Системи упорскування дизельних двигунів: види та особливості

Як відомо, принцип роботи дизельного двигуна дещо відрізняється від бензинових аналогів. Головною відмінністю можна вважати займання паливно-повітряної суміші, яке відбувається не від зовнішнього джерела (іскри запалювання), а від сильного стискання і нагрівання.

Іншими словами, в дизельному двигуні відбувається самозаймання палива. При цьому пальне повинне подаватися під дуже високим тиском, так як необхідно максимально ефективно розпилити паливо в циліндрах дизельного мотора. У цій статті ми поговоримо про те, які системи упорскування дизельних двигунів сьогодні активно використовуються, а також розглянемо їх устрій та принцип роботи.

Як працює паливна система дизельного двигуна

Як вже було сказано вище, в дизельному двигуні відбувається самозаймання робочої суміші палива і повітря. При цьому спочатку в циліндр подається тільки повітря, потім це повітря сильно стискається і нагрівається від стиснення. Щоб сталося загоряння, дизпаливо (солярку) потрібно подати ближче до кінця такту стиснення.

З урахуванням того, що повітря сильно стискається, пальне також необхідно впорснути під високим тиском і ефективно розпорошити. У різних дизельних ДВЗ тиск вприскування може відрізнятися, починаючи, в середньому, з позначки в 100 атмосфер і закінчуючи вражаючим показником понад 2 тис. атмосфер.

Для найбільш ефективної подачі палива і забезпечення оптимальних умов для самозаймання заряду з наступним повноцінним згорянням суміші паливний впорскування реалізований через дизельну форсунку.

Виходить, незалежно від того, який тип системи живлення використовується, в дизельних двигунах завжди присутні два основних елемента:

  • пристрій для створення високого тиску палива;
  • форсунка для впорскування й розпилювання пального;

Іншими словами, на багатьох дизелях тиск створює ПНВТ (паливний насос високого тиску), а подача дизпалива в циліндри відбувається через форсунки. Що стосується відмінностей, в різних системах паливоподачі насос може мати ту чи іншу конструкцію, також за своєю будовою відрізняються і самі дизельні форсунки.

Ще системи живлення можуть відрізнятися по розташуванню тих або інших складових елементів, мають різні схеми управління і т. д. Давайте розглянемо системи упорскування дизельних двигунів більш докладно.

Системи живлення дизельних двигунів: огляд

 Якщо розділити системи живлення дизельних моторів, які набули найбільшого поширення, можна виділити наступні рішення:

  • Система живлення, в основі якої лежить ТНВД рядного типу (рядний ТНВД);
  • Система паливоподачі, яка має ТНВД розподільного типу;
  • Рішення з насос-форсунками;
  • Паливний впорскування Common Rail (акумулятор високого тиску в загальній магістралі).

Зазначені системи також мають велику кількість підвидів, при цьому в кожному випадку той або інший тип являється основним.

  • Отже, почнемо з найпростішої схеми, яка передбачає наявність рядного паливного насоса. Рядний ТНВД являє собою давно відоме і перевірене рішення, яке використовується на дизелях не один десяток років. Такий насос активно використовується на спецтехніці, вантажівках, автобусах і т. д. Якщо порівнювати його з іншими системами, насос досить великий за своїми габаритами і вагою.

У двох словах, в основі рядного ТНВД лежать плунжерні пари. Їх кількість дорівнює кількості циліндрів двигуна. Плунжерна пара являє собою циліндр, який рухається в «склянці» (гільзі). При русі вгору відбувається стиснення палива. Потім, коли тиск досягає необхідного показника, відбувається відкриття спеціального клапана.

В результаті попередньо стислий паливо надходить на форсунку, після чого відбувається впорскування. Після того, як плунжер почне рухатися назад вниз, відкривається канал для впуску палива. Через канал пальне заповнює простір над плунжером, далі цикл повторюється. Щоб солярка потрапляла в плунжерні пари, додатково в системі є окремий підкачуючий насос.

Самі плунжери працюють завдяки тому, що в пристрої насоса є кулачковий вал. Цей вал працює подібно распредвалу в ГРМ, де кулачки «штовхають» клапана. Сам вал насоса приводиться від двигуна, так як ТНВД з’єднаний з двигуном за допомогою муфти випередження впорскування. Зазначена муфта дозволяє коригувати роботу і підлаштовувати ПНВТ у процесі експлуатації двигуна.

  • Система живлення з розподільним насосом не сильно відрізняється від схеми з рядним ТНВД. Розподільчий ТНВД схожий на рядний по конструкції, при цьому в ньому зменшено кількість плунжерних пар.

Іншими словами, якщо в рядном насосі пари необхідні на кожен циліндр, то в розподільчому достатньо 1 або 2 плунжерних пар. Справа в тому, що однієї пари у цьому випадку достатньо для подачі пального в 2, 3 або навіть 6 циліндрів.

Це стало можливим завдяки тому, що плунжер отримав можливість не тільки рухатися вгору (стиск) і вниз (впуск), але також обертатися навколо осі. Таке обертання дозволило реалізувати почергове відкриття випускних отворів, через які дизпаливо під високим тиском подається на форсунки.

Подальший розвиток цієї схеми призвело до появи більш сучасного роторного ТНВД. У такому насосі застосований ротор, в якому встановлені плунжери. Зазначені плунжери рухаються назустріч по відношенню один до одного, а ротор здійснює обертання. Так відбувається стиснення і розподіл солярки по циліндрах двигуна.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, який принцип роботи має ТНВД дизельного двигуна. З цієї статті ви дізнаєтеся про особливості конструкції та роботи паливного насоса високого тиску.

Головним плюсом розподільного насоса і його різновидів є знижений вага і компактність. При цьому настроювати цей пристрій складніше. З цієї причини додатково використовуються схеми електронного управління і регулювання.

  • Система живлення типу «насос-форсунка» представляє собою схему, де спочатку відсутній окремий ТНВД. Якщо точніше, форсунка і насосна секція були об’єднані в одному корпусі. В основі лежить вже знайома плунжерна пара.

Рішення має ряд переваг в порівнянні з системами, в яких використано ТНВД. Насамперед, можна легко відрегулювати подачу палива в окремі циліндри. Також у разі виходу однієї форсунки з ладу, інші будуть працювати.

Також використання насос-форсунок дозволяє позбутися від окремого приводу ПНВТ. Плунжери в насос-форсунки приводяться в дію від розподільного валу ГРМ, який встановлений в ГБЦ. Такі особливості дозволили дизельним моторам з насос-форсунками одержати широке поширення не тільки на вантажівках, але і на великих легкових автомобілях (наприклад, дизельні позашляховики).

  • Система Common Rail є однією з найбільш сучасних рішень в області паливного уприскування. Також дана схема живлення дозволяє досягти максимальної економічності одночасно з високим ККД дизельного двигуна. Паралельно знижується і токсичність відпрацьованих газів.

Система була розроблена німецькою фірмою Bosch в 90-х роках. З урахуванням очевидних переваг за короткий час переважна більшість дизельних ДВЗ на легкових і вантажних авто стали оснащувати виключно Соммоп Rail.

Загальна схема пристрою заснована на так званому акумуляторі високого тиску. Якщо просто, пальне знаходиться під постійним тиском, після чого подається до форсунок. Що стосується акумулятора тиску, даний акумулятор фактично є паливною магістраллю, куди пальне нагнітається за допомогою окремого ТНВД.

Система Common Rail частково нагадує бензиновий, інжекторний двигун, який має паливну рампу з форсунками. Бензин в рампу (паливну рейку) нагнітається під невеликим тиском бензонасосом з бака. В дизелі тиск набагато вищий, пальне нагнітає ТНВД.

Завдяки тому, що тиск в акумуляторі постійне, стало можливим реалізувати швидкий і «багатошаровий» уприскування палива через форсунки. Сучасні системи у двигунах форсунок Common Rail дозволяють зробити до 9 дозованих вприскувань.

В результаті дизельний двигун з такою системою живлення економічний, продуктивний, працює м’яко, тихо й еластично. Також використання акумулятора тиску дозволило зробити конструкцію ТНВД на дизельних моторах більш простий.

Додамо, що високоточний впорскування на двигунах Common Rail є повністю електронним, так як за роботою системи стежить окремий блок управління. У системі використовується група датчиків, які дозволяють контролеру точно визначити, скільки дизпалива потрібно подати в циліндри і в який момент.

Підведемо підсумки

Як видно, кожна з розглянутих систем живлення дизельного двигуна має свої переваги і недоліки. Якщо говорити про простих рішеннях з рядним ТНВД, їх головним плюсом можна вважати можливість ремонту і доступність обслуговування.

У схемах з насос-форсунками потрібно пам’ятати про те, що дані елементи чутливі до якості палива і його чистоті. Попадання навіть найдрібніших частинок може вивести з ладу насос-форсунку, в результаті чого дорогий елемент зажадає заміни.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, як промити систему харчування (паливну систему) дизельного двигуна. З цієї статті ви дізнаєтеся про доступні способи промивання систем паливного вприскування дизельного двигуна.

Що стосується систем Common Rail, головним недоліком є не тільки висока початкова вартість таких рішень, але й складність і дорожнеча подальшого ремонту і обслуговування. З цієї причини за якістю палива і станом паливних фільтрів потрібно постійно стежити, а також своєчасно проводити планове обслуговування.

Ссылка на основную публикацию