны охлаждаются свежими газами.
  • Раскаленные остаточные продукты сгорания на днищах поршней, головке блока цилиндров, клапанах и свечах зажигания.
  • Неподходящее топливо со слишком низким октановым числом. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т .е. октановое число топлива должно обеспечивать требуемую детонационную стойкость для двигателя во всех рабочих состояниях.
  • Дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива.
  • Высокая температура двигателя или всасываемого воздуха из-за недостаточной вентиляции моторного отсека.
  • Общий перегрев двигателя.

Прогары и отложения на головке поршня (дизельный двигатель)

Описание повреждения

Рис. 1:

  • Полное разрушение головки поршня.
  • Прогар жарового пояса до упрочняющей вставки для кольца.
  • Задиры и повреждения на юбке поршня из-за расплавленного и истертого материала поршня.
  • Частичное отсоединение упрочняющей вставки для кольца.
  • Повреждения (следы ударов) во всех камерах сгорания из-за расплавления материала поршня и отсоединения частей упрочняющей вставки для кольца.

Рис. 2:

  • Эрозионные прогары на днище поршня или на жаровом поясе в направлении впрыска струй форсунками.
  • Отсутствие задиров на юбке поршня и в области поршневых колец.

Оценка повреждения

Повреждения такого рода возникают преимущественно в дизельных двигателях с непосредственным впрыском. В предкамерных двигателях они появляются только в том случае, если повреждена предкамера и в результате этого топливо впрыскивается также непосредственно в камеру сгорания.

Если в дизельном двигателе с непосредственным впрыском впрыскивающая форсунка соответствующего цилиндра не поддерживает давление впрыска, то колебания в топливопроводе высокого давления могут еще раз поднять иглу форсунки. Топливо снова впрыскивается в камеру сгорания. Если кислород исчерпан, то капли топлива протекают через камеру сгорания и попадают на днище поршня. Там они сгорают при высокой температуре, и материал поршня смягчается.

Под действием силы инерции и эрозии быстро протекающих отработавших газов отдельные частицы отрываются от поверхности (рис. 2) или происходит съем всей головки поршня (рис. 1).

ДИЗЕЛЬ НА ЛЕГКОВОМ АВТОМОБИЛЕ — ЭТО НАДЕЖНО И ЭКОНОМИЧНО

Кандидат технических наук Д. Зыков

Читать еще:  Датчик давления масло на двигателе калина 8 клапанная

Каждый год в стране прибавляется более миллиона легковых автомобилей. Основную массу по-прежнему составляют «Жигули», но и импортных машин становится все больше и больше (их ежегодный ввоз достигает 300 тысяч). Среди иномарок 15% приходится на машины с дизельными двигателями. Появились они и на ВАЗовских моделях. Самый распространенный дизельный автомобиль тольяттинского производства — ВАЗ 21045. Ставят дизели и на «Нивы». По заказу можно купить дизельную «Волгу» или УАЗ. Между тем многие автомобилисты с осторожностью относятся к машинам с дизельным двигателем. Опасения вызывают чаще всего элементарное незнание того, как этот двигатель работает, и распространенное мнение, что он годится лишь для грузовиков. Однако в дизельном автомобиле нет ничего сложного и тем более опасного. Это очень надежные, экономичные и неприхотливые машины.

Конструктивно дизель во многом схож с бензиновым мотором. Он также работает по четырехтактному циклу. Серьезное отличие — отсутствие в дизеле системы искрового зажигания и иной способ формирования рабочей смеси, ее воспламенения и сгорания. Если в бензиновом двигателе смесь образуется во впускной системе, попадает в цилиндры практически в готовом виде и воспламеняется искрой от свечи зажигания, то у дизеля на такте всасывания в цилиндр поступает чистый воздух. Там он сжимается (такт сжатия) и разогревается до температуры воспламенения топлива (700-800 o С). И только в этот момент в камеру сгорания под большим давлением (10-30 МПа) через форсунки впрыскивается топливо. Впрыск производит топливный насос высокого давления (ТНВД) — один из самых сложных и ответственных агрегатов двигателя. Это дает возможность использовать в качестве топлива более тяжелые фракции нефти (солярку) и работать на обедненных смесях, у которых выбросы окиси углерода меньше, чем у бензиновых фракций. Отсюда — меньшее загрязнение окружающей среды и более высокая экономичность дизельных двигателей.

Есть и еще одно отличие: число оборотов бензинового двигателя регулируют, изменяя расход воздуха, поступающего во впускной коллектор, а на дизелях изменяют подачу топлива. Кроме того, дизели развивают высокий крутящий момент в очень широком диапазоне скоростей вращения коленчатого вала (в отличие от бензиновых моторов), что немаловажно как для тяжелой техники и вездеходов, так и для легковых машин. Первым это помогает выбраться из грязи, вторым — сэкономить топливо.

Нельзя не отметить и такой положительный момент: дизельное топливо меньше, чем бензин, изнашивает стенки цилиндров, поршней и поршневых колец. Стук в поршневой группе и в клапанном механизме или повышенный угар масла у дизелей встречается куда реже, чем у бензиновых моторов. Так что хлопот с дизелями меньше, хотя масло нужно менять чаще.

Разумеется, у дизельных двигателей есть и недостатки. Главный из них — большой вес. При одинаковой мощности дизель почти на треть тяжелее бензинового мотора. Кроме того, дизель сильнее вибрирует и шумит. Объясняется это более высокой степенью сжатия (19-24 против 9-11) и быстрым ростом давления в камере сгорания в момент воспламенения смеси.

Все знают, что дизель трудно запускается на морозе. Для того чтобы предварительно прогреть воздух в камере сгорания, в момент запуска используют специальные свечи предварительного подогрева. После включения зажигания на них подается напряжение и начинается прогрев камеры. В это время на панели приборов включается желтая сигнальная лампочка, и, пока она не погаснет, двигатель заводить нельзя. На большинстве автомобилей сразу после запуска двигателя питание на свечах предварительного подогрева отключается, но на некоторых моделях в очень холодную погоду свечи продолжают работать еще 20-30 секунд после запуска.

Скорость вращения коленчатого вала дизельного двигателя ниже, чем у бензинового. Обычно он раскручивается до 4500-5000 об/мин и не более. Из-за этого при равном рабочем объеме мощность дизеля ниже. Чтобы уравнять мощностные характеристики дизельных и бензиновых двигателей, в дизелях стали использовать многоклапанные головки (вместо одного впускного и одного выпускного клапанов в них делают по два-три впускных и два выпускных клапана) и электронные системы управления подачей топлива.

Наибольшую настороженность у потенциальных покупателей, как правило, вызывает ТНВД. Существует распространенное мнение, что на морозе он часто ломается и может подвести в самый неподходящий момент. Между тем покупка автомобиля со сложной инжекторной электронной системой управления впрыском топлива и зажигания, которая ничуть не проще дизельного ТНВД, их не пугает.

Если вы все же решились приобрести автомобиль с дизельным двигателем, выбирая его, уделите основное внимание топливной системе. Особенно это касается подержанных автомобилей. Для начала попробуйте запустить холодный двигатель. В том случае, если это удается с трудом, причинами могут быть недостаточная компрессия в цилиндрах, неисправность форсунок или системы предварительного подогрева.

Выхлопные газы исправного, правильно отрегулированного дизельного двигателя практически бесцветны. Если же мотор дымит, то по их цвету можно судить о характере неисправностей.

Густой черный дым, идущий из выхлопной трубы, и громкий стук в двигателе свидетель ствуют о неисправности форсунок. Если черный дым есть, а двигатель не стучит, вероятнее всего, засорен воздушный фильтр или неправильно установлен момент впрыска топлива. Неисправность устраняется просто: воздушный фильтр надо почистить или заменить, а момент впрыска отрегулировать.

Если из выхлопной трубы идет голубоватый дым, значит, горит моторное масло. Причина чаще всего кроется в износе поршней или направляющих втулок клапанов. Ремонт такой неисправности обойдется дорого. Иногда при запуске и прогреве дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива голубой дым появляется, а затем пропадает. Это явление нормальное, беспокоиться не стоит.

Читать еще:  Где находиться датчик температуры двигателя на берлинго

Белый или бело-серый цвет выхлопных газов говорит о том, что, возможно, антифриз попадает из системы охлаждения в цилиндры. Чтобы устранить такую неисправность, придется как минимум заменить прокладку головки блока цилиндров. Работа не очень сложная, но дорогая. То же самое может возникнуть и при нарушении режима впрыска или неправильном распылении топлива форсунками. Потребуются как минимум очистка и регулировка форсунок. Если же белый дым пропадает после прогрева двигателя, значит, плохо работают свечи предварительного подогрева (на их замену потребуется 15 минут).

Об износе двигателя, как дизельного, так и бензинового, можно судить по состоянию шланга вентиляции картера, который идет от блока цилиндров или масляного картера к впускному коллектору или воздушному фильтру. Проверку проводят так: отсоединяют верхний конец шланга на работающем двигателе, и, если из него поднимается густой маслянистый «туман», это означает, что двигатель изношен. Подтверждением тому будет и наличие масла в воздушном фильтре или впускном коллекторе.

Недостаточная компрессия для дизеля более опасна, чем для бензинового мотора. Обнаруживается эта неисправность просто: если двигатель при работе издает прерывистый шум и раскачивается, но по мере прогрева «успокаивается», наверняка компрессия упала. Для проверки следует воспользоваться компрессометром, причем дизельным, со шкалой до 24-30 атмосфер. (Обычные компрессометры для бензиновых моторов имеют шкалу до 12-15 атмосфер.) Если компрессия окажется недостаточной, двигатель придется серьезно ремонтировать, а это удовольствие дорогое, лучше поищите другой автомобиль.

Если вы не обнаружили в машине, которую собираетесь купить, видимых недостатков, обязательно прокатитесь на ней. Проверьте по датчику температуры, не перегревается ли двигатель. Помимо банальных неисправностей системы охлаждения причинами перегрева могут быть неисправности форсунок или неправильная установка момента впрыска.

Ничуть не лучше, если мотор не прогревается до рабочей температуры. Это приводит к нарушению режима смазки механизмов двигателя и их быстрому износу. Косвенными признаками работы двигателя при низкой температуре охлаждающей жидкости могут служить белесые отложения на маслоизмерительном щупе, внутри воздушного фильтра и в шланге вентиляции картера.

Иногда случается, что дизельный двигатель самопроизвольно набирает обороты и не реагирует на нажатие педали газа. Это происходит, когда в топливную систему подсасывается воздух. Поиски неисправности сложны — нужно последовательно проверить всю систему.

Если же результаты осмотра и испытательного пробега удовлетворительны, в салоне не пахнет соляркой и на двигателе нет подтеков масла, машину можно покупать. Дизель прослужит долго.

Как уменьшить расход дизельного топлива

Дизель – один из популярных топливных материалов. Водители, использующие этот вид горючего для своих авто стремятся к разумному его потреблению. Для этого в первую очередь следует выявить причину, по которой возросли объемы потребляемого автомобилем топлива, а затем позаботиться о ее устранении.

Почему растет потребление дизельного топлива?

Существуют классические источники проблем, приводящих к повышению с течением времени количества необходимого для езды дизеля. Среди них: неполадки в работе форсунок и воздушного фильтра, связанные с засорами, разгерметизация системы питания, неполадки в работе насоса или клапанного механизма и нарушения показателя частоты впрыскивания топлива.

Перечисленные технические причины совместно или по отдельности приводят к упадку показателей мощности дизельного двигателя, возникновению проблем при его запуске и неустойчивому функционированию во время холостого хода.
Как предотвратить перерасход?

Особенность нового дизельного двигателя – тяговые показатели крутящего момента при низких оборотах лучше, чем у бывшего в эксплуатации, при низком потреблении горючего. Однако такой вид двигателя очень чувствителен к качеству заправляемого энергоносителя. Продлить показатели небольшого расхода можно, используя топливо проверенных производителей, в проверенных местах.

В последнее время появилось много разнообразных моделей двигателей такого типа, что повлияло в лучшую сторону и на качество горючего. Для снижения риска залить некачественный дизель на непроверенной станции, можно использовать присадки, предназначенные для заправки. Хотя эти приспособления способны улучшить качество заливаемого дизеля, цена их довольно велика, поэтому оснащение экономически разумно только при большом проценте контакта с горючим с неизвестными показателями.

Конструкция дизельного двигателя сложнее, чем бензинового, а потому его регулярная настройка очень важна. Работа этой установки является ключевым звеном экономичного потребления горючего. Самая важная деталь системы – насос, который работает под высоким давлением и управляется автоматической системой электронного типа. Регулировка этой системы включает также отладку параметров расхода топлива. Указанная система с течением времени все чаще нуждается в балансировке. Это особенно актуально для грузовых автомобилей с большой грузоподъемностью. Среди параметров, которые могут существенно повлиять на увеличение расхода энергоносителя, наиболее частыми являются:

разбалансировка, происходящая естественным образом в процессе эксплуатации транспортного средства;

нарушение показателей работы насоса, который работает под высоким давлением, перегоняя топливо;

увеличение количества зазоров, что способно привести к снижению качества состава топливной смеси.

Угол опережения впрыска, главный показатель работы топливного насоса, напрямую зависит от внутреннего давления. Согласно конструкционной особенности топливного насоса, работающего под высоким давлением, он имеет поршень, который приводит в движение специальную шайбу при помощи поводка. Волновой профиль шайбы подвержен высокой степени изнашиваемости, а это приводит, в свою очередь, к отсрочке времени поступления дизельного топлива к форсунке. Поэтому изношенную шайбу необходимо своевременно менять. Это обеспечит отсутствие перерасхода и позволит обеспечить стабильный объем поступающего в систему воздуха и баланс циклов подачи топлива.

Таким образом, своевременная замена износившихся деталей и устранение поломок, а также заправка качественным горючим позволяет избежать перерасхода горючего, потребляемого дизельным двигателем.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector