Топливно-воздушная система бензинового двигателя

Топливная система бензинового двигателя

Говорят, что в бензиновом двигателе все в конечном итоге зависит от искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. Но что толку от искры, если система питания не приготовит горючую смесь, состав которой оптимален для конкретного режима работы силового агрегата? В таких случаях ни о какой нормальной работе мотора не может быть и речи. Хорошо, если он вообще заведется.

Действительно, от искры зависит немало, но она лишь подводит черту, да и то промежуточную, неким процессам, уже происшедшим в системах зажигания и питания. Не умаляя значение зажигания, скажем, что начинается подготовка к сгоранию смеси в цилиндрах двигателя еще в топливном баке.

В зависимости от конструкции узлов, отвечающих за приготовление горючей смеси, и способа управления этими узлами существует несколько типов систем питания. На современных двигателях наибольшее распространение получили системы распределенного впрыска бензина с электронным управлением. Вот и посмотрим, как они работают.

Связанные одной целью

Бензонасос — следующий после топливного бака узел в цепочке, составляющей систему питания.

В отличие от диафрагменных насосов карбюраторных двигателей, которые только подают бензин из бака к месту смесеобразования, бензонасос мотора с впрыском обязан еще создать в системе высокое давление, необходимое для качественного распыления топлива форсунками.

Для этой цели наиболее пригодны конструкции роторного типа — роликовые, пластинчатые, вихревые. Приводится в действие насос электромотором, и для упрощения они оба монтируются в едином корпусе.

Бензонасос размещают либо непосредственно в баке, либо рядом с ним. Несмотря на то, что погружение насоса внутрь бака усложняет замену этого узла при его отказе, разработчики систем питания такой способ установки считают более предпочтительным, поскольку бензин становится для насоса не только смазкой, но и охладителем.

Из насоса топливо поступает в фильтр, обычно расположенный рядом с бензобаком, а далее по топливной магистрали, проложенной под днищем автомобиля, направляется в моторное отделение, где попадает в топливный распределитель, именуемый также рампой.

С распределителем соединены рабочие топливные форсунки и регулятор давления. Этот регулятор поддерживает давление в распределителе в определенных пределах, стравливая излишки топлива в обратную магистраль. По «обратке» лишний бензин возвращается в бак.

Форсунки размещены на впускном коллекторе против впускных клапанов двигателя и представляют собой электромагнитные клапаны, которые, открываясь, распыляют топливо фактически на наружную поверхность клапанов.

Даем воздух

Строго говоря, в любом двигателе существуют две системы питания — топливом и воздухом. В атмосферных моторах воздух всасывается под действием разрежения, образующегося при движении поршня от верхней мертвой точки в нижнюю, в наддувных — нагнетается компрессором.

Но в любом случае воздух последовательно минует воздушный фильтр и дроссельную заслонку, а затем оказывается во впускном коллекторе, где встречается с распыленным через форсунки и испаряющимся топливом.

Когда открывается впускной клапан, эта смесь поступает в цилиндр, сжимается, и вот теперь-то и приходит очередь свечей зажигания.

Всему голова

Количество топлива, подаваемого форсунками, определяется промежутком времени, в течение которого открыты клапаны форсунок. А период открытия форсунок формируется в электронном блоке управления двигателем.

При этом подача топлива должна быть строго пропорциональна количеству поступающего воздуха. Чтобы справиться с задачей приготовления идеальной бензовоздушной смеси для конкретного режима работы мотора (холодный запуск, частичная и полная нагрузка и т.д.

), блок управления должен знать параметры, характеризующие фактическое состояние двигателя.

Такой информацией блок управления обеспечивают датчики.

Датчиков много, и они контролируют все, что только возможно: положение дроссельной заслонки, объем поступающего воздуха и его температуру, скорость вращения и положение коленчатого и распределительного валов, температуру охлаждающей жидкости, начало детонации и другие показатели. Чем больше датчиков, тем точнее электроника определит необходимое двигателю количество топлива.

Последняя инстанция

Почему подачей искры все-таки подводится лишь промежуточный итог? Потому что сгоранием и последующим удалением из цилиндров отработавших газов дело не заканчивается. Продукты сгорания можно исследовать и тем самым оценивать, насколько эффективно осуществляется рабочий процесс.

Для этого выхлопные газы зондируются еще одним датчиком, определяющим содержание в выхлопе остаточного кислорода. Отсюда и названия датчика — лямбда-зонд, он же датчик кислорода.

Показания лямбда-зонда опять-таки отправляются в блок управления, и если им по переизбытку или недостатку содержания кислорода в отработавших газах сгорание не будет признано оптимальным, то электроника откорректирует подачу топлива, увеличив или, напротив, уменьшив время открытия форсунок.

В современных моторах лямбда-зондов может быть два. Второй датчик устанавливают на выходе из каталитического нейтрализатора выхлопных газов, уменьшающего содержание в них токсичных веществ. Этот лямбда-зонд оценивает эффективность работы катализатора.

«Болевые точки»

Отказ любого из многочисленных компонентов системы питания нарушает ее нормальную работу. Правда, блок управления и большинство датчиков достаточно надежны и выходят из строя редко. Чаще всего проблемы с электронной начинкой системы бывают связаны с нарушением контактов и повреждением проводки.

В наших условиях эксплуатации слабыми проявили себя, по сути, только три узла. Первый — бензонасос. Причина — в топливе, которое для насоса является смазкой. От грязи, постепенно накапливающейся в топливном баке, насос защищен только сетчатым фильтром, размещенном в топливоприемнике насоса.

С крупными частицами сетка справляется, но против мелких механических включений и воды она бессильна.

Фильтр же тонкой очистки, напомню, расположен не перед насосом, а после него, и не только не защищает насос, но сам, забившись грязью, из-за чего увеличивается гидравлическое сопротивление, способствует увеличению нагрузки на насос и преждевременной его поломке.

Вторая «болевая точка» — форсунки. Из-за низкого качества топлива их распылители закоксовываются, после чего форсунки становятся неспособными обеспечить ни нормальное распыление, ни дозирование.

Наконец, лямбда-зонд. Во-первых, этот датчик можно «отравить» заправкой некачественным, содержащим октаноповышающие и другие присадки, бензином. Во-вторых, лямбда-зонд перестает давать достоверную информацию, если нарушилась герметичность выпускного коллектора — появилась трещина, прогорела прокладка. А это, к сожалению, не редкость.

Руки прочь!

Несколько упрощает дело то, что электронное управление системой имеет функцию самодиагностики. Это значит, что, сделав запрос, можно получить информацию об имеющихся неисправностях. Для этого необходимо подключить к диагностическому разъему тестер.

Есть системы, позволяющие, замкнув на диагностической колодке определенные выводы, считывать коды неисправностей по миганию контрольного индикатора на приборном щитке.

Но для этого надо иметь тестер либо знать коды, поэтому для самостоятельной диагностики системы питания малопригодны и требуют обращения к специалистам.

Попытки же справиться с возникшими проблемами методом «тыка» чаще всего дают не тот результат, к которому стремится энтузиаст самостоятельного ремонта, и только усугубляют неисправности, осложняя дальнейшую работу профессионального сервиса, куда, в конце концов, все равно придется обратиться.

Вердикт «АБw»

По внешним признакам — ухудшению запуска, неустойчивой работе на холостом ходу, плохой тяге, увеличившемуся «аппетиту», дымлению — двигатели с впрыском ничем не отличаются от симптомы, у которых те же «болезни» карбюраторных моторов.

Но системы питания современных моторов гораздо сложнее и не прощают неквалифицированного вмешательства с целью устранения неисправностей.

В эксплуатации такие системы болезненнее реагируют на то, к чему карбюраторы долгое время способны относиться индифферентно, нуждаясь в качественном топливе и своевременной замене фильтра.

Сергей БОЯРСКИХ

Газета «АВТОБИЗНЕС»

Источник: http://autooboz.info/2007/02/toplivnaya-sistema-benzinovogo-dvigatelya/

Устройство топливной системы

Работа силовой установки внутреннего сгорания основана на процессе преобразования энергии, выделяемой при горении специальной смеси, в механическое действие. Но чтоб этот процесс происходил правильно, требуется тщательная ее подготовка и подача ее в цилиндры. И это в силовом агрегате выполняет топливная система.

В задачу этой системы входит подача топлива (одного из компонентов смеси) и смешивание его с воздухом, в результате чего и образуется горючая смесь, перед тем, как все это попадет в цилиндр.

Распространенные типы систем питания

На современных автомобилях наибольшее распространение получили два вида топлива – дизельное и бензин. Немного от них отстает газ, хотя он тоже достаточно часто используется.

Используемое топливо напрямую влияет на конструкцию и принцип функционирования топливной системы. Изначально на авто, работающих на бензине, использовался карбюратор, как основной элемент, обеспечивающий смесеобразование. Сейчас такая система питания считается устаревшей и на авто не применяется, а на смену ей пришел инжектор.

Инжекторная система питания

Что касается дизеля, то у него своя система – дизельная. Примечательно, что принцип функционирования ее у дизеля неизменен с момента создания, менялась только конструкция. К тому же, принцип этой системы в некотором роде лежит и в основе работы инжектора. Поэтому следует более подробно рассмотреть каждый из видов используемых сейчас систем питания.

Инжектор и его устройство

Суть функционирования инжектора лежит в том, что топливо принудительно впрыскивается в проходящий поток воздуха. При этом подача бензина осуществляется под давлением, что обеспечивает его распыление, тем самым улучшается его смешивание с воздухом.

Если рассмотреть любую топливную систему, то состоит она из двух основных составляющих – первая обеспечивает поступление воздуха, вторая – топлива.

Воздушная часть, по сути, идентична на всех моторах, в том числе и инжекторном. Представляет она собой объемный канал, на конце которого установлен фильтр, очищающий воздух от примесей. Этот канал соединен с впускным коллектором, а тот в свою очередь ведет к впускным клапанам системы ГРМ.

Всасывание воздуха осуществляется самим двигателем. При движении поршня (на такте впуска) над ним образуется разряжение. При этом открывается впускной клапан, и это движение сопровождается втягиванием воздуха в цилиндр. В общем, все достаточно просто.

А вот устройство и функционирование топливной части значительно сложнее. Состоит она из ряда элементов, каждый из которых выполняет свои функции.

Топливная система состоит из:

  • бак с системой вентиляции;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр тонкой очистки;
  • регулятор давления;
  • трубопроводы (подачи, обратного слива);
  • топливная рампа;
  • форсунки.

Топливная система инжектора

Бак является вместилищем бензина, откуда он поступает далее в систему. В инжекторной системе бензонасос располагается непосредственно в баке, и в задачу его входит закачка бензина под давлением в остальные составляющие части.

Бензин из насоса сначала попадает в подающую магистраль, ведущую к фильтру. Проходя очистной элемент, из топлива удаляются мелкие примеси. Из фильтра бензин по той же магистрали подается на регулятор, поскольку давление в системе должно держаться в строго заданных параметрах. Выравнивание давления происходит очень просто – лишняя часть топлива по сливной магистрали возвращается в бак.

После регулятора бензин подается на топливную рампу, которая распределяет его по форсункам. По сути, рампа является соединительной трубкой. В задачу же форсунок входит впрыск топлива в проходящий поток воздуха.

Существует несколько видов топливной системы инжектора, отличающиеся по некоторым конструктивным решениям. Так, первые инжекторы были моновпрысковыми, то есть у них использовалась только одна форсунка, установленная во впускной коллектор. В такой конструкции рампа отсутствовала, как таковая.

Сейчас же используются инжекторы с многоточечным впрыском (распределенным), где на каждый цилиндр предусмотрена своя форсунка, и здесь рампа уже используется. При этом форсунки все также устанавливаются во впускной коллектор, только каждая в свой канал.

Читайте также:  Как работает вентиляция картера двигателя

Самым современным является инжектор с прямым впрыском. Это тоже система распределенного впрыска, у нее подача бензина осуществляется напрямую в цилиндр.

Также устройство топливной системы инжектора имеет еще одну составляющую часть – электронную, которая включает в себя блок управления и ряд датчиков. В задачу ее входит контроль режима работы силового агрегата и определения количества подаваемого топлива. Именно эта составляющая регулирует работу форсунок.

Принцип работы инжектора

Работает инжекторная система питания так: при повороте ключа зажигания в работу включается бензонасос, заполняя всю топливную составляющую бензином. При включении стартера, в цилиндры начинает засасываться воздух.

Электронная же составляющая посредством датчиков собирает информацию о требуемых ей параметрах силовой установки и на их основе проводит расчеты длительности времени открытия форсунок.

После чего она подает электрический импульс на форсунки и те впрыскивают нужное количество бензина в проходящий по коллектору поток воздуха, после чего происходит их смешивание и подача в цилиндры.

Это упрощенное описание принципа работы бензиновой топливной системы, в действительности все выглядит несколько сложнее.

Дизель и его особенности

Принцип работы топливной системы дизеля отличается от бензиновой, что сказывается и на особенностях функционирования системы подачи топлива.

Коснемся только отличий, касающихся топливной составляющей. Первое из них – это то, что у дизеля смесеобразование внутреннее. То есть, компоненты смеси подаются в цилиндры по отдельности и смешиваются они уже там.

А второе отличие заключается в том, что воспламенение смеси производится от сжатия, поэтому давление в цилиндрах дизеля (компрессия) почти вдвое выше, чем у бензинового агрегата.

И оба этих отличия вносят свои коррективы в устройство топливной системы дизеля.

Как ранее указывалось, система состоит из двух основных составляющих – воздушной и топливной. Дизеля это тоже касается.

Относительно воздушной части, то она мало отличается от бензиновой. Единственное, у дизеля используется более хороший фильтр, поскольку этот мотор очень чувствителен к чистоте воздуха.

Топливная составляющая тоже частично похожа на инжекторную, хотя есть и некоторые особые элементы. Всего же в конструкцию входит:

  • бак;
  • магистрали (низкого и высокого давления, подающие и сливные);
  • два фильтрующих элемента (грубой и тонкой очистки);
  • топливоподкачивающий насос (обычно входит в конструкцию ТНВД);
  • топливный насос высокого давления (ТНВД);
  • форсунки;

Топливная система дизельного двигателя

Ранее вся система питания была полностью механической, сейчас же все больше в конструкции появляется электронных частей. Но чтобы было понятнее, рассмотрим все на примере механической системы.

Топливо находится в баке, откуда за счет работы топливоподкачивающей помпы по подающей магистрали низкого давления подается в фильтрующий элемент грубой очистки.

После этого фильтра по той же магистрали подается во второй фильтр – тонкой очистки. И только после этого топливо подается в ТНВД.

Основными рабочими элементами этого насоса являются плунжерные пары, состоящие из поршня и гильзы. Сам насос работает от коленвала и внутри его установлен кулачковый вал. Именно этот вал приводит в действие плунжерную пару, и за счет их работы значительно повышается давление топлива.

После ТНВД дизтопливо по подающим магистралям, но уже высокого давления подается на форсунки.

Принцип функционирования

Воздушную часть и топливную систему дизеля до ТНВД — рассматривать особо нечего. Поэтому более подробно коснемся только участка «насос высокого давления – форсунка».

Форсунка в механической системе работает за счет давления топлива. В ней задается порог открытия, при превышении которого топливо начинает впрыскиваться. И чем выше будет это давление, тем больше топлива подастся в цилиндр (оно будет впрыскиваться, пока давление не упадет ниже установленного порога).

На поршне плунжерной пары насоса имеются специальные проточки, благодаря которым за счет проворота относительно них гильзы удается регулировать количество топлива, подвергающегося сжатию.

Участок «ТНВД-форсунка» полностью заполнена топливом (наличие воздуха не допускается), но давления его недостаточно, чтобы открыть форсунку. Плунжерная же пара при срабатывании сначала сжимает порцию топлива, а затем выталкивает его в магистраль. В результате в указанном участке резко повышается давление, что и обеспечивает открытие форсунки и попадание топлива в цилиндр.

Количество подаваемого в цилиндры топлива регулируется изменением положения гильзы плунжерной пары. Проворачивая ее в нужную сторону, можно дозировать количество топлива, которое будет сжиматься в насосе перед попаданием в магистраль.

Конечно, современные дизельные системы питания конструктивно более совершенны, но принцип их работы неизменен. Поэтому все доработки, в основном, касаются повышения точности и количества дозировки.

Источник: http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/toplivnaja-sistema/ustrojstvo-toplivnoj-sistemy.html

Топливная система двигателя :

Автомобиль как механизм сам по себе не может функционировать без нескольких обязательных условий. Одним из таких требований является наличие в его системе необходимого для работы количества топлива, которое в дальнейшем будет поступать в двигатель. Для этого была создана топливная система двигателя. Что же она собой представляет?

Общая информация

Основная функция топливной системы – вне зависимости от рабочего режима двигателя подавать в него необходимое количество топлива. Конструктивно она устроена довольно сложно, так как сочетает в себе многие элементы из других систем. Основные составляющие топливной системы:

– непосредственно система подачи топлива – бак, содержащий определенный объем горючего, трубопроводы, бензонасос (электрический), топливные фильтры, регулятор давления и топливная рампа с форсунками;- воздухоподача – регулятор холостого хода, дроссельные механизмы и воздушный фильтр;

– уловитель паров топлива – адсорбер и его клапан продувки, соединительные трубопроводы.

Дополнительные элементы

По стандарту двигатель оборудуют системой, которая позволяет управлять впрыском топлива с помощью распределителя. Такая конструкция позволяет регулировать отдельно процесс образования горючей смеси и дозировку ее подачи в цилиндры.

Это повышает качество горючего и оптимизирует его состав, а вследствии этого увеличивается мощность, снижается токсичность горючего и его расход. Все это возлагается на электронный блок со всевозможными датчиками скорости автомобиля, температуры и нагрузки двигателя.

Схема топливной системы наглядно показывает размещение всех этих узлов внутри автомобиля.

Топливная система бензинового двигателя

Функционирование этой системы на бензиновом двигателе происходит следущим образом. Вначале топливный насос высасывает из бака горючее и через фильтры подает его в распределительную магистраль. При этом в системе поддерживается стабильное давление – 3 атмосферы.

Затем инжекторы импульсами впрыскивают топливо непосредственно во впускной трубопровод, который находится как раз перед соответствующими клапанами двигателя. Работа инжекторов регулируется блоком управления, который определяет время и количество впрыскиваемого топлива.

В это же время происходит всасывание воздуха, необходимого для сгорания топлива. Он проходит последовательно такие узлы, как фильтр, дроссельную заслонку, распределитель воздуха и воздуховоды.

Подается готовый воздух тоже к впускным клапанам двигателя. Его количество регулирует дроссельная заслонка, которая подсоединена к педали газа.

Чтобы увеличить мощность двигателя, на него часто ставят турбокомпрессор, который работает под действием выхлопного газа.

После этого смесь из воздуха и топлива подается непосредственно в цилиндры двигателя, где происходит процесс сгорания. Отработанный газ убирается из двигателя выхлопной системой.

Все вышеописанные процессы контролируют разнообразные датчики температуры, напряжения и других не менее важных показателей.

В случае выхода из строя хотя бы одного из них двигатель автоматически переключается на аварийный режим, чтобы избежать вредного влияния, которому может подвергнуться весь двигатель и конкретно топливная система.

Дизельная конструкция этой системы работает немного иначе.

Топливная система дизельного двигателя

Для неопытного водителя может показаться, что дизельный ДВС не имеет принципиальных отличий от бензинового. Однако это далеко не так. Да, пусть оба типа и имеют схожую конструкцию, узлы и детали, но различие в их работе все же имеется.

Разница в функционировании обеих систем заключается в нескольких процессах – образовании, подаче и зажигании горючей смеси. В дизеле она воспламеняется не от искры свечи зажигания, а от большой температуры воздуха в цилиндре.

Воздушная система нагоняет предварительно очищенный воздух в цилиндры, где тот сжимается и нагревается до температуры 900 градусов. Когда цилиндр проходит верхнюю мертвую точку, топливо впрыскивается в камеру сгорания. При смешивании топлива и воздуха происходит воспламенение. Вот почему дизельные моторы работают очень шумно и жестко.

Однако их плюс в том, что функционирование возможно даже на очень дешевых и бедных смесях. Отсюда вытекает и повышенная экономичность. Дизели также имеют более высокий КПД и крутящий момент. Но среди минусво можно назвать шум и вибрацию, уменьшение соотношения мощность/литр и неполадки при холодном запуске.

Делать выбор, что лучше – топливная система дизеля или бензинового двигателя – стоит при покупке нового автомобиля или его переоснащении.

Немного об основных узлах и механизмах топливной системы

Топливный бак предназначен для размещения топлива с целью последующей его подачи в систему. Эту роль берут на себя трубопроводы. Задача топливного фильтра – следить, чтобы горючее было чистым и не содержало в себе посторонних примесей.

Для впрыска горючего есть специальная топливная рамка, к которой подсоединены форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо в момент подачи.

Нормальное давление для этого обеспечивает специальный регулятор, поддерживающий стабильное значение давления на всех этапах работы двигателя.

Задача воздушных фильтров похожа на аналогичную у топливных – поддерживать чистоту подаваемого в двигатель воздуха. Количество воздуха, поступающее в камеру сгорания, регулирует дроссельная заслонка. Непосредственно всей работой системы руководит блок управления двигателем.

Итоги

Что же можно сказать при первом взгляде? Схема топливной системы говорит, что это довольно сложно устроенная и работающая часть двигателя. В силу этого она требует бережного обращения с собой, использования качественных комплектующих и расходных материалов. В противном случае можно быть уверенным в том, что долго она не проработает.

Источник: https://www.syl.ru/article/197147/new_toplivnaya-sistema-dvigatelya

Системы питания двигателя

Системы питания бензиновых и дизельных двигателей значительно отличаются, поэтому рассмотрим их по отдельности. Итак, что такое система питания автомобиля?

Система питания бензинового двигателя

Системы питания бензиновых двигателей бывают двух типов – карбюраторная и впрысковая (инжекторная). Поскольку на современных автомобилях карбюраторная система уже не применяется ниже рассмотрим лишь основные принципы ее работы. При необходимости вы легко сможете найти дополнительную информацию по ней в многочисленных специальных изданиях.

Система питания бензинового двигателя, независимо от типа двигателя внутреннего сгорания, предназначена для хранения запаса топлива, очистки топлива и воздуха от посторонних примесей, а также подачи воздуха и топлива в цилиндры двигателя.

Для хранения запаса топлива на автомобиле служит топливный бак. На современных автомобилях применяются металлические или пластмассовые топливные баки, которые в большинстве случаев расположены под днищем кузова в задней части.

Читайте также:  Застучал (стуканул) двигатель: что это такое?

Систему питания бензинового двигателя можно условно разделить на две подсистемы – подачи воздуха и подачи топлива. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

Система подачи воздуха практически одинакова для всех типов двигателей внутреннего сгорания. Воздух, предназначенный для подачи в цилиндры двигателя, очищается от пыли воздушным фильтром, который расположен в моторном отсеке автомобиля.

Воздух очищается сменным фильтрующим элементом, который выполнен из специальной бумаги с мелкими порами.

Из следующей главы можно будет узнать электронная система управления двигателем – что это такое и как осуществляется диагностика электронной системы управления двигателем.

Дальнейший путь очищенного воздуха зависит от типа системы питания и будет рассмотрен ниже. А в одной из следующих глав можно будет узнать система питания дизельного двигателя: устройство системы питания дизельного двигателя.

Система питания бензинового двигателя карбюраторного типа

В карбюраторном двигателе система подачи топлива работает следующим образом.

Топливный насос (бензонасос) подает топливо из бака в поплавковую камеру карбюратора. Топливный насос, обычно мембранный, расположен непосредственно на двигателе. Привод насоса осуществляется при помощи штока-толкателя эксцентриком на распределительном валу.

Очистка топлива от загрязнений совершается в несколько этапов. Самая грубая очистка происходит сеточкой на заборнике в топливном баке. Затем топливо фильтруется сеточкой на входе в бензонасос. Также сетчатый фильтр-отстойник установлен на входном патрубке карбюратора.

В карбюраторе очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из бака смешиваются и подаются во впускной трубопровод двигателя.

Карбюратор устроен таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соотношение воздуха и бензина в смеси. Это соотношение (по массе) составляет приблизительно 15 к 1. Топливовоздушная смесь с таким соотношением воздуха к бензину называется нормальной.

Нормальная смесь необходима для работы двигателя в установившемся режиме. На других режимах двигателю могут потребоваться топливовоздушные смеси с иным соотношением компонентов.

Обедненная смесь (15-16,5 частей воздуха к одной части бензина) имеет меньшую скорость сгорания по сравнению с обогащенной, но зато происходит полное сгорание топлива. Обедненная смесь применяется при средних нагрузках и обеспечивает высокую экономичность, а также минимальный выброс вредных веществ.

Бедная смесь (более 16,5 частей воздуха к одной части бензина) горит очень медленно. На бедной смеси могут возникать перебои в работе двигателя.

Обогащенная смесь (13-15 частей воздуха к одной части бензина) обладает наибольшей скоростью сгорания и используется при резком увеличении нагрузки.

Богатая смесь (менее 13 частей воздуха к одной части бензина) горит медленно. Богатая смесь необходима при пуске холодного двигателя и последующей работе на холостом ходу.

Для создания смеси, отличной от нормальной, карбюратор снабжен специальными устройствами – экономайзер, ускорительный насос (обогащенная смесь), воздушная заслонка (богатая смесь).

В карбюраторах разных систем эти устройства реализованы по-разному, поэтому здесь мы не будем рассматривать их более подробно. Суть просто в том, что система питания бензинового двигателя карбюраторного типа содержит такие конструктивные элементы.

Для изменения количества топливовоздушной смеси и, следовательно, частоты вращения коленчатого вала двигателя служит дроссельная заслонка. Именно ею управляет водитель, нажимая или отпуская педаль газа.

Система питания бензинового двигателя инжекторного типа

На автомобиле с системой впрыска топлива водитель тоже управляет двигателем посредством дроссельной заслонки, но на этом аналогия с карбюраторной системой питания бензинового двигателя заканчивается.

Топливный насос расположен непосредственно в баке и имеет электропривод.

Электробензонасос обычно объединен с датчиком уровня топлива и сетчатым фильтром в узел, получивший название топливный модуль.

На большинстве впрысковых автомобилей топливо из топливного бака под давлением поступает в сменный топливный фильтр.

Топливный фильтр может быть установлен под днищем кузова либо в моторном отсеке.

Топливные трубопроводы подсоединяются к фильтру резьбовыми или быстросъемными соединениями. Соединения уплотнены кольцами из бензостойкой резины или металлическими шайбами.

В последнее время многие автопроизводители стали отказываться от применения подобных фильтров. Очистка топлива производится только фильтром, установленным в топливном модуле.

Замена такого фильтра не регламентирована планом технического обслуживания.

Системы впрыска топлива бывают двух основных типов – центральный впрыск топлива (моновпрыск) и распределенный впрыск, или, как его еще называют, многоточечный.

Центральный впрыск стал для автопроизводителей переходным этапом от карбюратора к распределенному впрыску и на современных автомобилях применения не находит. Это связано с тем, что система центрального впрыска топлива не позволяет выполнить требования современных экологических стандартов.

Агрегат центрального впрыска похож на карбюратор, только вместо смесительной камеры и жиклеров внутри установлена электромагнитная форсунка, которая открывается по команде электронного блока управления двигателем. Впрыск топлива происходит на вход впускного трубопровода.

В системе распределенного впрыска количество форсунок равно количеству цилиндров.

Форсунки установлены между впускным трубопроводом и топливной рампой. В топливной рампе поддерживается постоянное давление, которое обычно составляет около трех бар (1 бар равен примерно 1 атм). Для ограничения давления в топливной рампе служит регулятор, который стравливает излишки топлива обратно в бак.

Раньше регулятор давления устанавливали непосредственно на топливной рампе, а для соединения регулятора с топливным баком использовалась обратная топливная магистраль. В современных системах питания бензинового двигателя регулятор располагают в топливном модуле и необходимость в обратной магистрали отпала.

Топливные форсунки открываются по командам электронного блока управления, и происходит впрыск топлива из рампы во впускной трубопровод, где топливо смешивается с воздухом и поступает в виде смеси в цилиндр.

Команды на открытие форсунок вычисляются на основании сигналов, поступающих от датчиков электронной системы управления двигателем. Тем самым обеспечивается синхронизация работы системы подачи топлива и системы зажигания.

Система питания бензинового двигателя инжекторного типа обеспечивает большую производительность и возможность соответствия более высоким экологическим стандартам, чем карбюраторного.

Источник: http://kerel.ru/engine/supply_system

Топливная система, схема и устройство дизельного двигателя автомобиля, работа карбюратора и инжектора ДВС, описание ТНВД и форсунок

Каждый более-менее опытный автомобилист непременно знает, что по типу питания автомобили бывают работающими на газе, бензине и дизельном топливе.

Если с первой системой всё относительно просто – газовое горючее из баллона отправляется прямо на форсунки и впрыскивается в мотор, то вот с бензиновой и дизельной системами питания дела обстоять заметно сложней. Учитывая высокую актуальность их рассмотрения, наш ресурс решил посвятить данной теме полноценную статью.

В представленном ниже материале каждый желающий сможет найти информацию о том, как устроены и работают системы питания дизельных и бензиновых агрегатов. Интересно? Тогда обязательно дочитайте всё до конца.

Отличие бензиновых и дизельных моторов

Перед тем, как обратить пристальное внимание на устройство и принцип работы топливных систем разных типов, необходимо чётко понимать – чем бензиновый мотор отличается от дизельного агрегата. а отличия, к слову, довольно-таки существенные. В первую очередь, стоит отметить степени сжатия, которые необходимы для воспламенения разных видов топлива:

  • Для бензина она составляет 9-11 атмосфер;
  • Для дизельного горючего – целых 19-25 единиц.

Однако главное отличие кроется далеко не в этом. Основа этого вопроса заключается в способах формирования топливной смеси, которая воспламеняется в цилиндрах. Дело в том, что в полости бензиновых двигателей горючее поступает сразу в смеси бензина и воздуха. В дизель же воздух и топливо отправляются по отдельности. Принцип его работы таков:

  1. Сначала в полость каждого цилиндра поступает воздух, который буквально за мгновенье сжимается и нагревается до 700-800 градусов по Цельсию;
  2. После этого, уже на завершающем этапе сжатия, форсунки доставляют в каждый цилиндр необходимое количество топлива;
  3. В конце концов, происходит неизбежный взрыв топливной смеси, который и толкает валы мотора, обеспечивающие движения автомобиля.

Для тех, кто слабо знаком с физикой, будет удивлением, что подобная организация двигателя не требует использования свечей зажигания.

Запуск дизельного мотора происходит при помощи нагревательных элементов, которые на этапе запуска ДВС подогревают воздух в цилиндрах до нужной температуры.

Затем, когда произошло несколько тактов сжатия и взрывов, нагревательные элементы вовсе не нужны, так как температура в цилиндрах не падает, и они отключаются. Вследствие этого воздух, естественно, нагревается сам и уже «собственнолично» способен воспламенять полученное топливо.

Устройство и принцип работы бензиновой системы питания

Вне зависимости от типа используемого двигателя, топливная система автомобиля представляет собой сложно организованный механизм.

Исходя из первого пункта статьи, наверное, каждый понял, что принципы построения системы питания на дизеле и бензиновом агрегате различаются, поэтому для их понимания следует рассмотреть каждый вариант в отдельности. Начнём, пожалуй, с топливной системы двигателя на бензине.

Как стало ясно, топливно-воздушная смесь для бензинового мотора формируется не в цилиндрах. Если быть точнее, то она может изготавливаться либо в топливораспределительном механизме (при использовании карбюратора), либо во впускном тракте (при использовании инжектора). В общем виде конструкция бензиновой системы питания выглядит так:

  • Топливораспределительный узел – карбюратор или инжектор. Карбюраторная система работает по принципу смесеобразования в самом устройстве. То есть, внутренние жиклёры карбюратора выталкивают топливо в специальный канал, направленный во впускной тракт, по которому идёт воздух с большой скоростью (до 150 м/с) и смешивается с горючем. В итоге формируется топливно-воздушная смесь. Инжекторная же система питания через форсунки впрыскивает топливо напрямую во впускной тракт, где он смешивается с воздухом и попадает в цилиндры. Получается, что карбюратор, по сути, просто соединяет поток воздуха с жидким топливом, и они формируют единую смесь самостоятельно, отправляясь в цилиндры, а инжектор смешивает составляющие смеси путем разбрызгивания уже частичек топлива непосредственно во впускной тракт. Благодаря такой тонкой работе, инжекторные системы более экономичны, а работают под чутким управлением электроники. Из-за этого преимущества инжекторы уже давно вытеснили карбюраторы из автомобилестроительной сферы, поэтому последние можно встретить только на старых моделях авто;
  • Топливные фильтры – элементы грубой и тонкой очистки. Данные узлы требуются для фильтрации топлива от сторонних фракций, что помогает продлить срок службы всех элементов системы и двигателя в частности;
  • Топливные магистрали – шланги. Используются для циркуляции горючего от бака до топливораспределительного механизма;
  • Ёмкость для хранения топлива – бензобак. Требуется, естественно, для сохранения необходимого количества бензина, подающегося в мотор через отмеченные ранее узлы;
  • Нагнетатель давления – бензонасос. Создаёт нужное давление в топливной системе для того, чтобы топливо своевременно и в полной мере доходило из бака до нужных узлов.

Топливо-распределительный узел

Детальное описание каждого элемента системы рассматривать не будем, так как им посвящены многочисленные статьи на страницах нашего ресурса. Для общей информации обратим внимание на принцип работы топливной системы бензинового мотора:

  1. При запуске двигателя первым в работу вступает бензонасос, который за считанные секунды создаёт в системе нужное давление и нагнетает бензин к топливной рампе инжектора, к которой крепятся форсунки, или же в полости карбюратора;
  2. После этого начинают функционировать сами топливораспределительные узлы, отправляющие либо уже приготовленную топливную смесь в цилиндры (карбюратор), либо распрыскивающие горючее во впускной тракт (инжектор);
  3. Попав в мотор, бензино-воздушная смесь воспламеняется, и описанный порядок повторяется вновь.
Читайте также:  Выездная диагностика двигателя и комплексная проверка автомобиля

Естественно, в процессе работы топливная система чётко дозирует топливо по заданным настройкам. Так, инжектор регулирует подачу топлива при помощи электронного блока управления, а карбюратор — через настроенные и подобранные ранее жиклёры.

 Устройство и принцип работы дизельной топливной системы

Итак, как мы выяснили, топливная смесь в дизельном моторе не воспламеняется свечами зажигания, а загорается сама по себе из-за нагретого воздуха. Чтобы подобное стало возможным, требуется соблюсти лишь одно условие – подавать распрысканное топливо в цилиндры под большим давлением. Именно этот аспект работы дизеля формирует отличия его топливной системы от подпитки бензинового мотора.

В типовом варианте топливная система дизельного двигателя состоит из тех же элементов, что и у бензинового мотора, однако с совершенно иным принципом работы. Говоря точнее, речь идёт о следующем:

  • Топливораспределительные механизмы дизеля представлены неким подобием инжектора, который состоит из форсунок, электронного блока управления и топливного насоса высокого давления (ТНВД). Наиважнейшую роль играет последний, так как он создаёт нужное давление и отчасти дозирует подаваемое в цилиндры двигателя топливо. ТНВД и форсунки управляются электронным блоком управления, анализирующим многочисленные датчики для организации грамотной подачи топлива в мотор;
  • Топливные фильтры солярки также слегка отличаются от своих бензиновых аналогов. Связано это с тем, что дизельное топливо содержит много влаги, которая и отсеивается вместе с другими фракциями фильтрами. Из-за того что скопившаяся в специальных отделах фильтра вода может замёрзнуть при низкой температуре окружающей среды, в конструкцию узла нередко монтируют небольшой нагревательный элемент;
  • Остальные элементы – топливопровода, бак и нагнетательный насос, особых отличий от используемых узлов в бензиновых системах питания не имеют. Пожалуй, главное различие заключается в «обратке», которая используется для возврата в бак избытка топлива, скопившегося перед топливораспределительными узлами. Из-за высокой экономичности дизельных двигателей нечто подобное случается очень часто, поэтому обратка имеет ярко выраженное значение с точки зрения построения всей системы. Отметим, что на инжекторных и карбюраторных системах узлы откачивания бензина обратно в бак также имеются, но столь большого значения как в дизельных системах они не имеют.

Топливный фильтр для солярки

Стандартная схема топливной системы дизеля выглядит следующим образом:

Работает подобная система заметно сложней, нежели используемая на бензиновых моторах. Функционирование проходит в такие этапы как:

  1. Доставка горючего до топливораспределительных узлов по системе «низкого давления». На этом этапе дизельное топливо доставляется из бака до ТНВД с давлением всего в 3 атмосферы, одновременно проходя грубую фильтрацию;
  2. Создание требуемого давления и тонкая фильтрация. Здесь горючее проходит через полости ТНВД, в разы ускоряя своё движения и очищаясь фильтром тонкой очистки. После этого под сильным давлением топливо проходит через форсунки в мотор, а его излишки отправляются в бак по обратке;
  3. Воспламенение смеси в цилиндре. Тут, уже всё предельно просто. Попавшее в цилиндры топливо, распылённое до маленьких частичек, смешивается с воздухом и воспламеняется. Всё это происходит за сотые доли секунды, и описанный цикл повторяется вновь.

Пожалуй, на этом наиболее важная информация по резюмированной теме подошла к концу. Надеемся, теперь каждый читатель нашего ресурса понял принципы и устройство работы дизельных, бензиновых систем питания. Удачи в обслуживании и эксплуатации авто!

Не забудьте поделиться этой страницей с друзьямиИ подписаться на нашу группу

Источник: https://SwapMotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/toplivnaya-sistema.html

Устройство автомобилей




Система питания предназначена для хранения топлива, подачи в цилиндры топлива и воздуха раздельно, либо приготовления топливно-воздушной (горючей) смеси с последующей подачей ее в цилиндры двигателя, отвода из цилиндровпродуктов сгорания, а также для снижения уровня шума из-за выхлопа отработавших газов при работе двигателя.

Важной функцией современных систем питания является снижение токсичности выхлопных газов, содержащих вредные для живой природы вещества.

Соблюдение этой функции требует ощутимых затрат мощности двигателя и приводит к удорожанию автомобилей, однако, требования к экологичности автотранспорта с каждым годом возрастают, и конструкторам автомобилей приходится учитывать эти требования при проектировании систем питания.

В зависимости от выполняемых функций элементы системы питания делятся на три составные группы:

  • приборы, обеспечивающие подготовку и подачу воздуха (воздушная группа);
  • приборы, обеспечивающие подготовку и подачу топлива (топливная группа);
  • приборы, обеспечивающие отвод отработавших газов в окружающую среду (группа отвода и глушения отработавших газов).

Исходя из назначения, система питания должна обеспечить:

  • точное дозирование топлива (подачу необходимого количества);
  • подачу в цилиндры чистого воздуха в необходимом количестве;
  • качественное приготовление горючей смеси;
  • своевременную подачу топлива или горючей смеси в цилиндры двигателя;
  • удаление продуктов сгорания и их глушение при выхлопе в окружающую среду;
  • нейтрализацию вредных веществ, содержащихся в отработавших газах.

Мощность, экономичность двигателя и токсичность отработавших газов зависят от полного и быстрого сгорания топлива. Во многом это определяется работой системы питания.

***

Классификация систем питания

В зависимости от используемого вида топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания, наиболее широко применяемые на современных автомобилях, подразделяют на дизельные, бензиновые (карбюраторные и с впрыском топлива) и газовые. Термодинамические процессы и циклы этих типов двигателей подробно рассмотрены в разделе «Термодинамика».

В дизельных двигателях системы питания подразделяют по следующим признакам:

  • по способу движения топлива – тупиковые и с циркуляцией;
  • по типу механизма подачи – с объединенным насосом и форсункой (этот механизм называют насос-форсунка, см. рис. 1) и с разделенными насосом и форсунками;
  • аккумуляторные (типа Common Rail).

В двигателях с искровым (принудительным) зажиганием применяют системы питания карбюраторные и с впрыскиванием бензина, а также газовые системы питания.

***



Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо примерно 15 кг воздуха (точнее, для бензина – 14,8 кг, для дизельного топлива – 14,4 кг), или для 1 грамма топлива примерно 15 грамм воздуха.

В цилиндр двигателя за один цикл при полной нагрузке (в зависимости от объема цилиндра и режима работы) подается 40…80 мг топлива. Это количество называют цикловой подачей топлива.

Следовательно, для сгорания цикловой подачи требуется точное количество воздуха, примерно равное 600…1200 мг. Это количество называют цикловой подачей воздуха.

Состав смеси оценивают по коэффициенту избытка воздуха α, определяемому, как отношение количества воздуха Gдв, действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому количеству воздуха Gвт:

α = Gдв/ Gвт.

Теоретически необходимое количество воздуха – это количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива, поступившего в цилиндр двигателя.
Более полно процессы горения топлива описаны в разделе сайта «Термодинамика».

По составу различают смесь нормальную (α = 1), бедную (α > 1) и богатую (α < 1). Применяют также понятия обедненная смесь (α = 1,1…1,15), обогащенная смесь (α = 0,8…0,9) и пределы воспламенения смеси.
В бензиновых двигателях при α < 0,4 и α > 1,6 смесь не воспламеняется. Дизели работают на бедных смесях α = 1,4…2,0.

Различают пять режимов работы двигателя: основной, перегрузки, холостого хода, пуска и ускорения (например, при трогании с места, обгоне и разгоне). Для работы на каждом из этих режимов двигателю требуется различная мощность и, соответственно, горючая смесь разного состава.

Наиболее экономичная работа двигателя достигается на обедненной смеси (1,05 ≤ α ≤ 1,15), а наибольшую мощность он развивает на обогащенных составах (0,8 ≤ α ≤ 0,95). Чем беднее состав горючей смеси, тем вероятность полного сгорания топлива больше, и наоборот.

Поэтому режимы работы двигателя, требующие обогащенной горючей смеси, а тем более богатой, являются неэкономичными.

Они же становятся причиной наибольшего загрязнения окружающей среды продуктами неполного сгорания топлива, среди которых есть отравляющие и канцерогенные вещества.

Любой из составов горючей смеси должен отвечать требованиям, обеспечивающим качество смеси:

  • мелкое распыление топлива в слоях воздуха;
  • тщательное перемешивание частиц топлива с воздухом (качественное смесеобразование);
  • однородность, т. е. равномерное распределение топлива в воздухе по всему объему смеси.

Изменяя количество топлива при неизменной подаче воздуха (в дизелях) или и количество воздуха, и количество топлива (в бензиновых и газовых двигателях), можно получить смесь разного состава – это качественное регулирование горючей смеси.
Изменение количества смеси одного состава (в бензиновых и газовых двигателях) называют количественным регулированием горючей смеси.

***

Дозирование топлива

Мощность двигателя зависит от количества топлива (цикловой подачи), сгорающего в цилиндрах в рабочем цикле, и частоты вращения коленчатого вала.

Так как для выполнения конкретной работы двигателю автомобиля требуется различная мощность, то возникает необходимость изменения цикловой подачи во времени. Каждому режиму нагрузки должна соответствовать точная цикловая подача топлива.

Это означает, что система питания должна обеспечить ее регулирование в процессе работы машины, а также равномерность подачи топлива по цилиндрам.

Огромное значение для повышения динамических характеристик двигателя имеет наполняемость цилиндров воздухом. Чем больше воздуха в процессе впуска успеет зайти в цилиндры, тем большую порцию топлива можно впрыснуть при прочих равных условиях.

Наполняемость напрямую зависит от аэродинамического сопротивления впускного и выпускного трактов системы питания.

В качестве примера: значительная часть потенциала мощности теряется в диффузорах карбюратора и в глушителе, поскольку эти элементы системы питания оказывают существенное сопротивление воздушным и газовым потокам.

В двигателях, оборудованных системами питания с впрыском топлива аэродинамическое сопротивление впускного тракта меньше, чем в карбюраторных двигателях. Для улучшения наполняемости цилиндров воздухом на многих мощных двигателях устанавливают специальные компрессоры.

***

Момент зажигания (впрыскивания) топлива

В карбюраторных (бензиновых) двигателях топливо подается в цилиндр в процессе впуска, в дизелях оно впрыскивается через форсунку в самом конце процесса сжатия.

От момента начала впрыскивания топлива зависят динамические и экономические показатели работы дизеля, также как и от момента зажигания смеси – показатели работы бензинового двигателя.

Угол поворота коленчатого вала до ВМТ, при котором подается искра (или начинается впрыск топлива – у дизеля), называют углом опережения зажигания – УОЗ (углом опережения впрыскивания – УОВ) и обозначают буквой θ.

Испытания двигателей показывают, что каждый двигатель на конкретном режиме работы имеет оптимальный угол опережения зажигания (впрыскивания) θопт, при котором мощность максимальная, а удельный расход топлива минимальный. Поэтому в системе питания должны быть предусмотрены специальные устройства для регулировки угла опережения зажигания (впрыскивания).

***

Система питания карбюраторного двигателя
Система питания инжекторного двигателя
Система питания дизельного двигателя
Газовая система питания



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/1/index.shtml

Ссылка на основную публикацию