У многих автолюбителей со словом «дизель» обычно ассоциируется чадящий КамАЗ. Но время и техника идут вперед, и все больше появляется на дорогах современных автомобилей, у которых лишь характерное постукивание из-под капота выдает тип установленного мотора. В данной статье мы разберем устройство, принцип работы и конструктивные особенности системы питания дизельного двигателя.
Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность, высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов и более дешевое топливо, делают его предпочтительным вариантом для современных автомобилей. Современные дизели последних поколений вплотную приблизились к бензиновым моторам по шумности и удельным характеристикам, сохраняя при этом преимущества в экономичности и надежности.
Устройство и основные конструктивные элементы
По конструкции всю топливную систему можно разделить на такие элементы:
- Бак для топлива. Баки бывают разные по конфигурации и объёму. Оснащены датчиком уровня топлива, который даёт понимание водителю об уровне наполненности бака. Для заливки топлива в баке есть горловина, закрывающаяся крышкой.
- Топливные магистрали. Представляют собой набор трубчатых магистралей, по которым топливо доходит из бака до распределяющего устройства.
- Фильтры. Применяются фильтры грубой и тонкой очистки. Фильтр грубой очистки монтируется непосредственно на бак с топливом и представляет собой металлическую решётку. Этот фильтр не даёт проникнуть большим частичкам загрязнений в магистрали топливной системы. Фильтр тонкой очистки устанавливается непосредственно в моторном отсеке перед топливным насосом. Он уже отлавливает более маленькие частички грязи.
- Топливные насосы. По конструкции устанавливают два или один топливный насос. Их количество зависит от конструкции смеси образователя. В карбюраторных типах насос стоит один. В дизельных двигателях устанавливают насосы низкого и высокого давления.
- Смесеобразователь. Этот элемент отвечает за смешивание топлива с воздухом и впрыск смеси в двигатель. В бензиновых двигателях это карбюратор или же инжектор.
Система питания бензиновых двигателей
Система питания бензиновых двигателей
Принцип функционирования системы управления впрыском топлива
Общая информация
Топливо засасывается из топливного бака электрическим топливным насосом и подается через топливный фильтр к топливной распределительной магистрали. Регулятор давления обеспечивает поддержание давления в топливной системе на уровне 3.0 атм
.
Через электроуправляемые инжекторы топливо импульсно впрыскивается во впускной трубопровод, расположенный непосредственно перед впускными клапанами двигателя. Блок управления двигателем производит последовательное управление инжекторами в соответствии с порядком зажигания, регулирует время впрыска и тем самым количество впрыскиваемого топлива.
Воздух, необходимый для образования топливной смеси, засасывается двигателем через воздушный фильтр и поступает через дроссельную заслонку, воздухораспределитель и впускной трубопровод к впускным клапанам. Количество всасываемого воздуха регулируется дроссельной заслонкой, приводимой тросом от педали газа. Объем всасываемого воздуха определяется датчиком воздушного потока (MAF). Для увеличения мощности двигателя установлен турбокомпрессор, приводимый потоком выпускных газов.
Читайте также:
Блок управления двигателем определяет оптимальное время зажигания, момент впрыска и количество впрыскиваемого топлива согласованно с другими системами автомобиля.
Информация от других датчиков и управляющие напряжения, поступающие к исполнительным органам, обеспечивают оптимальную работу двигателя в любой ситуации. Если некоторые датчики выходят из строя, блок управления переключается в режим аварийной программы, чтобы исключить возможное повреждение двигателя и обеспечить дальнейшее движение автомобиля.
Расположение компонентов систем управления бензиновыми двигателями указано на иллюстрациях.
Расположение компонентов системы управления 4-цилиндровым двигателем
| 1 — Датчик положения педали газа (APP) 2 — Датчик положения педали тормоза (BPP) — на педали тормоза* 3 — Датчик положения коленчатого вала (CKP) 4 — Диагностический разъем (DLC) — под панелью приборов, со стороны водителя* 5 — Блок управления двигателем (ECM) — модели с левым рулем 6 — Блок управления двигателем (ECM) — модели с правым рулем 7 — Реле управления двигателем — в монтажном в салоне* 8 — Датчик температуры ОЖ (ECT) 9 — Клапан 1 продувки адсорбера системы EVAP 10 — Клапан 2 продувки адсорбера системы EVAP — за локером правой передней колесной арки* 11 — Датчик давления паров системы EVAP — в топливном баке* 12 — Топливный фильтр — сзади, в правом нижнем углу* 13 — Регулятор давления топлива 14 — Топливный насос — в топливном баке* 15 — Реле топливного насоса — в монтажном блоке в салоне* 16 — Лямбда-зонд 1 — перед каталитическим преобразователем* | 17 — Лямбда-зонд 2 — за каталитическим преобразователем (модели с двумя лямбда-зондами)* 18 — Катушка зажигания — в модуле зажигания* 19 — Модуль зажигания 20 — Инжекторы 21 — Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) 22 — Датчик детонации — в модуле зажигания* 23 — Э/м клапан аварийного режима 24 — Реле э/м клапана аварийного режима — в монтажном блоке в салоне* 25 — Датчик давления во впускном трубопроводе (MAP) 26 — Датчик объема всасываемого воздуха (MAF) 27 — Э/мотор привода дроссельной заслонки 28 — Датчик положения привода дроссельной заслонки 29 — Перепускной капан турбокомпрессора 30 — Датчик давления в турбокомпрессоре 31 — Клапан регулировки выходного порта турбокомпрессора 32 — Датчик скорости автомобиля (VSS, передний правый) — на поворотном кулаке колеса |
* На иллюстрации не обозначены
Расположение компонентов системы управления двигателем V6
| 1 — Датчик положения педали газа (APP) 2 — Датчик положения педали тормоза (BPP) — на педали тормоза* 3 — Датчик положения педали сцепления (CPP) — на педали сцепления* 4 — Датчик положения коленчатого вала (CKP) 5 — Д/В темпостата (на педали тормоза)* 6 — Диагностический разъем (DLC) — под панелью приборов, со стороны водителя* 7 — Блок управления двигателем (ECM) — модели с левым рулем 8 — Блок управления двигателем (ECM) — модели с правым рулем 9 — Реле управления двигателем — в главном монтажном блоке* 10 — Датчик температуры ОЖ (ECT) 11 — Клапан 1 продувки адсорбера системы EVAP 12 — Клапан 2 продувки адсорбера системы EVAP — сзади, в правом нижнем углу, модели с 2000 г. вып. (VIN начиная с 040000)* 13 — Датчик давления паров системы EVAP — в топливном баке, модели с 2000 г. вып. (VIN начиная с 040000)* 14 — Топливный фильтр — сзади, в правом нижнем углу* 15 — Регулятор давления топлива 16 — Топливный насос — в топливном баке* 17 — Реле топливного насоса — в главном монтажном блоке* 18 — Докаталитический лямбда-зонд — перед каталитическим преобразователем* | 19 — Лямбда-зонд 2 — за каталитическим преобразователем, модели с 2000 г. вып. (VIN начиная с 040000)* 20 — Катушка зажигания — в каждом модуле зажигания* 21 — Передний модуль зажигания 22 — Задний модуль зажигания 23 — Инжекторы 24 — Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) 25 — Датчик детонации — в каждом модуле зажигания* 26 Э/м клапан аварийного режима 27 — Реле э/м клапана аварийного режима — в главном монтажном блоке* 28 — Датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе (MAP) 29 — Датчик объема всасываемого воздуха (MAF) 30 — Насос подмешивания воздуха (SAI), модели с 2000 г. вып. (VIN начиная с 040000) 31 — Реле насоса SAI, модели с 2000 г. вып. (VIN начиная с 040000) — в главном монтажном блоке* 32 — Э/мотор привода дроссельной заслонки 33 — Датчик положения привода дроссельной заслонки 34 — Переключатель режимов АТ 35 — Датчик скорости автомобиля (VSS, передний правый) — на поворотном кулаке колеса |
* На иллюстрации не обозначены
Схема компоненты системы питания и выпуска ОГ приведены на иллюстрациях.
Схема впускного воздушного тракта и тракта выпуска ОГ 4-цилиндровых двигателей
| 1 — Контрольный клапан 2 — Фильтрующий элемент 3 — Датчик MAF 4 — Турбокомпрессор 5 — Интеркулер 6 — Перепускной клапан 7 — Э/м клапан 8 — Корпус дросселя 9 — Датчик давления нагнетаемого воздуха/датчик IAT 10 — Датчик MAP 11 — Двигатель 12 — Маслоотделитель системы вентиляции картера | 13 — Контрольные клапаны 14 — Клапан продувки 15 — Адсорбер системы EVAP 16 — Клапан выпускного порта 17 — Регулятор нагнетаемого воздуха 18 — Контрольный клапан нагнетаемого воздуха 19 — Лямбда-зонд 20/21 — Передний/задний каталитический преобразователь 22/23 — Передний/задний глушитель 24 — Вакуумный усилитель тормозов 25 — Сервопривод тормозов 26 — Контрольный клапан |
Схема подачи топлива бензиновых двигателей на примере 4-цилиндрового двигателя
| 1 — Топливный бак 2 — Топливный насос 3 — Топливный фильтр 4 — Подающая топливная линия | 5 — Топливная распределительная магистраль 6 — Инжектор 7 -Регулятор давления 8 -Возвратная топливная линия |
Краткое описание принципов функционирования некоторых из датчиков и исполнительных устройств системы управления двигателем
Датчик положения дроссельной заслонки (TPS)
вмонтирован в исполнительный механизм дроссельной заслонки и выдает на ECM информацию о текущем угле положения дроссельной заслонки. Второй потенциометр сообщает ECM данные о базовом значении и формирует запасной сигнал при выходе из строя потенциометра дроссельной заслонки.
Датчик положения коленчатого вала (CKP)
передает блоку управления информацию о числе оборотов коленчатого вала и нахождении поршня первого цилиндра в ВМТ.
Датчик температуры охлаждающей жидкости (ECT)
представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом, сопротивление которого уменьшается с ростом температуры.
Датчик измерения массы воздуха (MAF)
представляет собой термоанемометрический измеритель, вмонтированный во впускной воздушный тракт двигателя, и используется ECM при определении параметров дозировки воздушно-топливной смеси.
Система вентиляции топливного бака/улавливания топливных испарений (EVAP)
состоит из угольного адсорбера и э/м клапана управления продувкой последнего. В адсорбере аккумулируются пары топлива, образующиеся в результате его нагрева. При работе двигателя скопившиеся в адсорбере топливные испарения вытягиваются во впускной тракт и направляются в камеры сгорания.
Лямбда-зонды
измеряют содержание кислорода в отработавших газах (ОГ) до и после каталитических преобразователей и передают соответствующие сигналы в блок управления двигателем.
Типы систем подачи топлива в двигатель
В зависимости от конструкции автомобиля, его года выпуска и типа горючего материала, на котором он работает, топливные системы имеют свои отличия.
По типу топлива:
- бензиновые;
- дизельные.
Это интересно: Внутренние ШРУСЫ на «Опеле»: «Астра», «Кадетт», «Зафира»
Конструкция этих топливных систем кардинально различается и об их особенностях читайте ниже.
Бензиновые в свою очередь разделяются на:
-
Читайте также:
- карбюраторные;
- инжекторы.
В современных автомобилях карбюраторные подачи топлива почти не встречаются. В большинстве стоят именно инжекторы. Но авто, выпущенные 10 — 15 лет назад оснащались карбюраторами, поэтому принцип работы таких систем мы тоже разберём.
Топливная система карбюраторных двигателей
По конструкции карбюратор состоит из корпуса, поплавковой камеры, клапанов, жиклеров, смеси образующей камеры. В карбюраторной системе топливный насос устанавливается один — малого давления. Устанавливается он в моторном отделении, недалеко от карбюратора. Насос накачивает топливо в поплавковую камеру. Своё название эта камера получила за счёт поплавка, который регулирует её наполнение. Если в камере больше топлива, чем нужно, поплавок подымает игольчатый клапан. Игольчатый клапан закрывает подачу топлива в камеру. При недостатке топлива в камере весь процесс происходит наоборот.
Из поплавковой камеры топливо через жиклер, который представляет собой трубочку с малым отверстием, подаётся в камеру смешивания. В этой камере бензин смешивается с воздухом, который в свою очередь поступает из воздухозаборника.
Регулируется подача топлива дроссельной заслонкой, а она тросиком связана с педалью газа в авто. Из карбюратора смесь подаётся в двигатель с помощью обратной тяги от цилиндропоршневой группы. Иными словами, поршень всасывает топливную смесь.
Бывают три вида топливной смеси:
- Обогащённая. В составе этой смеси увеличенное количество топлива и уменьшенный объём воздуха. Это приводит в свою очередь к перерасходу топлива. Такую смесь применяют при запуске двигателя автомобиля. Регулируется это с помощью так называемого «подсоса». После прогрева двигателя смесь необходимо сделать нормальной и убрать «подсос».
- Нормальная. В составе смеси нужное количество топлива и воздуха. Это иными словами золотая середина.
- Обеднённая. В этой смеси количество воздуха больше нужного, а топлива меньше. Это влечёт за собой уменьшение расхода и мощности. Машина будет с трудом подниматься на горки, особенно гружёная. Скорость станет значительно меньше.
Регулируется качество смеси на карбюраторе болтом. Вообще стоит сказать, что на карбюраторе есть винт холостого хода и качества смеси. Именно винтом качества смеси и регулируется её состав.
Если нет понимания, как регулировать, то лучше доверить это дело профессионалу. Эта работа очень точная и здесь нужны навыки.
Это интересно: Расшифровка автомобильного блока предохранителей
Одна из самых частых проблем карбюраторных типов систем — это как раз самостоятельная регулировка. Бывают ситуации, что дело вовсе не в настройках, а, например, в поломанном игловом клапане. Из-за переполнения поплавковой камеры расход увеличивается, а автолюбители начинают крутить винты смеси образователя. Это не приводит ни к чему.
Особенности топливной системы инжекторного двигателя
Несхожесть инжекторного типа двигателя и карбюраторного в следующем. Топливный насос создает высокое давление и подаёт горючее на топливную рампу, а с неё через форсунки в двигатель. Регулирует подачу топлива, его количество и качество блок управления.
Делать какие-то регулировки возможно только через специальный компьютер. Кроме того, блок управления не даст сигнала на подачу топлива, если хотя бы один датчик в автомобиле вышел из строя. На панели будет выдаваться ошибка с названием. По названию ошибки можно расшифровать, какой именно датчик вышел из строя.
Схема топливной системы дизельного двигателя
В дизельном двигателе топливная система отличается от бензиновой. Воспламенение топливной смеси происходит вследствие сжатия воздуха и его нагрева. В таких системах не применяются свечи для детонации смеси. В дизельных двигателях применяются свечи, но накаливания. Они служат для подогрева топливной системы при пуске. При работе они не нужны.
В дизельной системе есть два топливных насоса. Один из них высокого давления, а другой низкого. Насос низкого давления качает топливо из бака. Насос высокого давления создаёт нужное давление в системе при впрыскивании. Роль распределителя выполняют форсунки, они дозируют количество смеси и определяют её качество. Для проверки износа форсунок есть специальный стенд.
Особенностью дизельного двигателя является отсутствие регулирования качества смеси. Особенно это сказывается зимой при низких температурах. Так же в зимнее время дизель начинает подмерзать. Для того, чтобы этого не случалось, применяют присадки.
Устройство топливной системы
Устройство топливной системы дизеля обусловлено необходимостью обеспечивать более высокое давление горючего.
В ее состав входят следующие приборы системы питания:
1. фильтр грубой очистки; 2. фильтр тонкой очистки; 3. топливный бак; 4. топливный насос высокого давления (ТНВД); 5. подкачивающий насос; 6. форсунки.
Схема работы в целом аналогична схеме, по которой работает топливная система бензинового двигателя. Горючее из бака подается к ТНВД при помощи подкачивающего насоса шестеренчатого или помпового типа. При этом вначале топливо проходит сквозь фильтр грубой очистки, где отсеиваются крупные механические примеси, а непосредственно перед топливным насосом высокого давления стоит фильтр тонкой очистки, задерживающий мелкие посторонние частицы. Повышенные требования к чистоте горючего объясняются желанием продлить срок службы дизеля.
Устройство подкачивающего насоса
Устройство и схема работы шестеренчатого подкачивающего насоса дизеля предельно просты: это две шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении. Во время вращения зубья играют роль лопастей и создают ток горючего по топливопроводу к ТНВД.
Главный действующий элемент помпового насоса – поршень, нагнетающий топливо. Для подачи солярки требуется два хода поршня: рабочий (или основной) и вспомогательный. Производительность подкачивающего насоса дизельного двигателя превышает потребность насоса высокого давления, поэтому часть горючего сливается из магистрали обратно в бак.
ТНВД нагнетает высокое давление в рампе, и солярка в мелкораспыленном состоянии впрыскивается в цилиндры дизеля. В действие данное устройство приводится кулачковым валом, который, в свою очередь, приводится от коленвала двигателя и вращается с меньшей частотой. Кулачок толкает плунжер топливного насоса, который выталкивает дизтопливо к форсункам.
Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД)
Схема внутреннего устройства ТНВД дизеля выглядит следующим образом: внутри корпуса, представляющего собой неподвижную гильзу, расположен плунжер – поршень, диаметр которого значительно меньше его длины. Вместе эти детали образуют плунжерную пару. Они притерты между собой таким образом, что зазор не превышает 4 мкм, благодаря чему не происходит утечки горючего.
Такое устройство позволяло бы обеспечить топливом мотор, работающий постоянно на одних и тех же оборотах, поскольку количество топлива, подающегося за один ход плунжера неизменно. Однако работа дизеля в разных режимах требует и разного количества горючего. Для этого устройство плунжера немного усложнено: на его поверхности имеется спиральная выточка, позволяющая менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.
Форсунка – это устройство, играющее первостепенную роль в процессе снабжения дизеля распыленным топливом. Чем мельче будут частицы, тем качественнее получится рабочая смесь и более устойчивой будет работа дизельного двигателя. Чтобы распыление происходило равномерно во всех направлениях, форсунки изготавливают многодырчатыми.
