Устройство топливной системы дизельного двигателя

Принцип работы инжектора

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей.  Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенной со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Раньше форсунки были полностью механическими, и срабатывали они от давления топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.

Современная форсунка – электромагнитная. В ее основе лежит обычный соленоид, то есть проволочная обмотка и якорь. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Электронная составляющая

Основным элементом электронной части инжекторной системы подачи топлива является электронный блок, состоящий из контролера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

1. Лямбда-зонд . Это датчик, который определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах. На основе показаний лямбда-зонда ЭБУ оценивает как соблюдается смесеобразование в необходимых пропорциях. Устанавливается в выпускной системе авто.
2. Датчик массового расхода воздуха (аббр. ДМРВ). Этим датчиком определяется количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами. Расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента;
3. Датчик положения дроссельной заслонки (аббр. ДПДЗ). Этот датчик подает сигнал о положении педали акселератора. Установлен в дроссельном узле;
4. Датчик температуры силовой установки. На основе показаний этого элемента регулируется состав смеси в зависимости от температуры мотора. Располагается возле термостата;
5. Датчик положения коленчатого вала (аббр. ДПКВ). На основе показаний этого датчика определяется цилиндр, в который необходимо подать порцию топлива, время подачи бензина, и искрообразование. Установлен возле шкива коленчатого вала;
6. Датчик детонации. Необходим для выявления образования детонационного сгорания и принятия мер для его устранения. Расположен на блоке цилиндров;
7. Датчик скорости. Нужен для создания импульсов, по которым высчитывается скорость движения авто. На основе его показаний делается корректировка топливной смеси. Установлен на коробке передач;
8. Датчик фаз. Он предназначен для определения углового положения распредвала. На некоторых автомобилях может отсутствовать. При наличии этого датчика в двигателе выполняется фазированный впрыск, то есть, импульс на открытие поступает только для конкретной форсунки. Если этого датчика нет, то форсунки работают в парном режиме, когда сигнал на открытие подается сразу на две форсунки. Установлен в головке блока.

Особенности расположения бака в автомобиле

По условиям пассивной безопасности, топливный бак располагается вне салона, в зоне кузова, меньше всего подвергающейся деформациям при ДТП. В автомобилях с несущим кузовом это участок в пределах колёсной базы, под задним сиденьем. При рамной конструкции ТБ монтируется там же, между продольными лонжеронами.

Один или несколько баков грузовых автомобилей располагаются по внешним сторонам рамы в колёсной базе первой и второй оси. Отчасти это объясняется тем, что процедуры испытаний грузовиков, «краш-тесты» на боковое столкновение, не производятся.

В случаях, когда в непосредственной близости от ТБ проходит система выпуска отработавших газов, устанавливаются теплозащитные экраны.

Общее устройство системы питания

В системе питания двигателя имеются следующие основные части:

• бак для топлива. Служит для хранения топлива, содержит насос для закачки топлива и иногда фильтр. Имеет компактные размеры
• топливопровод. Это устройство обеспечивает поступление топлива в специальное смесеобразующее устройство. Состоит из различных шлангов и трубок
• устройство смесеобразования. Предназначено для получения топливной смеси и подачи в двигатель. Такими устройствами могут быть инжекторная система, моновпрыск, карбюратор
• блок управления (для инжекторов). Состоит из электронного блока, управляющего работой системы смешения и сигнализирующего о возникающих сбоях в работе
• топливный насос. Необходим для поступления топлива в топливопровод
• фильтры для очистки. Необходимы для получения чистых составляющих смеси

Карбюраторная система подачи топлива

Эта система отличительна тем, что смесеобразование происходит в специальном устройстве – карбюраторе. Из него смесь попадает в нужной концентрации в двигатель. Устройство системы питания двигателя содержит такие элементы: бак для топлива, очищающие фильтры для топлива, насос, фильтр для воздуха, два трубопровода: впускной и выпускной, карбюратор.

Схема системы питания двигателя реализуется так. В баке находится топливо, которое будет использоваться для подачи в двигатель внутреннего сгорания. Оно попадает в карбюратор через топливопровод. Процесс подачи может быть реализован с помощью насоса или естественным способом с помощью самотека.

Чтобы топливная подача осуществлялась в камеру карбюратора самотеком, то его (карбюратор) необходимо размещать ниже топливного бака. Такую схему не всегда можно реализовать в автомобиле. А вот использование насоса дает возможность не зависеть от положения бака относительно карбюратора.

Топливный фильтр очищает топливо. Благодаря ему из топлива удаляются механические частички и вода. Воздух попадает в камеру карбюратора через специальный фильтр для воздуха, очищающий его от частиц пыли. В камере происходит смешение двух очищенных составляющих смеси. Попадая в карбюратор, топливо поступает в поплавковую камеру. А после направляется в камеру смесеобразования, где соединяется с воздухом. Через дроссельную заслонку смесь поступает во впускной коллектор. Отсюда она направляется к цилиндрам.

После отработки смеси газы из цилиндров удаляются с помощью выпускного коллектора. Далее из коллектора они направляются в глушитель, который подавляет их шум. Из него они поступают в атмосферу.

Подробно об инжекторной системе

В конце прошлого столетия карбюраторные системы питания стали интенсивно заменяться новыми системами, работающими на инжекторах. И не просто так. Такое устройство системы питания двигателя обладало рядом преимуществ: меньшая зависимость от свойств окружающей среды, экономная и надежная работа, выхлопы менее токсичны. Но у них есть недостаток – это высокая чувствительность к качеству бензина. Если этого не соблюдать, то могут возникнуть неполадки в работе некоторых элементов системы.

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Рекомендуем: Устройство и принцип работы современного гидротрансформатора

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

• угол поворота дроссельной заслонки
• степень разрежения во впускном коллекторе
• частота вращения коленчатого вала
• температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
• концентрация кислорода в отработавших газах
• атмосферное давление
• напряжение аккумуляторной батареи
• и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

• топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
• появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
• достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
• обеспечивается лучшая приемистость двигателя
• в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.

Форсунки

Эта деталь представляет для автомобиля особую важность, так как именно от ее состояния зависит качество сгорания топливно-воздушной смеси, расход и мощность транспортного средства. Форсунка представляет собой небольшой механизм с электромагнитным клапаном

Последний управляется при помощи ЭБУ. Когда блок управления подает команду на подачу питания к обмотке форсунки, закрытый шариковый клапан открывается, и горючее проходит через пластину в распылители форсунки. Кстати, на пластине имеются отверстия, используемые для регулировки расхода топлива. Горючее впрыскивается форсункой в канал нескольких впускных клапанов. Вследствие этого оно испаряется до поступления в камеру сгорания двигателя.

Карбюратор

Современные механизмы и оборудование, которое представляет собой топливную систему ДВС, безусловно, сложны и напичканы большим числом электроники. Назначение этой электроники — контролировать степень открытия клапанов, регулировать давление и изменять обогащение топливной смеси кислородом.

Однако далеко не каждая топливная система ДВС столь сложно устроена, и не всегда на автомобиле имелось большое число электроники. Поэтому еще пару десятилетий назад на автомобили широко устанавливалось карбюраторное оборудование, которое имеет упрощенный состав и устройство. Тем не менее механизмы карбюраторов по-прежнему широко используются на автомобильной технике времени СССР и редко заменяются на более новые и современные.

Чем хорош карбюратор? Во-первых, его более простое и примитивное устройство гарантирует простоту любого обслуживания и ремонта. В большинстве случаев запасные части для карбюратора стоят недорого, а вмешательство в сам механизм редко чревато серьезными последствиями для машины и, в частности, самого двигателя.

Правда, без недостатков здесь также не обошлось. Достаточно примитивное устройство, к сожалению, привело к появлению значительного числа проблем. К примеру, оборудование и все механизмы нередко покрываются нагаром, и топливной системе требуется ежесезонная чистка и регулировка. Кроме того, карбюратор очень сложно заставить работать зимой, а завести в машину в мороз и вовсе целая наука. Кроме того, расход топлива у карбюратора достаточно высок, а потому назвать машину экономичной попросту не поворачивается язык.

Каждый клапан регулировки давления выводит струю в камеру карбюратора, куда дозированно поступает воздух через предназначенный для этого фильтр. Интенсивность подачи топлива осуществляет устройство, которое называется дроссельной заслонкой. Дроссельная заслонка представляет собой клапан, который может регулировать давление и интенсивность подачи бензина в камеру. За счет этого могут изменяться обороты двигателя и расход топлива.

Режимы работы системы питания

В зависимости от целей и дорожных условий водитель может применять различные режимы движения. Им соответствуют и определенные режимы работы системы питания, каждому из которых присуща топливно-воздушная смесь особого качества.

1. Состав смеси будет богатым при запуске холодного двигателя. При этом потребление воздуха минимально. В таком режиме категорически исключается возможность движения. В противном случае это приведет к повышенному потреблению горючего и износу деталей силового агрегата.
2. Состав смеси будет обогащенным при использовании режима «холостого хода», который применяется при движении «накатом» или работе заведенного двигателя в прогретом состоянии.
3. Состав смеси будет обедненным при движении с частичными нагрузками (например, по равнинной дороге со средней скоростью на повышенной передаче).
4. Состав смеси будет обогащенным в режиме полных нагрузок при движении автомобиля на высокой скорости.
5. Состав смеси будет обогащенным, приближенным к богатому, при движении в условиях резкого ускорения (например, при обгоне).

Выбор условий работы системы питания, таким образом, должен быть оправдан необходимостью движения в определенном режиме. » alt=»»>

Основные причины неисправности ТНВД

Выделяют следующие причины поломки насоса высокого давления. Обычно у них выходят из строя следующие конструктивные элементы:

• Плунжеры. Чаще всего виноваты именно они, поскольку плунжерные пары быстро загрязняются. Обусловлено это двумя причинами. Первая — конструктивные особенности, предусматривающие маленький зазор, обеспечивающий высокое давление в системе. Вторая — низкое качество дизельного топлива, в частности, присутствие в нем серы и парафинов, которые, собственно, и загрязняют устройство. Также грязь может попадать из двигателя (нагар, грязь). Износ плунжеров приводит к нестабильной работе мотора на холостых оборотах, повышенному расходу топлива, снижению компрессии. Из-за повреждения плунжерной пары могут значительно перегреться подшипники.
• Вода в дизельном топливе. Также зачастую в отечественной солярке имеет место повышенное содержание воды. Влага смывает топливную (одновременно защитную) пленку с поверхностей деталей ТНВД, из-за чего ресурс прецизионных деталей значительно снижается. Это может даже привести к заклиниванию насоса.
• Загрязненный топливный фильтр. Из-за забитого топливного фильтра насос высокого давления, во-первых, может загрязниться (плунжерные пары), а во-вторых, он работает «на износ», что снижает его общий ресурс.
• Неравномерная подача и распределение нагнетаемой солярки. Такая проблема также может быть вызвана неисправностью плунжерных пар, в частности, износа поводков, зубьев рейки, нагнетательных клапанов, а также грязными форсунками.
• Производственный брак. Это ситуация достаточно редкая, однако на дешевых насосах порой встречается. К браку относят трещины на корпусе ТНВД, повреждение его подшипников, а также заедание плунжерной втулки.
• Износ подшипников. Они обычно изнашиваются по причине критического уменьшения ресурса (старения). Как вариант — заводской брак. Все это приводит к тому, что эксплуатационные характеристики насоса ухудшаются, а подшипники и прилегающие к ним детали перегреваются, чем снижают свой рабочий ресурс.
• Заклинивание поршня и втулки. Это критическая поломка, которая может привести к поломке зубчатой рейки, кулачкового вала, шестерни, регулятора, шпонок. Зачастую причиной заклинивания является попадание воды в полость между поршнем и втулкой.
• Износ деталей насоса. Это может возникать как по естественным причинам (с увеличением пробега машины), так и при попадании внутрь его воды. Она вымывает защитную (рабочую) смазку с элементов, что значительно снижает как ресурс насоса в целом, так и отдельных его деталей.
• Коррозия плунжерной пары. Очаги ржавления могут появиться по причине повышенного содержания воды в дизельном топливе.
• Некорректная работа системы охлаждения. То есть, при длительных и/или сильных нагрузках насос высокого давления может попросту перегреться. Система охлаждения может быть неисправна по разным причинам — низкий уровень антифриза или тосола, засорение системы, поломка отдельных элементов (насоса, патрубков, радиатора и так далее).

Если существуют подозрения, что неисправна рейка топливного насоса либо сопряженных с нею деталей, то нужно проверить наличие/отсутствие следующих дефектов:

• отсоединение рейки от деталей регулятора;
• заклинивание либо отворачивание хомутиков поводков плунжеров;
• заклинивание стяжных винтов зубчатых венцов.

Одна из самых опасных причин неисправности заключается в нарушении подвижности топливной рейки. В частности, если ее заклинит в момент максимальной подачи топлива, и соответственно, у регулятора не будет хватать усилия чтобы ее сместить в исходное положение, то в двигателе происходит аварийное увеличение количества оборотов коленчатого вала, из-за чего двигатель «идет в разнос» со всеми вытекающими последствиями. Если рейку «закусило» при выключенной передаче, то в этом случае невозможно будет запустить двигатель вообще. Частичное заедание рейки приводит к неустойчивой работе двигателя и повышению его звуковой отдачи (он начинает «рычать»).

При использовании машины в условиях значительных морозов иногда наблюдается примерзание отдельных деталей насоса, и частичный выход его из строя. Чтобы этого не допустить, необходимо пользоваться маслами и дизельным топливом с соответствующими температурными показателями.

В дизельных системах Common Rail может выйти из строя клапан управления (или клапан потока SCV). Обычно его меняют на новый. Реже — выполняют ревизию и меняют отдельные детали на новые. В частности, зачастую выполняют замену штока клапана с сердечником.

Обеспечение надёжности и диагностика неисправностей

Практически все проблемы дизелей связаны с ТНВД и форсунками. В свою очередь, топливная аппаратура страдает также от вполне определённых болезней, связанных с чистотой дизельного топлива. Прецизионная техника несовместима с водой, серой и абразивами, особенно мельчайшими, не удерживаемыми даже самыми совершенными фильтрами. Которые тоже быстро становятся несовершенными при работе с некачественным топливом.

Проявляется неисправность ТНВД довольно традиционно для любой системы питания ДВС. Пропадает мощность, растёт расход, мотор трудно запустить в горячем или холодном состоянии. Обычно это связано с потерей давления на плунжерах.

Возможны и иные неисправности, особенно в конструктивно сложных ТНВД. Не выдерживает управляющая электроника, изнашиваются и страдают от коррозии клапаны, деградируют уплотнения, стареют и ломаются пружины.

К сожалению, ремонт и настройка ТНВД возможны лишь в условиях специализированных станций, располагающими соответствующей аппаратурой. Если старый механический ТНВД ещё можно было перебрать самостоятельно при наличии определённых знаний и навыков, то сложный современный агрегат требует квалифицированного подхода. Иначе теряется надёжность, растёт дымность выхлопа, и в целом дизель начинает оправдывать свою репутацию, что вся его экономичность – лишь кредит с высокими процентами.

Но повысить надёжность и долговечность можно профилактическими мерами:

• применять только качественное, проверенное топливо;
• следить за состоянием фильтров, вовремя их обслуживать и заменять;
• соблюдать сезонность использования сортов солярки;
• не ездить с пустым баком, где активно конденсируется вода;
• использовать антигели и смазывающие присадки, если есть сомнения в топливе;
• периодически промывать топливную систему.

Всё сказанное можно отнести и к насосам высокого давления бензиновых моторов с прямым впрыском. За исключением величин давления, там оно значительно ниже, для бензина не так критично тонкое распыление.

Неисправности топливной системы

Основная причина любых неисправностей системы питания дизельного двигателя – износ конструктивных элементов и узлов. Типичные неисправности, возникающие после определенного пробега двигателя – износ оси рычага регулятора и выход из строя резинового кольца уплотнения в магистрали низкого давления.

Еще одна распространенная проблема – накопление в узлах и магистралях грязи и нагара, от которых следует регулярно избавлять двигатель путем промывки.

Другие типичные неисправности:

Затрудненный пуск двигателя.

• неисправность свечей накаливания;
• неправильный сорт солярки;
• завоздушивание системы;
• износ элементов нагнетания топлива;
• неисправность подкачивающего насоса/ТНВД;
• неверно выставленный угол опережения топливоподачи;
• поломка регуляторов или датчиков системы.

Двигатель потерял мощность.

• износ деталей ТНВД или нарушение регулировки;
• неправильно установленный угол опережения;
• изношенные или вышедшие из строя распылители форсунок;
• слишком низкое давление в системе;
• завоздушивание;
• поломка подкачивающего насоса;
• засорение фильтров.

Слишком большой расход солярки

• неправильный угол опережения;
• износ или разрегулирование ТНВД;
• повреждение форсунок или их износ;
• падение давления на впрыске;
• забивание воздушного фильтра;
• плохая компрессия;
• утечки горючего из системы;
• плохая герметичность системы топливоподачи;
• засорение сливного топливопровода (идущего от ТНВД к баку);
• сбой опережения впуска солярки или неверно выставленные обороты холостого хода;
• иные неисправности ДВС.

Жирный черный выхлоп из трубы

• неполное закрытие клапанов или образование нагара, ведущее к плохому сгоранию смеси;
• слишком поздний впрыск;
• неверно выставленные зазоры клапанов;
• падение компрессии в цилиндрах;
• плохой топливный факел, формируемый форсунками.

• падение компрессии;
• пробой прокладки ГБЦ;
• неверное опережение подачи топлива;
• двигатель переохлажден и нуждается в прогреве.

Мотор по ощущениям работает слишком «жестко»

• впрыск происходит слишком рано;
• смесь в цилиндры поступает неравномерно;
• разрегулированы или неисправны форсунки;
• снижена компрессия.

Двигатель шумит

• один или несколько узлов топливной системы загрязнены (фильтры, форсунки);
• система завоздушена;
• неполадки с уплотнительными шайбами распылителей или самими распылителями.

Неровная работа на холостую и при езде

• неверно выставлены холостые обороты;
• неполадки с топливопроводом на участке между фильтром и ТНВД;
• повреждение опорной пластины ТНВД;
• неверно выставлено опережение;
• проблема с распылителями или форсунками, общие неполадки в топливной системе;
• неисправность регулятора оборотов коленвала;
• избыточное давление картерных газов.

Двигатель внезапно глохнет

• нарушен угол опережения;
• засорен топливный фильтр;
• не подается горючее (например, из-за поломки ТНВД);
• повреждена магистраль впрыска.

Приходится часто менять свечи

Обычно это происходит из-за неисправности форсунок в цилиндрах, соответствующих неисправным свечам.

Большинства неисправностей можно избежать путем своевременного технического обслуживания системы питания дизельного двигателя.

Фильтр тонкой очистки топлива

Для окончательной  очистки топлива на дизеле установлен фильтр тонкой очистки ФТ – 75А.

Который представляет собой чугунный корпус, в который ввернут штуцер. На штуцер устанавливается неразборной бумажный фильтрующий элемент ЭФТ – 75А. Фильтрующий элемент закрывается стаканом, который поджимается к корпусу стяжным болтом. Для уплотнения между корпусом и стаканом установлено кольцо. Отверстие для стяжного болта для слива топлива из фильтра закрыто пробкой. В отверстия корпуса фильтра ввернуты болты крепления топливопровода. На корпусе фильтра для выпуска воздуха при заполнении системы топливом имеется продувочный вентиль, состоящий из специального болта, шарика и иглы.

Нагнетаемое подкачивающим насосом топливо по топливопроводу поступает в фильтр. Пройдя через фильтрующий элемент, чистое топливо по каналу стяжного болта поступает в топливопровод подвода топлива к ТНВД.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Впрыск может быть:

• центральным (ДВС с карбюраторами, наддроссельный впрыск),
• распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в каждый цилиндр двигателя),
• непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Решения с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И множество лет – единственно доступные. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на около сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.

Принцип их действия основан на принципе втягивания топлива в поток воздуха, проходящего через карбюратор. Всё это возможно за счет сужения воздушного канала и разрежения воздуха.

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое соотношение топлива к воздуху.

Как работает устройство?

1. Топливо из бака забирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение.
3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю?
Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, обусловленные низкими динамическими качествами.
• Прямая зависимость от положения двигателя.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Виды форсунок

Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок:

• Электромагнитные форсунки;
• Электрогидравлические форсунки;
• Пьезоэлектрические форсунки.

Устройство электромагнитной форсунки

1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.

Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.

Как работает электромагнитная форсунка

Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Устройство электрогидравлической форсунки

1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.

Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Как работает электрогидравлическая форсунка

Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.

Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.

Пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.

Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.

Пьезофорсунка работает по гидравлическому принципу. В обычном положении игла прижата к седлу силой высокого давления топлива. Электронный блок подает электрический сигнал на пьезоэлемент и его длина увеличивается, воздействуя на поршень толкателя, открывает переключающий клапан и топливо поступает в сливную магистраль. Давление над иглой падает, и за счет давления в нижней части игла поднимается, что приводит к впрыску топлива. Количество впрыскиваемого топлива зависит от длительности воздействия на пьезоэлемент и давления топлива в топливной рампе.