Статьи 13 Мая, 2017

Как устроена топливная система дизельного автомобиля

Несмотря на все технологические достижения последних лет в разработке ДВС на дизельном топливе, в народе гуляет стереотип о шумности и некоего тракторного предназначения дизельных агрегатов. Но современные ДВС получили отличные электронные системы управления, изменяемые фазы впрыска топлива, новые топливные системы и улучшенное качество материалов и лучшее качество сборки. Поэтому, современный дизельный агрегат не уступает бензиновому в динамике, мощности, шумности, но имеет меньший расход при том, что солярка стоит дешевле бензина. Но стоит признать, что экономичность мотора компенсируется более дорогим обслуживанием, в чем играет немалую роль — топливная система, о которой поговорим детальней в данной статье.

Чем отличаются дизельные и бензиновые агрегаты

По общим принципам, обе разновидности агрегатов не имеют особых конструктивных различий и являются примерами классических ДВС. Единственным принципиальным различием агрегатов, становится используемое топливо и принцип его поджига.

В современных моторах, работающих на бензине, в большинстве случаев используется конструкция, смешивающая воздух с бензином до попадания в цилиндр, и только потом поступает в камеру сгорания, в которой сжимается и воспламеняется (стоит отметить, что существуют и отличия от данной схемы, но принцип остается неизменным), после чего, топливная смесь сжимается до 9-11 единиц и поджигается электрической искрой.
В "дизеле" происходит воспламенение топлива из-за повышенной степени сжатия в комплексе с высокой температурой сжатого воздуха, без принудительного поджига. Воздух и солярка в камеру сгорания поддаются по отдельности. На моменте сжатия поддается воздух, сжимающийся до тридцати кратной степени, из-за чего происходит нагрев до 700 — 800 градусов по Цельсию. Незадолго до момента верхней мертвой точки, через форсунку начинает поступать дизельное топливо, воспламеняющееся уже в процессе впрыска.

Но данный принцип воспламенения имеет свои минусы, особенно в холодные времена года, когда температура воздуха опускается, и в не прогретом двигателе не получается создать требуемую температуру для воспламенения топлива. Для исключения такой ситуации, приходится использовать специальные свечи накала, которые помогают достичь необходимой температуры на первых секундах работы мотора.

Принцип работы топливной системы дизельного мотора

Если кратко описывать, как работает топливная система и как она сделана, то всю систему можно разделить на две части. Первая — относится к части отвечающей за наполненность системы, и очистку топлива через два фильтра. В последствии, топливо попадает в ТНВД, но перед этим проходит еще один этап фильтрации при помощи фильтра тонкой очистки.

А ТНВД уже работает в согласованном режиме с форсунками, через которые поступает топливо внутрь цилиндров. При этом, новые агрегаты очень требовательны к точности объемов подающегося топлива и в точности времени за которое подается этот объем. Поэтому, топливная система дизельных агрегатов — это сложный и дорогой в обслуживании компонент.

Далее, мы попробуем разобраться в поэтапной работе каждой составляющей части всей системы при бесперебойной работе.

Стоит отдельно уделить внимание тому моменту, что современные "дизеля" стали требовательны к качеству топлива. В данном вопросе, можно сказать, что бензиновый мотор менее прихотлив и способен проработать на низкокачественном топливе лучше чем современный дизельный агрегат. Поэтому, не стоит вспоминать те времена, когда в дизельные автомобили заливали первую попавшуюся солярку. Двойная фильтрация позволяет избавить топливо от различных примесей, включающих в себя грязь, песчинки и даже воду.

После фильтрации, дизельное топливо поступает в топливный насос высокого давления, который способен поднять давление до 2 000 атмосфер. Это позволяет обеспечить необходимые условия для распыления топлива в камерах сгорания посредством форсунок. При этом, ТНВД работает в сочетании с порядком работы поршней. Если все функционирует в строго отрегулированном порядке, то в камеру сгорания подается определенное количество топлива с высокой точностью по объему, времени и давлению.

Кроме этого, немаловажной частью топливной системы является «обратка», обеспечивающая возврат лишнего количества топлива в топливный бак. Что позволяет системе работать с небольшим запасом по объему топлива (на случай необходимости резкого увеличения скорости или оборотов мотора), и обеспечивает определенный температурный режим топлива.

Основные составляющие части топливной системы

В данной части статьи, мы подробно разберемся с основными элементами топливной системы, обеспечивающими бесперебойную работу.

Топливо подкачивающий насос

Это один из самых простых элементов во всей системе, обеспечивающий небольшое давление в топливной магистрали до ТНВД. По своей конструкции представляет собой две шестерни, выполняющих роль лопастей, создающих давление и придающих направление движению топлива. Как отмечалось ранее, данный насос обеспечивает излишний объем топлива, который возвращается по обратной магистрали в топливный бак. Это позволяет постоянно поддерживать заполненность системы и необходимый объем топлива в любой момент работы двигателя.

Топливный насос высокого давления или ТНВД

Как понятно из названия, это главный агрегат в топливной системе дизельного двигателя, обеспечивающий достаточное давление для нормальной работы мотора. Кроме этого, современные технологии, позволившие внедрить электронные системы управления в работу ТНВД, форсунок и самого двигателя, позволили добиться удивительных показателей экономичности, мощности, минимизации вибрации и шума на оборотах до 4500 в минуту.

Сам же насос высокого давления приводится в работу благодаря механическому приводу от маховика коленчатого вала двигателя. При этом, конструкция топливного насоса позволяет регулировать не только давление, но и количество подаваемого топлива. Все это стало возможным благодаря особой конструкции плунжера, поворотом которого регулируется его ход и количество прокачиваемого топлива.

Форсунки

Это еще один из самых важных элементов в конструкции дизельных автомобилей, работая совместно с топливным насосом высокого давления, они обеспечивают четкость впрыска топлива в камеры сгорания. При этом, различная конструкция форсунки и сопла отвечают за рабочее давление и форму факела распыляемого топлива.

Примечательно то, что форсунки изготавливаются из высокопрочных материалов, которые не боятся высоких температур и имеют минимальные изменения при нагреве. Дело в том, что игла, перекрывающая сопло форсунки работает с половинной частотой от количества оборотов мотора в минуту, а само сопло постоянно находится в непосредственном контакте с камерой сгорания.

Кроме этого, форсунка должна обеспечивать равномерность факела, а размеры фракций распыляемого топлива влияют на качество смеси и отдачу энергии при воспламенении. Поэтому, современные форсунки имеют очень тонкие каналы, которые забиваются при первых признаках некачественного топлива, и требуют регулярного обслуживания. К примеру: форсунки приходится периодически промывать или производить замену. Если ремонт невозможен.

Но в ремонте или промывке есть определенные нюансы, связанные со сложностью и точностью конструкции. Если бензиновые форсунки можно промыть самостоятельно, то для обслуживания дизельных придется обращаться в специальные мастерские, которые специализируются на обслуживании инжекторов бензиновых моторов или на ремонте дизельных форсунок. К счастью, в наше время поиск требующихся мастерских упростился благодаря интернету, и многие фирмы имеют сайты, облегчающие поиск. К примеру, одна из фирм представлена на данном портале — ремонтфорсунок.ру.

Отдельно про CommonRail

Данная технология начала активно применяться на протяжении последних нескольких лет, и заслуженно завоевывает популярность. По своей сути, CommonRail – это дополнительный элемент в системе, представленный общей рампой, или другими словами — аккумулятором давления. Данная конструкция помогает облегчить процесс управления впрыском, отделив работу форсунок от ТНВД.

В данной системе, ТНВД отвечает только за поддержание определенного давления в общей рампе, которая обеспечивает необходимый запас топлива для самых активных режимов. Кроме этого, в данной конструкции применяются форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим механизмом привода, которые управляются непосредственно электронным блоком управления.

CommonRail позволило доиться еще большей экономичности для дизельных моторов, которая может составить до 20% в сравнении с классической схемой.

Вывод

Как стало понятным из статьи, именно топливная система в паре с системой электронного управления впрыском, позволили современным дизельным агрегатам стать наравне по популярности и эксплуатационным характеристикам на легковых автомобилях, в одном ряду с бензиновыми моторами.

Конечно, некоторые могут приобретать дизельные модификации автомобилей без вникания во все нюансы обслуживания и затрат, оттолкнувшись только от потребления топлива. Но практика показывает, что вся экономичность в топливе компенсируется более дорогим обслуживанием и ремонтом.