Виды топливных систем дизельных двигателей: Классификация топливных систем дизельных двигателей

ᐉ Дизельная топливная аппаратура. Виды топливных систем. Требования к топливным системам

К системе питания дизелей относятся топливо- и воздухоподводящая аппаратура, выпускной газопровод и глушитель шума отработавших газов. В четырехтактных дизелях широкое распространение получила топливоподводящая аппаратура разделенного типа, у которой топливный насос высокого давления и форсунки конструктивно выполнены отдельно и соединены топливопроводами. Топливоподача осуществляется по двум основным магистралям: низкого и высокого давления. Назначение механизмов и узлов магистрали низкого давления состоит в хранении топлива, его фильтрации и подачи под малым давлением к насосу высокого давления. Механизмы и узлы магистрали высокого давления обеспечивают подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя.

В настоящее время для питания дизельных двигателей легковых автомобилей применяются следующие виды топливных систем:

• системы питания с топливными насосами высокого давления, имеющими рядное расположение плунжерных пар без электронного управления
• системы питания с топливными насосами высокого давления, имеющими рядное расположение плунжерных пар с электронным управлением
• системы питания с одноплунжерными распределительными топливными насосами высокого давления без электронного управления фирм
• системы питания с одноплунжерными распределительными топливными насосами высокого давления с электронным управлением
• аккумуляторные топливные системы с электронным управлением «Коммон рейл»
• топливные системы с насос-форсунками
• топливные системы насос-форсунка-трубопровод
• газодизельные топливные системы

Развитие систем питания дизельных двигателей с электронным управлением связано главным образом с экологическими нормами, принятыми в большинстве развитых стран мира. По европейским стандартам выбросы токсичных веществ и твердых частиц дизельными двигателями имеют тенденцию к резкому их снижению, что видно из таблице.

Таблица. Нормы выбросов токсичных веществ по Евростандартам.

Год	Нормы	Выбросы, г/км, автотранспортными средствами, работающими на дизельном топливе
		суммарный углеводородов и оксидов азота	оксидов углерода	оксидов азота	твёрдых частиц
2000 2005	«Евро-3» «Евро-4»	0,56 0,30	0,64 0,50	0,50 0,26	0,05 0,025

В борьбе за снижение токсичности отработавших газов конструкторы столкнулись с серьезной проблемой: большинство изменений рабочего процесса дизеля снижает выбросы лишь одного из вышеназванных двух ком­понентов, и экологические нормы не могут быть выполнены регулировками или изменением параметров дизеля. Например, увеличение опережения угла впрыска  уменьшает эмиссию твердых частиц, но увеличивает выбросы окислов азота. Разрешить эту проблему позволили высокое давление впрыска и электронное управление системой подачи топлива. Благодаря повышению давления впрыска улучшается распыление топлива, что способствует более быстрому и полному сгоранию. Это поясняет  почему почти 60 лет (с 1927 по 1985) максимальное давление впрыска составляло 200…500 кгс/см2, а в последние 15 лет превысило 2000 кгс/см2.

Топливные системы с механически­ми регуляторами постепенно снимают с производства. Переход на новый уровень давления и электронное упра­вление потребовал пересмотра тради­ционных конструкций. В ряду распределительных насосов высокого давления самая популярная в мире модель «Бош-VE», ведущая ис­торию с 1976 года, вытесняется более современными электроуправляемыми ТНВД фирм «Бош», «Лукас», «Зексель», «Станадайн».

Уже сейчас ведущие производители заменили механические регуляторы Уатта электронными. Их характеризу­ет гибкость управления, самодиагно­стика, использование резервных программ. Появились и собственные опции  питание каждого цилиндра в соответствии с его техническим состоянием и особенностями изготовления, отключение цилиндров, управление параметрами впрыска и др. Фирма «Бош» уже к 2006 году сократила долю распределительных насосов до 15%; ранее не выпускавшиеся электроуправляемые насос-форсунки и индивиду­альные ТНВД имеют 19% всего объема  а 62% объема выпуска приходится на системы постоянного давления «Коммон-рейл». Электронное управление позволяет на всех режимах работы дизеля гибко изменять характеристику, величину по­дачи, давление и опережение впрыска. В итоге снижаются вредные выбросы, шумность, расход топлива, улучшается пуск дизеля. Автомобиль становится бо­лее скоростным и динамичным.

В настоящее время критериями совершенства топливоподачи являются показатели экономичности, мощности и шумности работы, динамичности транспортного средства, надежности пуска, выбросов токсичных веществ, коэффициент приспособляемости, соблюдение ограничений по давлению в цилиндре, жесткости сгорания, тепловым нагрузкам, температуре газов перед турбиной и прочее.

Для обеспечения заданных показателей к системам питания предъявляется комплекс требований:

• обеспечение гибкого регулирования цикловой подачи в соответствии с заданным скоростным режимом двигателя; обеспечение необходимой внешней скоростной характеристики (не обязательно жестко заданной)
• обеспечение минимальной неравномерности подачи по цилиндрам или, напротив, оптимальная неравномерность подачи и угла опережения впрыска для каждого цилиндра в соответствии с его особенностями конструкции, изготовления и текущего технического состояния
• оптимальное регулирование угла опережения впрыска в соответствии с режимом работы
• автоматизация пуска, необходимое обогащение при пуске, выключение подачи на принудительном холостом ходу, регулирование на переходных режимах
• отключение цилиндров и циклов на частичных режимах
• диагностирование датчиков и исполнительных устройств и компенсация выбывших из строя с помощью резервных программ

Эти условия вызвали самое широкое применение достижений микроэлектроники и вычислительной техники для управления ДВС, что в ряде случаев позволило осуществить управление на программно-адаптивном уровне, т. е. реализовать регулирование с обратной связью. В качестве примера можно привести способность некоторых блоков управления поддерживать стабильными выходные параметры при изменении свойств системы в процессе эксплуатации.

Дальнейшее развитие автомобильной техники неизбежно движется по пути развития комплексных систем управления, причем не только различными системами автомобиля (например, антиблокировочная система тормозов, круизконтроль, управление двигателем и трансмиссией), но также их совокупностью, а в перспективе и автомобилем как единой системой.

Виды топливных систем дизельных двигателей

ЗАПЧАСТИ для двигателей и РЕМОНТ

Камминз (Cummins), Камаз, Газель-Бизнес,

Коматсу (Komatsu-6D102E, SAA6D114 E-3, SA6D114 E-2)

 

Ремонт ISB-300, ISL-350 Камаз

15 апреля 2016

Сердцем дизельной техники является…
Нет, не сам двигатель, а топливная система, без которой все остальное — просто «железо».

Рядный топливный насос высокого давления появился в 1927 году.

Название указывает на принцип размещения насосных секций с плунжерами: они располагаются одна за другой в ряд, каждая обслуживает свой цилиндр. Эта техника чрезвычайно надежная и долговечная. Главным образом это связано с тем, что качество топлива очень мало влияет на состояние насоса.

Следующее поколение насосов высокого давления появилось в 1960-х. Они также использовали механический впрыск, однако их конструкция существенно отличалась от рядных ТНВД. Здесь всего один плунжер, при вращении которого, топливо распределяется по цилиндрам. Отсюда и название данного типа ТНВД — распределительный.

Дальнейшим развитием конструкции распределительных ТНВД стало использование электронного управления. В отличие от чисто механического насоса, где регулирование и подачу топлива обеспечивают вакуумные и механические элементы, здесь используется электронная плата управления. Она считывает данные с имеющихся датчиков и за счет исполнительных механизмов (электроприводов) более оперативно и точно регулирует процесс подачи топлива, что позволяет обеспечить лучшую топливную экономичность и соответствие более жестким экологическим требованиям.

Отдельной ветвью развития топливных систем стали насос-форсунки. Данная система объединяет в одном узле ТНВД и форсунку (устанавливается индивидуально на каждый цилиндр). Поршни насоса приводятся в движение распредвалом двигателя и создают впрыск топлива под высоким (свыше 2000 бар) давлением.

Common Rail появилась в середине 1990-х. Эта система завоевала весь мир. Почему? Она не имеет конкурентов в части топливной экономичности и экологической безопасности, позволяя вписываться даже в жесткие рамки Евро-6. К тому же это чрезвычайно «гибкая» система, которая может применяться на автомобильных, паровозных, судовых двигателях.

Чисто механически насос Common Rail гораздо проще, чем любой рядный или распределительный ТНВД. Он не имеет распределительных функций и только накачивает топливо в общую рампу. За своевременную и точную подачу топлива в цилиндры отвечают форсунки, работающие по команде блока управления.

Common Rail отличается высокой надежностью. Главный враг — загрязнения, которые забивают мельчайшие каналы и приводят к сбою в работе управляющих систем и форсунок, способны вывести из строя нагруженные элементы топливного насоса. Поэтому требования к качеству топлива, его чистоте, высоки.

5 Типы топливной системы в дизельном двигателе

Дизель Топливная система отличается от бензиновой топливной системы, дизельный двигатель использует топливо под высоким давлением, поскольку в этом двигателе используется метод самовоспламенения. Это причина, почему существуют разные топливные механизмы.

Однако механизм топливной системы дизеля не является одним типом. Есть несколько других типов с каждым характером и преимуществами.

Тогда какая топливная система на дизеле? см. статью ниже.

А. Вид от зажигания 9 типа0009

Если мы посмотрим по методу зажигания, есть два типа топливной системы, это непосредственный впрыск и непрямой впрыск.

1. Система прямого впрыска

Эта система имеет инжектор, который ведет непосредственно к верхней части поршня (камера сгорания расположена на поверхности поршня). Поршень на топливной системе с прямым впрыском имеет резервуар или чашу на верхней поверхности. Этот резервуар используется в качестве камеры сгорания, в него будет впрыскиваться топливо.

Преимущества

• Иметь простую диаграмму
• Больше мощности двигателя
• Более высокая тепловая эффективность
• Снижение выбросов
• Не требует механизма свечи накаливания

Deadvantages

• Требуется высокое давление топлива
• Нужен специальный инжектор (многоточечный инжектор)

2. Система непрямого впрыска (IDI)

IDI широко используется в дизельных двигателях производства 80-х — начала 90-х годов. Однако система IDI пока не используется, так как она имеет худшую эффективность, чем тип DI. В IDI есть специальное помещение, называемое камерой предварительного сгорания. Форсунка будет направлена ​​в камеру предварительного сгорания, а не в основную камеру сгорания на поверхности поршня.

Такая конструкция создает смесь топлива и воздуха в камере предварительного сгорания. В результате взрывная энергия сгорания выбрасывается в основную камеру сгорания и толкает поршень вниз.

Преимущества

• используется для дизельных двигателей малой мощности
• Не требует высокого давления топлива

Недостаток

• Низкий тепловой КПД (по сравнению с DI)
• Ухудшение выбросов
• Меньшая мощность

B. Вид со стороны механизма впрыска

Если смотреть со стороны механизма, существует три типа топливной системы. Это топливная система с роторным насосом, индивидуальная топливная система и система Common Rail.

1. Роторная топливная система

img by Dieselnet. com

Насос роторного типа, имеет только поршень. Однако эти плунжеры могут подавлять все каналы, подсоединенные к каждой форсунке. Это называется вращательной системой, потому что этот плунжер движется вращательно, и движение этого плунжера толкает весь поршень с правильным синхронизацией.

Ротационная помпа Excess имеет минималистичный дизайн, поэтому не занимает много места в машинном отделении. Кроме того, в нем мало движущихся компонентов. Это повышает энергоэффективность.

И для слабости роторный тип насоса имеет слабое давление впрыска. Поэтому он менее подходит для дизельного двигателя большой мощности.

2. Индивидуальная топливная система

Как следует из названия, в индивидуальном типе используется встроенный впрыскивающий насос с отдельным плунжером. То есть если форсунок четыре, то и плунжеров четыре. Хотя он имеет много движущихся компонентов, но это приводит к высокому давлению топлива. Поэтому оно подходит для дизельных двигателей с непосредственным впрыском топлива.

В начале давление впрыска на этом насосе около 3000 — 5000 PSI. однако теперь давление впрыска встроенного насоса может достигать 18 000 фунтов на квадратный дюйм. это, очевидно, намного выше, чем у роторного типа, давление впрыска которого составляет от 6000 до 8000 фунтов на квадратный дюйм.

3. Система Common Rail

Топливная система Common Rail представляет собой топливный механизм с электронным управлением. Механизм сильно отличается от двух вышеперечисленных типов. В системе Common Rail используется впрыскивающий насос лопастного типа, который устойчиво перекачивает топливо. Это приводит к стабильному давлению топлива.

Топливо под высоким давлением подается в трубу, называемую топливной рампой. Топливная рампа имеет несколько каналов, которые подходят к каждой форсунке, другими словами, давление внутри топливной рампы такое же, как давление внутри форсунки.

Топливо будет распыляться в камеру сгорания, когда соленоид внутри форсунки открыт, кто контролирует работу соленоида форсунки? это задача ЭБУ как электронного контроллера.

Преимущества

• Имеет высокое давление впрыска (более 2000 бар)
• Очень низкое производство NOx
• Повышенная мощность двигателя
• Легкий звук (чистый дизель)

Слабость

• Зависит от электрической системы управления
• Неправильный тип топлива, приводящий к повреждению форсунки
• Схема достаточно сложная.

Хорошо, это конец статьи. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете оставить их ниже в поле для комментариев. Надеюсь увеличить наши знания.

Типы систем впрыска дизельного топлива

Ричард Роу

дизель специальное изображение от longtall_chris с Fotolia.com

Дизели были одними из первых двигателей, которые получили впрыск топлива. Хотя многие люди считают дизельные двигатели не более чем аграрными двигателями, тот факт, что они часто используются в промышленных условиях в течение нескольких часов подряд, означает, что стоимость и общественное мнение отходят на второй план по сравнению с эффективностью, долговечностью и экономичностью.

Впрыск корпуса дроссельной заслонки

Впрыск корпуса дроссельной заслонки (TBI) очень похож на карбюратор; на самом деле настолько похожи, что многие блоки впрыска дроссельной заслонки были фактически адаптированы из газовых карбюраторов. TBI отличается от карбюратора тем, что в нем используется одна или несколько направленных вниз форсунок для подачи топлива в двигатель под давлением, а не для всасывания его вакуумом двигателя. TBI довольно редко встречается в современных дизельных двигателях, в первую очередь потому, что он плохо работает с турбонаддувом и потому, что на момент его разработки уже были варианты получше.

Многоточечный впрыск

В некоторых промышленных дизельных двигателях используется многоточечный впрыск топлива (MPI), аналогичный используемому в большинстве автомобилей. В системах MPI используется одиночный или двойной топливный насос для питания топливных форсунок, установленных во впускном отверстии двигателя. Форсунки впрыскивают топливо во впускные клапаны двигателя через впускное отверстие. Эта конструкция довольно редко встречается на дизелях, в первую очередь потому, что она была разработана после механического прямого впрыска, используемого в большинстве дизелей, и не дает реальных преимуществ для двигателей с воспламенением от сжатия.

Прямой впрыск

Прямой впрыск используется в дизельных двигателях с 1950-х годов. В этих системах используется мощный объемный топливный насос для подачи дизельного топлива через форсунки, установленные непосредственно в цилиндре. Эти форсунки располагаются примерно там, где должна быть свеча зажигания на газовом двигателе, и хорошо работают с дизельными двигателями, потому что они могут подавать огромное количество топлива в камеру сгорания как раз в тот момент, когда поршень достигает своего максимального сжатия. Это делает процесс горения намного быстрее, тише и мощнее, чем в противном случае.

Одним из интересных компонентов, отличающих непосредственный впрыск от других типов, является топливный насос. Насос прямого впрыска почти идентичен по форме и функциям крошечному четырехтактному двигателю, но пропускает жидкое дизельное топливо вместо воздуха и топлива. Эти насосы «объемного действия» развивают очень высокое и стабильное давление топлива, необходимое для впрыска топлива против силы сжатия поднимающегося поршня. Без поршневого насоса воздух над поднимающимся поршнем преодолевал бы давление топлива и выталкивал воздух назад в топливную магистраль.

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail (CRI) представляет собой комбинацию прямого и многоточечного впрыска. Как и многоточечный впрыск, CRI использует общую топливную рампу (резервуар) для питания нескольких топливных форсунок, но эти форсунки установлены внутри цилиндроподобного прямого впрыска. Эта конструкция дает инженерам возможность контролировать количество впрыскиваемого топлива и момент впрыска топлива с помощью компьютера, что невозможно для традиционного механического прямого впрыска, который полагается только на синхронизацию насоса форсунки для регулирования подачи топлива. Секрет успеха CDI заключается в его единственном мощном топливном насосе, который может создавать давление в (очень толстой) топливной рампе до более чем 23 000 фунтов на квадратный дюйм.