Дизельний двигун: пристрій системи харчування

Система харчування сучасної дизельного ДВС є цілий комплекс пристроїв. Основним завданням стає не просто подача палива до інжекторним форсунок, а ще й подача пального під високим тиском. Тиск необхідно для високоточного дозованого упорскування в камеру згоряння циліндра. Система харчування дизеля виконує такі найважливіші функції:

  • дозування строго певної кількості палива з урахуванням навантаження на двигун в тому чи іншому режимі його роботи;
  • ефективний впорскування палива в заданий проміжок часу з певною інтенсивністю;
  • розпорошення і максимально рівномірний розподіл пального по об'єму камери згоряння в циліндрах дизельного ДВС;
  • попередня фільтрація палива перед подачею пального в насоси системи харчування і інжекторні форсунки;

Рекомендуємо також прочитати статтю про пристрій паливного насоса високого тиску. З цієї статті ви дізнаєтеся про принципи роботи ТНВД, його ролі в системі подачі палива дизельного двигуна і особливості експлуатації пристрою.

Більшість вимог до системи живлення дизельного мотора висувається з урахуванням того, що дизельне паливо має ряд специфічних особливостей.Пальне такого роду являє собою суміш гасових і газойльових соляровим фракцій. Дизельне паливо отримують після того, як з нафти реалізується відгін бензину.

Дизельне паливо має цілу низку властивостей, головним з яких прийнято вважати показник самовоспламеняемости, який оцінюється цетановим числом. Представлені в продажу види дизельного палива мають цетанове число на позначці 45-50. Для сучасних дизельних агрегатів найкращим паливом є пальне з великим показником цетанового числа.

Система харчування дизельного ДВС забезпечує подачу добре очищеного дизельного палива до циліндрів, ТНВД стискає пальне до високого тиску, а форсунка подає його в розпиленому на найдрібніші частинки вигляді в камеру згоряння. Розпорошену дизельне паливо змішує з гарячим (700-900 ° С) повітрям, яке нагрівається до такої температури від високого стиснення в циліндрах (3-5 МПа) і самозаймається.

Зверніть увагу, робоча суміш в дизельному мотору не підпалюється окремим пристроєм, а запалюється незалежно від контакту з розігрітим повітрям під тиском.Ця особливість сильно відрізняє дизельний ДВС від бензинових аналогів.

Дизельне паливо має ще й більш високу щільність порівняно з бензином, а також має кращу змазує здатністю. Не менш важливою характеристикою виступає в'язкість, температура застигання і чистота дизельного палива. Температура застигання дозволяє ділити паливо на три базових сорти пального: літнє дизельне паливо, зимовий дизель і арктичне дизельне паливо.

Схема пристрою системи харчування дизельного ДВС

Система харчування дизельного двигуна складається з наступних базових елементів:

  1. паливний бак;
  2. фільтри грубої очистки дизпалива;
  3. фільтри тонкого очищення палива;
  4. топливоподкачивающий насос;
  5. паливний насос високого тиску (ТНВД);
  6. інжекторні форсунки;
  7. трубопровід низького тиску;
  8. магістраль високого тиску;
  9. повітряний фільтр;

Додатковими елементами частково стає електронасоси, випуск відпрацьованих газів, сажові фільтри, глушителі і т.д. Систему харчування дизельних ДВС прийнято ділить на дві групи паливної апаратури:

  • дизельна апаратура для приводу палива (топлівоподводящая);
  • дизельна апаратура для підведення повітря (Повітропідвідні);

Топлівоподводящая апаратура може мати різне пристрій, але сьогодні найбільш поширена система розділеного типу. У такій системі паливний насос високого тиску (ТНВД) і форсунки реалізовані у вигляді окремих пристроїв. Паливо подається в дизельний двигун по магістралях високого і низького тиску.

Дизельне паливо зберігається, фільтрується і подається до ТНВД під невисоким тиском за допомогою магістралі низького тиску. У магістралі високого тиску ТНВД піднімає тиск в системі для здійснення подачі і впорскування строго певної кількості палива в робочу камеру згоряння дизельного двигуна в заданий момент.

В системі живлення дизеля присутні відразу два насоси:

  • топливоподкачивающий насос;
  • паливний насос високого тиску;

Топливоподкачивающий насос забезпечує подачу палива з паливного бака, прокачує пальне через фільтр грубої і тонкої очистки. Тиск, який створює топливоподкачивающий насос, дозволяє здійснити подачу палива по паливопроводу низького тиску до паливного насоса високого тиску.

ТНВД реалізує подачу палива до форсунок під високим тиском. Подача відбувається відповідно до порядку роботи циліндрів дизельного мотора. Паливний насос високого тиску має певну кількість однакових секцій. Кожна з таких секцій ТНВД відповідає певному циліндру дизельного двигуна.

Існує також система харчування дизельних двигунів нерозділеного типу і застосовується на дизельних двотактних двигунах. У такій системі паливний насос високого тиску і форсунка об'єднані в одному пристрої під назвою насос-форсунка.

Дані мотори працюють жорстко і шумно, мають невеликий термін служби. У конструкції їх системи харчування відсутні газопроводи магістралі високого тиску. Зазначений тип ДВС не має великого поширення.

Повернемося до масової конструкції дизельного мотора. Дизельні форсунки розташовуються в голівці блоку циліндрів (ГБЦ) дизельного двигуна. Основним їх завданням стає точне розпилювання пального в камері згоряння двигуна. Топливоподкачивающий насос подає до ТНВД велика кількість палива. Утворені надлишки пального і здатний проникати в систему подачі палива повітря повертаються в паливний бак по спеціальних трубопроводах, які називаються дренажними.

Інжекторниє дизельні форсунки бувають двох видів:

  • дизельна форсунка закритого типу;
  • дизельна форсунка відкритого типу;

Чотиритактні дизельні мотори переважно отримують форсунки закритого типу. У таких пристроях сопла форсунки, які представляють собою отвір, закриваються особливої ​​запірної голкою.

Виходить, що внутрішня порожнину, розташована всередині корпусу розпилювачів форсунок, повідомляється з камерою згоряння тільки під час відкриття форсунки і в момент вприскування дизельного палива.

Ключовим елементом в конструкції форсунки виступає розпилювач. Розпилювач отримує від одного до цілої групи соплових отворів. Саме ці отвори і утворюють факел палива в момент упорскування. Від їх кількості і розташування залежить форма факела, а також пропускна здатність форсунки.

Система турбонаддува активно застосовується для ефективного підвищення потужності як бензинового, так і дизельного двигуна без збільшення робочого об'єму камери згоряння в конструкції силового агрегату. Топлівоподводящая система в турбированних ДВС залишається практично без змін, зате схема і спосіб подачі повітря в турбомотор істотно змінюється в порівнянні з атмосферними агрегатами.

Наддув в дизельному двигуні реалізований шляхом використання турбокомпресора. Турбіна в дизельному моторі використовує енергію відпрацьованих газів. Повітря в турбокомпресорі стискається, далі охолоджується і нагнітається в камеру згоряння дизельного ДВС під тиском на позначці від 0,15 до 0,2 МПа.

Величина тиску дозволяє розділити системи турбонаддува на:

  • рішення з низьким наддувом, коли тиск не перевищує 0,15 МПа;
  • турбокомпресор середнього наддуву означає, що тиск нагнітається в циліндри повітря відповідає показнику 0,2 МПа;
  • високий наддув на увазі тиск понад 0,2 МПа;

Основним завданням системи турбонаддува є подача порції повітря в циліндри мотора на дизелі або бензині під тиском. Дизельний агрегат з системою турбонаддува називається турбодизельним двигуном.

Використання турбокомпресора для ДВС покращує наповнення циліндрів двигуна повітрям. Автоматично відбувається підвищення ефективності згоряння порції палива, що впорскується. Наддувши дозволяє збільшити потужність силового агрегату на 30% і більше.

Негативними наслідками в результаті використання турбонаддува,особливо з високими показниками тиску повітря, що нагнітається, є збільшення загальної температури в камері згоряння в результаті інтенсивного горіння палива, а також значно зростають механічні навантаження на деталі кривошипно-шатунного механізму (КШМ) і газорозподільного механізму (ГРМ) в порівнянні з атмосферними силовими установками.