Системы впрыска дизельных двигателей
13.01.2014 #Система впрыска # Система питания двигателя
Системы впрыска дизельных двигателейДизельный двигатель работает за счет самовоспламенения топлива, поданного под высоким давлением. Однако распылить топливо в цилиндре дизеля — нетривиальная задача, которую конструкторам приходится решать уже больше века. О том, какие сегодня используются системы впрыска дизельных двигателей, как они устроены и как работают, читайте в этой статье.
Особенности работы топливной системы дизельного двигателя
Главная особенность дизельного двигателя заключается в том, что в нем используется принцип самовозгорания топлива под действием сжатого и нагретого в цилиндре воздуха. Для успешного возгорания необходимо произвести подачу топлива в цилиндр примерно в конце такта сжатия, а так как воздух в цилиндре сильно сжат, топливо тоже должно быть подано под высоким давлением — на практике в разных двигателях топливо впрыскивается под давлением от 100 до 2500 атмосфер.
С другой стороны, мало просто подать топливо в цилиндр — это необходимо сделать так, чтобы обеспечить наилучшие условия для самовозгорания и наиболее полного сгорания. Самый простой и эффективный способ — распылить топливо в цилиндре с помощью форсунки.
Таким образом, в дизельных двигателях используются системы впрыска топлива, и все они, независимо от типа, имеют два основных компонента: топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки. А отличия систем заключаются в устройстве насоса и форсунок, их расположении и наличии дополнительных компонентов.
Системы впрыска дизельных двигателей
Существует несколько типов систем впрыска дизельных двигателей, среди которых наибольшее распространение получили следующие:
— Системы с рядным ТНВД;
— Системы с ТНВД распределительного типа;
— Системы с насос-форсунками;
— Аккумуляторные системы типа Common Rail («Общая магистраль»).
При этом все системы имеют большое число разновидностей, однако мы расскажем только о самых популярных типах.
Рядный ТНВД
Рядный ТНВД — наиболее простое решение, которое активно используется на протяжении многих десятилетий и даже сегодня пользуется высокой популярностью. По сравнению с другими системами, рядный насос громоздок и тяжел, поэтому он широко используется только на мощных автомобильных и тракторных двигателях.
Основу рядного ТНВД составляют плунжерные пары, число которых равно числу цилиндров. В общем случае, плунжерная пара представляет собой цельнометаллический цилиндр (плунжер), движущийся в гильзе. Двигаясь вверх, плунжер сжимает топливо, по достижении определенного давления открывается нагнетательный клапан, который выпускает сжатое топливо — оно направляется к форсунке, которой впрыскивается в цилиндр. Двигаясь в обратную сторону, плунжер открывает впускной канал, и пространство над ним наполняется новой порцией топлива. Для заполнения плунжерной пары топливом служит специальный подкачивающий насос.
Плунжеры приводятся в движение кулачковым валом по типу распределительного вала двигателя.
Вал приводится в движение двигателем, ТНВД связан с двигателем через муфту опережения впрыска, которая позволяет настраивать работу насоса в зависимости от оборотов и тактов двигателя.
Распределительный ТНВД
ТНВД распределительного типа по устройству в целом повторяет рядный ТНВД, однако в нем используется только одна или две плунжерных пары (одна пара может обслуживать от 2 до 6 цилиндров). Принцип работы распределительного насоса сводится к тому, что плунжер двигается не только вверх и вниз, но и одновременно вращается вокруг оси и поочередно открывает выпускные отверстия, через которые топливо под давлением подается к цилиндрам.
Более современный и эффективный тип распределительного ТНВД — роторный. В нем используется ротор с установленными плунжерами (от 2 до 4, они движутся навстречу друг другу), который вращается и распределяет топливо по цилиндрам.
Распределительный насос компактен и легок, однако он требует более тщательной настройки, поэтому сегодня для его управления широко применяются электронные регуляторы.
Насос-форсунка
Название «насос-форсунка» говорит само за себя — в ней объединены форсунка и насосная секция, в основе которой лежит все та же плунжерная пара. Преимущество такого решения в том, что оно позволяет легко регулировать подачу топлива в каждый цилиндр, а при выходе из строя одного насоса остальные останутся в строю.
Насос-форсунка имеет большое преимущество, так как управлять ею можно с помощью распределительного вала двигателя, который расположен в головке цилиндров, то есть — там же, где и форсунки. Так что здесь не нужно использовать отдельную систему привода, а достаточно использовать уже имеющийся вал ГРМ.
Насос-форсунка достаточно широко используется на дизельных двигателях грузовых автомобилях, а также на двигателях внедорожников.
Common Rail
Common Rail — самая современная система впрыска топлива, которая может обеспечить наилучшие характеристики работы двигателя. Эта система стала использоваться с конца 1990-х годов компанией Bosch, и к сегодняшнему дню ею оснащается практически три четверти всех сходящих с конвейеров дизельных двигателей.
Отличительная черта Common Rail — наличие так называемого аккумулятора, в котором топливо находится под постоянным высоким давлением и из него подается к форсункам. Аккумулятор — это общая топливная магистраль (это отражено в названии Common Rail, что переводится с английского, как «общая магистраль») или топливная рампа, в которую топливо нагнетается с помощью ТНВД.
Наличие аккумулятора позволяет значительно улучшить впрыск топлива через форсунки (так как они работают под постоянным давлением и только открываются в необходимые моменты, причем за один такт может производиться до 9 впрыскиваний), а также упростить ТНВД и другие детали системы впрыска.
На современных двигателях Common Rail полностью управляется электроникой. Блок управления на основе данных с нескольких датчиков определяет количество подаваемого топлива, моменты его подачи в цилиндры и т.д. Это позволяет достичь наилучшей работы двигателя и снизить его токсичность на всех режимах.
Права на технологию Common Rail принадлежат компании Bosch.
Другие статьи
#Планка генератора
Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля
14.09.2022 | Статьи о запасных частях
В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.
#Переходник для компрессора
Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем
31.08.2022 | Статьи о запасных частях
Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.
#Стойка стабилизатора Nissan
Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»
22.
06.2022 | Статьи о запасных частях
Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.
#Ремень приводной клиновой
Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования
15.06.2022 | Статьи о запасных частях
Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.
Вернуться к списку статей
Ремонт дизельных двигателей — Статьи
Дизельные моторы распространены не столь широко, как бензиновые, что не лучшим образом сказалось на их техобслуживании.
Найти специалиста, осуществляющего качественный ремонт дизельных двигателей, порой довольно сложно, а самостоятельно выполнить многие виды работ по ремонту не представляется возможным. Автовладельцам нелишним будет знать все тонкости ремонта дизелей и их отличия от бензиновых моторов.
Принцип работы дизельных моторов
Принцип работы дизельных двигателей существенно отличается от бензиновых: нет привычных для многих водителей свечей зажигания, и максимальные обороты мотора ниже.
Воспламенение горючей смеси в дизельных ДВС происходит в результате её самодетонации — это стало возможным благодаря увеличенной степени сжатия поршневой. При достижении поршня верхней точки, находящийся в цилиндрах воздух нагревается до 900 градусов, и попадающее уже после его разогрева топливо самовозгорается, что делает использование свечей зажигания ненужным.
Однако, в дизельных моторах существуют свечи накаливания, позволяющее предварительно разогреть воздух в камерах сгорания, что облегчает запуск мотора в холодное время года.
Высокие моющие и смазывающие качества солярки способствует более долгой эксплуатации поршневой группы без необходимости проводить капитальный ремонт двигателя, но дизельный мотор подвержен ряду других неисправностей, связанных с особенностями его работы.
1. Работа на более высоких температурах создаёт риск перегрева мотора. 2. Дизель очень чувствителен к топливу — некачественная солярка может быстро «убить» мотор. 3. При низких температурах завести дизель порой довольно проблематично. 4. Солярка, в отличие от бензина, при крайне отрицательных температурах густеет, что делает дальнейшую эксплуатацию авто невозможной. 5. В силу особенностей конструкции работа мотора на больших оборотах чревата его выходом из строя.
Помимо этого, дизельные моторы требуют более частого технического обслуживания, в отличие от бензиновых, при этом стоимость работ обычно гораздо выше.
Преимущества и недостатки дизельных ДВС
Работа дизеля сопровождается повышенным уровнем шума и вибраций.
К недостаткам дизелей можно отнести следующее:
низкая мощность, в сравнении с бензиновыми моторами равного объёма; большая масса двигателя; необходимость в частом техническом обслуживании; сложности при зимней эксплуатации.
Однако, положительных сторон у дизельного мотора существенно больше:
одинаковая мощность вне зависимости от оборотов двигателя. Говоря простым языком, дизель отлично «тянет» даже на низких оборотах, в то время как бензиновый двигатель для выхода на максимальную мощность необходимо как следует раскрутить;
меньший расход топлива. Экономия составляет порядка 15–20%, но всё увеличивающаяся стоимость солярки в ближайшем будущем скоро уравняет расходы на топливо для всех типов двигателей;
дизельные ДВС более экологичны, чем бензиновые, при условии исправно работающей топливной аппаратуры;
детали дизельного ДВС меньше подвержены износу;
отсутствие системы зажигания делает некритичным даже попадание в моторный отсек воды.
Новые разработки, активно используемые ведущими автопроизводителями, всё больше повышают эксплуатационные качества мотора, но также делают его значительно сложнее, в результате чего у автовладельцев возникают определённые трудности в нормальном техническом обслуживании и ремонте.
Слабые места дизелей: турбонагнетатель
Одно из наиболее слабых мест любого дизельного двигателя — турбина. Благодаря ей удаётся значительно повысить мощность мотора — турбокомпрессор загоняет больше воздуха в камеры сгорания, позволяя «снимать» с двигателя больше мощности, не увеличивая его объем. Турбина приводится в движение выхлопными газами автомобиля, температура которых достигает до 800 градусов.
Сложные условия эксплуатации становятся причиной следующих проблем с турбинами:
1. Расход масла. Особенно эта болезнь наблюдается у моторов с интеркулерами. Долгая работа двигателя на холостых оборотах (соответственно, при низком давлении масла), приводит к выдавливанию масла из-под специальных шайб через интеркулер во впускную систему.
Попадая в камеры сгорания, моторное масло значительно уменьшает ресурс двигателя.
2. Повреждение крыльчатки. Обычно это является следствием неквалифицированного ремонта или технического обслуживания дизельного ДВС — даже пластиковая деталь, попавшая в выхлопную систему, способна сломать одну из лопастей крыльчатки турбины. В результате этого нарушается её балансировка, что приводит к быстрому разрушению турбокомпрессора без возможности восстановления.
3. Выход из строя подшипника и втулки. Сопровождается стуками, гулом турбины, является следствием использования некачественного масла или отсутствием контроля за его уровнем.
Следует помнить, что ремонт турбин дизельных двигателей является довольно сложной процедурой, и далеко не каждая компания за это берётся. В среднем, продолжительность работы турбокомпрессора составляет 100–150 тысяч километров, в дальнейшем требуется его замена или же ремонт.
Проблемы с системой подачи топлива
Топливная аппаратура дизеля — своеобразный аналог системы зажигания в бензиновом двигателе, отвечающего за своевременную подачу напряжения на каждую свечу.
Аппаратура обеспечивает подачу топлива в цилиндры, и малейшая ошибка приводит к невозможности завести двигатель или его неустойчивой работе. Ремонт топливной аппаратуры дизельных двигателей осуществляет ограниченное количество организаций, по причине высокой сложности проводимых работ и необходимости в специальном оборудовании.
Также нередко неисправности могут возникнуть в следующих компонентах топливной системе: форсунках и ТНВД (топливном насосе высокого давления). Ремонт форсунок для дизелей можно выполнить на большинстве СТО в Москве, работающих с дизелями, но ремонт ТНВД осуществляют довольно мало компаний.
Отремонтировать дизельный мотор своими силами в большинстве случае невозможно — необходимо участие опытных специалистов и специальное оборудование.
Сервис Uremont.com поможет найти компанию, осуществляющую ремонт дизелей — нужно всего лишь выбрать на сайте любую СТО из предложенного списком. С нами ремонт и обслуживание вашего авто делается быстро, доступно и качественно.
Как работает Uremont?
01
Создаете заявку
с кратким описанием работ и желаемой датой ремонта. Потратите не более 3 минут
02
Получаете предложения
от специализированных автосервисов в личном кабинете
03
Сравниваете ответы
наиболее подходящие по стоимости, отзывам, местоположению и другим параметрам
04
Подтверждаете запись
а также все условия ремонта и можно смело ехать в автосервис
Создание заявки абсолютно бесплатно и займет у вас не более 5 минут
Создать заявку
дизельный двигатель | Работа, типы, приложения [Полное руководство с изображениями]
Двигатель внутреннего сгорания
Написать комментарий к записи Дизельный двигатель | Работа, типы, приложения [Полное руководство с изображениями]
Содержание
Что такое дизельный двигатель? Дизельный двигатель – машина (двигатель внутреннего сгорания), преобразующая химическую энергию дизельного топлива в механическую энергию.
Его изобрел Рудольф Дизель.
Это тип двигателя внутреннего сгорания, который работает на дизеле (топливе). В дизельном двигателе сгорание топлива происходит за счет высокой температуры и давления внутри камеры сгорания.
Типы дизельных двигателейВ зависимости от количества тактов, необходимых для завершения процесса сгорания, дизельные двигатели можно разделить на два типа.
- Двухтактный дизельный двигатель
- Четырехтактный дизельный двигатель
Дизельный двигатель работает по дизельному циклу. Независимо от количества тактов, необходимых для завершения процесса сгорания, дизельный двигатель работает поэтапно.
Примечание. Здесь нас не особенно интересует двухтактный или четырехтактный двигатель.
Этап 1: Всасывание воздуха из окружающей среды
На этом этапе двигатель всасывает воздух из окружающей среды, а затем сжимает его.
Этап 2: Впрыск топлива
На этом этапе топливо впрыскивается в двигатель при очень высокой температуре и давлении.
Этап 3: Сгорание
Из-за очень высокой температуры и давления внутри двигателя топливо взрывается, что приводит к возвратно-поступательному движению поршня.
Этап 3: Выхлоп
На этом этапе из двигателя выводятся выхлопные газы процесса сгорания.
Опять подсасывается свежий воздух и цикл продолжается и продолжается.
Объяснение дизельного циклаДизельный двигатель работает по дизельному циклу. В дизельном цикле четыре процесса (как показано на схеме)
Дизельный циклПроцесс 1-2
Это изоэнтропическое сжатие воздуха, всасываемого из окружающей среды. В этом процессе работа (Win) совершается системой по сжатию воздуха.
Процесс 2-3
Здесь впрыскивается дизельное топливо.
Это изобарический процесс. Здесь топливо сгорает за счет высокой температуры и давления. В этом процессе двигатель получает тепло (Цинь).
Процесс 3-4
Рабочий ход. Это процесс изоэнтропического расширения. Полученная здесь работа есть Wout.
Процесс 4-1
Это изохорный процесс. На этом этапе все выхлопные газы процесса сгорания выводятся из двигателя. Некоторое количество тепла также теряется с выхлопными газами, т.е. Qout.
Преимущества дизельных двигателейЕсть несколько преимуществ (по сравнению с бензиновыми или бензиновыми двигателями) дизельных двигателей, некоторые из них.
- Они более эффективны
- Они более прочные
- Они создают больший крутящий момент
- Отсутствие свечей зажигания снижает стоимость
Некоторые недостатки дизельных двигателей (по сравнению с бензиновыми или бензиновыми двигателями).
- Высокая скорость не очень хорошая
- Требуется регулярное техническое обслуживание
- Они тяжелее
Существует несколько областей применения дизельных двигателей и некоторые из них.
- Дизель-генераторы
- Локомотивы
- Сельскохозяйственное оборудование
- В строительном оборудовании
- На грузовых и круизных судах
- В автобусах и грузовиках
Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
| Дизельные двигатели | Бензиновые двигатели |
| Используются для тяжелых условий эксплуатации | Они используются для относительно легких условий эксплуатации |
| Как правило, это тихоходные двигатели | Как правило, это относительно высокоскоростные двигатели |
| Их обслуживание дорого | Они имеют относительно меньшую стоимость обслуживания |
| Степень сжатия высокая (15-20) | Степень сжатия низкая (6-10) |
| Запуск относительно затруднен | Легкий запуск |
| Горение происходит при постоянном давлении | Горение происходит при постоянном объеме |
| Возгорание происходит из-за высокой степени сжатия | Заряд (воздушно-топливная смесь) воспламеняется от искры |
| Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания с помощью системы впрыска топлива | Карбюратор используется для приготовления воздушно-топливной смеси |
| Во время такта всасывания происходит только забор воздуха | Впуск топливно-воздушной смеси происходит во время такта всасывания |
Типы морских дизельных двигателей
••• Jupiterimages/Comstock/Getty Images
Обновлено 24 апреля 2017 г.
Изобретен Рудольфом Дизелем в 189 г.2, дизельный двигатель работает за счет воспламенения топлива внутри цилиндра, содержащего поршень. Затем движение поршня преобразует тепловую энергию в работу. Первый морской дизельный двигатель был установлен на океанском судне «Селандия» в 1912 году. По данным Федерации американских ученых, дизельный двигатель стал важным компонентом силовой установки ВМС США.
Четырехтактный двигатель
На средних и больших торговых судах используется четырехтактный дизельный двигатель, обеспечивающий средние обороты двигателя от 250 до 850 об/мин. Этот тип двигателя также является предпочтительным методом движения на судах с минимальным пространством над головой, таких как пассажирские катера и паромы. По данным MarineDiesels, двигателю требуется четыре хода поршня для преобразования топлива в работу. В то время как поршень перемещается вверх и вниз по цилиндру два раза, коленчатый вал совершает два оборота. Ходы широко известны как впускные, компрессионные, силовые и выпускные.
Двухтактный двигатель
По сравнению с четырехтактным двигателем более крупный двухтактный двигатель имеет более высокое соотношение мощности к массе и улучшенную топливную экономичность. Это предпочтительный двигатель владельцев глубоководных кораблей, требующих значительной выходной мощности. Хотя двухтактный двигатель имеет среднюю скорость вращения около 100 об/мин, он может работать на мазуте, который дешевле очищенного топлива. По данным MarineDiesels, двухтактные дизельные двигатели гигантских размеров являются одними из самых мощных двигателей на планете. Хотя масло смазывает коленчатый вал, двухтактный двигатель не смешивает масло или топливо с воздухом перед впуском. В этом типе двигателя поршень перемещается вверх и вниз по цилиндру только один раз, а коленчатый вал совершает один оборот.
Три подкатегории
По данным Martin’s Marine Engineering, дизельные двигатели также классифицируются по высокой, средней и малой скорости.