Система подачи воздуха в двигатель: бензиновый и дизельный мотор

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.

Конструкция бензиновых и дизельных двигателей особых отличий не имеет, так как что в том, что в другом происходит сжатие с взрывом топливной смеси.

Единственное, что стоит отметить – это более крепкие сплавы, используемые для создания дизельных агрегатов.

Понятное дело, что степень сжатия выше, нагрузки больше и неусиленные узлы просто не смогли бы конкурировать с бензиновыми моторами по ресурсу службы. В итоге, вес и общая размерность дизеля заметно больше бензинового двигателя.

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.

Именно данное различие бензиновых и дизельных двигателей спровоцировали различие в построении их топливных систем.

Ранее, по удобству эксплуатации и из-за несущественной разницы в экономичности бензиновые агрегаты выигрывали у дизеля. Последние работали шумно и с сильней вибрацией.

Однако развитие сферы автомобилестроения завуалировали данные недостатки и два типа моторов стали настоящими конкурентами.

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.

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.

Как видите, особых сложностей устройство топливной системы бензинового двигателя не имеет. Особенно это хорошо прослеживается после рассмотрения системы питания дизеля, о которой и пойдёт речь далее.

 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.

Как и в случае с бензиновыми двигателями, топливная система дизеля находится под чутким руководством электроники. Любое нарушение в её функционирование способно разладить работу всей системы и вследствие — мотора.

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!

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в х под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них Не забудьте поделиться этой страницей с друзьямиИ подписаться на нашу группу

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

Дизельный двигатель

Конструкция дизельного двигателя, не особо отличается от бензинового, исключение в том, что в дизеле не предусмотрена система зажигания, так как воспламенение топлива проходит совсем по-иному. За запуск и работу двигателя отвечает не искра зажигания, а высокое давление, с помощью которого сжимается воздух, вследствие чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания требует особо прочных сплавов для изготовления клапанов, которые принимают на себя особо серьезные нагрузки. Дизельные двигатели в наше время, установлены не только на мощных грузовиках, но и на легковых авто, кроссоверах, и внедорожниках. Интересно то что дизельные двигателя могут работать на различных типах топлива: рапсовое масло, фракционные вещества и даже на чистой нефти.

Принцип работы дизельного мотора

Сперва в камеру сгорания подается воздух, который в процессе сжатия достигает температуры 800 градусов по Цельсию, затем под давлением 10 – 30 МПа подается дизельное топливо, вследствие чего происходит воспламенение этой смеси.

Весь этот процесс сопровождается высоким уровнем шума, поэтому дизельные двигатели являются более шумные, чем бензиновые.

Дизельные ДВС могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Конечно, большинство дизелей являются 4-х тактовыми.

  Гидрокомпенсатор: ваз 2112, змз 406

Типы дизельных двигателей

Дизельные двигателя имеют три вида:

• С раздельной камерой сгорания. В таких ДВС топливо подается не в основную камеру сгорания, а в дополнительную, т.е. в вихревую камеру.

Она располагается в головке блока цилиндров и соединена  с цилиндром каналом. В вихревой камере воздушная масса максимально сжимается, это помогает улучшать процесс воспламенения топлива.

Процесс воспламенения начинается в самой камере, после уже переходит в основную камеру.

• С неразделенной камерой сгорания. В этих моторах, камера расположена в поршне, а само топливо подается непосредственно на пространство над поршнем. Нераздельные камеры сгорания, значительно экономят потребление топлива, но значительно повышают уровень шума при работе двигателя.

• Предкамерные двигатели. Подобные двигатели оснащаются вставной форкамерой, которая в свою очередь соединена с цилиндром тонкими каналами. Размер и форма каналов определяют  скорость движения газов при сгорании дизельного топлива, это снижает уровень токсичности и шума, при этом ресурс работы двигателя увеличивается.

Топливная система в дизельном двигателе

• Особо важными элементами топливной системы в дизельном ДВС яаляются:
• • топливный фильтр;
• • форсунки;
• • насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД)

Топливный насос

Насос отвечает за подачу топлива непосредственно к форсункам по установленным параметрам (такие параметры определяет – число оборотов, рабочего положения регулятора рычага и давление турбонаддува). Современные дизельные двигатели, оснащаются двумя типами ТНВД – распределительные и рядные (плунжерные).

  Перевод автомобиля на газ — выгодное решение

Топливный фильтр

В дизельном двигателе, топливный фильтр играет не малую роль в правильной и «чистой» работе мотора. Он предназначен для выделения и удаления из топлива воды и лишнего воздуха из самой топливной системы.

Форсунки

Форсунки во взаимодействии с топливным насосом отвечают за своевременную подачу топлива в камеру сгорания. В дизельных ДВС применяются два типа форсунок – со шрифтовым и многодырчатым распределителем топлива. Распределитель форсунок устроен в форме факела, этим самым обеспечивая наилучший процесс самовоспламенения.

Турбонаддув и холодный пуск дизельного двигателя

Турбонаддув отвечает за увеличение мощности и эффективности работы мотора. Турбина обеспечивает подачу большего количества воздуха для улучшения процесса сгорания топливной смеси, при этом увеличивается мощность двигателя. Для обеспечения нужного рабочего давления наддува воздушной смеси, в рабочем режиме двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Предпусковой подогрев двигателя, отвечает за процесс  заводки мотора в минусовую температуру. Это могут быть свечи накаливания, которыми оснащена каждая камера сгорания двигателя.

При запуске двигателя, свечи накаливания достигают температуру в 900 градусов. После прохождения 15 секунд после успешного запуска двигателя, питание снимается со всех свеч подогрева.

Нужно сказать, что подогрев двигателя очень полезная и нужная вещь, в регионах, где преобладают минусовые температуры.

Разобравшись немного, что представляет собой дизельный двигатель, конкретно и четко сказать невозможно какой ДВС лучше, бензиновый или дизельный. Недостатки и преимущества есть у обоих. Поэтому выбирать, стоит из тех, какие функции будут возлагаться на ваш силовой агрегат.

Источник: https://proinomarki.com/index.php/dvigatel/21-dizelnyj-dvigatel

Как устроена система подачи топлива дизельного ДВС

29 июня 2018 Категория: Полезная информация.

В дизельном двигателе предусмотрен целый комплекс узлов и деталей, задача которого состоит в подаче топлива на форсунки под высоким давлением.

Система питания дизельного ДВС выполняет следующие функции:

• фильтрует топливо перед подачей его на форсунки
• гарантирует точное дозирование и впрыск в нужный момент топлива в камеру сгорания, в зависимости от режима и нагрузки на двигатель
• обеспечивает распыление и равномерное распределение горючего по стенкам камеры сгорания в цилиндре.

Работу системы питания дизельного двигателя вкратце можно описать так: хорошо очищенное ДТ подается к цилиндрам, топливный насос высокого давления (ТНВД) сжимает горючее и передает его на форсунку под высоким давлением. Форсунка распыляет и впрыскивает топливо в камеру сгорания, где оно смешивается с горячим (нагретым от высокого сжатия внутри цилиндра до 700-900 градусов по Цельсию) воздухом и самовоспламеняется.

Это и есть основное отличие работы дизельного ДВС от бензинового: воспламенение рабочей смеси происходит самостоятельно, не требуя поджигания отдельным устройством.

Общая схема системы питания дизельного ДВС

Базовые элементы системы питания дизельного ДВС:

• топливный бак
• фильтры грубой очистки топлива
• фильтры тонкой очистки топлива
• топливоподкачивающий насос
• ТНВД
• форсунки
• трубопровод низкого давления
• магистраль высокого давления

Помимо базовых элементов, в зависимости от специфики двигателя, в система может дополняться электронасосами, механизмом выпуска отработанных газов, сажевыми фильтрами и т.п.

Специалисты выделяют в системе питания дизельную аппаратуру:

• для подвода топлива (топливоподводящая аппаратура)
• для подвода воздуха (воздухопроводящая)

Топливоподводящая аппаратура имеет разные варианты устройства. Самый распространенный вариант —  ТНВД и форсунки разделены как самостоятельные устройства, топливо подводится к двигателю по магистралям высокого и низкого давления.

Магистраль низкого давления хранит, фильтрует и подает горючее к ТНВД. Задача же магистрали высокого давления — поднять давление, необходимое для точной подачи и дозированного впрыска горючего в цилиндр.

• Что касается насосов в системе питания, их два.
• Топливоподкачивающий подает топливо из бака, очищает его с помощью фильтров грубой и тонкой очистки (прогоняя через них), а затем под давлением подает горючее к ТНВД.
• Задача ТНВД — распределить топливо по секциям (каждая соответствует конкретному цилиндру) и подать его на форсунки под высоким давлением соответственно циклу работы двигателя (очередности работы цилиндров).

Расположенные в головке блока цилиндров форсунки отвечают за точный дозированный впрыск и распыление горючего по стенкам камеры сгорания. Лишнее горючее вместе с воздухом отводится обратно в бак по дренажным трубопроводам.

Дизельные форсунки бывают закрытого и открытого типа. Рядовые четырехтактные дизельные ДВС оснащены форсунками закрытого типа, то есть их сопла (отверстие) закрываются запорной иглой, обеспечивая герметичность. То есть сообщение внутренней полости форсунок и камеры сгорания происходит только в момент открытия форсунки (впрыска топлива в камеру).

Важно: встречается нераздельная система питания дизеля, где ТНВД и форсунка объединены в единый узел — насос-форсунку. Но из-за специфики работы таких устройств (жесткая шумная работа двигателя), это решение не получило широкого распространения.

Чем отличается система питания турбированного дизельного мотора

Предназначение турбонаддува — повысить мощность двигателя без его конструктивных изменений вроде увеличения объема камеры сгорания и пр. Топливопроводящая система в дизельном двигателе с турбиной почти не отличается от атмосферного дизеля. А вот алгоритм и принцип подачи воздуха в цилиндр другой.  

Турбокомпрессор задействует энергию отработавших газов. Воздух поступает в турбину, сжимается там, охлаждается и нагнетается под высоким давлением в камеру сгорания. Турбины делятся на категории в зависимости от величины давления, которое они создают:

• турбокомпрессоры с низким наддувом — давление не выше 0,15 МПа
• среднего наддува — давление 0,2 МПа
• высокого наддува — давление свыше 0,2 МПа

Система турбонаддува улучшает наполнение цилиндров воздухом и тем самым повышает эффективность сгорания топлива.  Так удается увеличить мощность турбированного дизельного ДВС на 30% и более, по сравнению с атмосферным.

К негативным последствиям наличия турбокомпрессора на дизельном ДВС относят увеличение температуры в камере сгорания. Это происходит из-за более интенсивного сгорания топливной смеси.

Как следствие, возрастает механическая нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения, что снижает ресурс турбированного двигателя в целом, по сравнению с атмосферным.

1. О том, какие существуют системы подачи топлива в дизельных двигателях, мы писали здесь.
2. Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог
3. ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

Источник: https://www.dieselkraft.by/poleznaya-informatsiya/kak-ustroena-sistema-podachi-topliva-dizelnogo-dvs.html

Экспериментальный двигатель, который использует бензин и дизельное топливо

 

Кто сказал, что двигатель внутреннего сгорания изжил себя и что ему пришло время уходить на пенсию, уступив автомир электрическим автомобилям? Например, как недавно показали компании Mazda и Infiniti, создав новые инновационные двигатели внутреннего сгорания, ДВС еще рано списывать со счетов. Дело в том, что в двигателе внутреннего сгорания еще осталось много места для новых изобретений и инноваций. Не верите?

Тогда посмотрите ролик об одном самом невероятном экспериментальном двигателе, который использует реакционноспособное компрессионное воспламенение (RCCI).

И вполне возможно, эта система – святой Грааль для двигателей внутреннего сгорания. Почему? Да все дело в том, что этот инновационный опытный мотор в своей работе использует два вида топлива одновременно: бензин и солярку.

Благодаря невероятной технологии ему удается достигать невероятного уровня экономичности. 

В настоящий момент этот инновационный движок существует только на испытательном стенде. Но, к счастью, о нем есть уже немало информации, которую воедино собрал популярный на Западе видеоблогер-инженер Джейсон Фенске.

 

Мотор, который работает одновременно на дизельном и бензиновом топливе, разработан Университетом Висконсина-Мэдисона. Этот университет в лабораторных тестах нового мотора смог достичь 60 процентов топливной эффективности.

Это означает, что новый инновационный мотор с системой RCCI преобразует 60 процентов своего топлива в используемую энергию, а не в отработанную, как в большинстве сегодняшних двигателей внутреннего сгорания, серийно производимых во всем мире. 

Много это или мало? Вот пример с новым эффективным мотором Toyota. Речь идет об их новейшем четырехцилиндровом двигателе «Dynamic Force», который достигает 40-процентной тепловой эффективности.

В новом же моторе, который используется в Mercedes-AMG F1, тепловая эффективность двигателя составляет 50 процентов.

Так что сами понимаете, что 60 процентов эффективности – это невероятный шаг вперед в будущее для ДВС, которые уже начали списывать со счетов. Оказалось, еще рано. 

Двигатель RCCI использует два топливных инжектора на один цилиндр для смешивания топлива с низкой реакционной способностью (бензин) с топливом с высокой реакционной способностью (например, дизельным топливом). Теоретически все могли бы смешать любые виды топлива с низкой и высокой реактивностью для двигателя с системой RCCI. Но бензин и солярка – пожалуй, самое интересное сочетание. 

Сам процесс сжигания топлива в инновационном двигателе также уникален и увлекателен, как и впрыск. Итак, сначала смесь бензина и воздуха поступает в камеру сгорания.

Затем в камеру сгорания начинает поступать дизельное топливо. В результате бензин и солярка смешиваются.

Этот двигатель более экономичен, чем обычный дизельный мотор. Также он за счет использования бензина намного чище классического дизельного силового агрегата. В итоге новый мотор больше похож на идеальный двигатель внутреннего сгорания. Кстати, эта идея не нова. Еще в 20 веке в автопромышленности было несколько попыток создать ДВС, работающие на двух видах топлива: солярке и бензине.

Так почему же сегодня подобные моторы еще не устанавливаются массово на современные автомобили? Все дело в несовершенстве некоторых технологий.

И вот только в 21 веке реально стало возможным создать такой двигатель, который будет работать безотказно и иметь неплохой ресурс, ничем не уступающий обычным силовым агрегатам.

Правда, к сожалению, для запуска серийного производства этот мотор должен еще пройти немало различных тестов и испытаний. 

 

Кроме того при использовании двигателя, работающего на дизтопливе и на бензине, есть проблема, связанная с двумя раздельными системами заправки автомобиля, что в определенных случаях очень неудобно.

В том числе этот мотор, умеющий работать на бензине и солярке одновременно, все еще находится в стадии концепции и не является даже предсерийным образцом. Так что говорить о том, что уже совсем скоро в автопромышленности начнут серийно выпускать подобные силовые агрегаты, еще рано. 

Итак, вот подробный рассказ блогера-инженера Фенске, который разобрал технологию этого мотора и простым языком объяснил принцип его работы. К сожалению, ролик англоязычный. Но вы можете частично понять, о чем идет речь, включив субтитры к видео, а также их машинный перевод. 

Источник: http://www.1gai.ru/autonews/520501-eksperimentalnyy-dvigatel-kotoryy-ispolzuet-benzin-i-dizelnoe-toplivo.html

Устройство автомобилей



Дизельные двигатели относятся к тепловым двигателям внутреннего сгорания поршневого типа с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением рабочей смеси. По принципу работы они существенно отличаются от бензиновых двигателей, использующих для воспламенения рабочей смеси внешние тепловые источники – искровое электрическое зажигание или специальный тепловой элемент.

Кроме того, у многих бензиновых двигателей смесеобразование протекает вне цилиндров двигателя – в специальном смесителе (карбюраторе), продолжается во впускном трубопроводе, и заканчивается в цилиндрах во время тактов впуска и сжатия.

У инжекторных двигателей с центральным и распределенным впрыском смесеобразование осуществляется во впускном трубопроводе, продолжаясь в цилиндрах вплоть до воспламенения смеси свечой.

И лишь инжекторные двигатели с непосредственным впрыском принципиально схожи по характеру смесеобразования с дизельными двигателями, но, тем не менее, тоже имеют ряд отличий в процедуре и результатах смешивания топлива с воздухом.

Общий принцип работы четырехтактного дизельного двигателя можно описать следующим сценарием:

• всасывание чистого воздуха в цилиндр через впускной клапан при движении поршня к нижней мертвой точке;
• быстрое и сильное сжатие воздуха до раскаленного состояния при закрытых клапанах и перемещении поршня к верхней мертвой точке;
• впрыск топлива в цилиндр, смешивание его с воздухом в камере сгорания и последующее самовоспламенение рабочей смеси с выделением теплоты, повышающей давление в цилиндре;
• движение поршня вниз под действием высокого давления газообразных продуктов сгорания топлива, в результате чего совершается полезная механическая работа;
• выброс отработавших газов в атмосферу при открытом выпускном клапане и перемещении поршня к верхней мертвой точке.

Далее описанный сценарий повторяется.

Двухтактный дизель работает по сокращенному «сценарию» — очистка цилиндров от продуктов сгорания (отработавших газов) и впуск свежего заряда воздуха осуществляется в период, когда поршень движется от ВМТ к НМТ и продолжается еще некоторое время после прохождения поршнем нижней мертвой точки (перекладки поршня) и движения его к ВМТ. Затем впускное и выпускное окно в цилиндре перекрываются боковой поверхностью поршня, и начинается резкое сжатие воздуха, поступившего в цилиндр.

После сжатия и сильного разогрева воздуха осуществляется впрыск топлива, его перемешивание с воздухом, и самовоспламенение рабочей смеси. При перемещении поршня к НМТ под действием давления продуктов сгорания смеси выполняется полезная работа, и после того, как выпускное и затем впускное окна откроются, выполняется продувка цилиндра свежим зарядом воздуха.

Итак, основные отличия двигателя от классического бензинового двигателя – внутреннее смесеобразование и самовоспламенение рабочей смеси. Эти различия имеют и положительные, и отрицательные стороны.

Самовоспламенение смеси в дизелях позволяет отказаться от достаточно сложной системы зажигания, применяемой в бензиновых двигателях.

Но, если перефразировать известную пословицу, — не бывает добра без худа — для подачи топлива в цилиндры под высоким давлением (а это крайне необходимо для качественного распыливания топлива) применяется чрезвычайно дорогостоящая аппаратура — насосы высокого давления и форсунки.

Высокая степень сжатия, используемая в дизельных двигателях, тоже приводит к отрицательным последствиям, поскольку влечет за собой применение массивных деталей цилиндропоршневой группы, способных выдержать колоссальные давления. Кроме того, из-за высоких рабочих давлений дизели работают жестче и шумнее, чем их бензиновые «собратья».

Но, как бы то ни было, дизели по сравнению с бензиновыми двигателями имеют ряд существенных преимуществ, и основным из них является высокая топливная экономичность. Так, расход топлива для получения единицы мощности у дизелей на 25…30% меньше, чем, например, у карбюраторных двигателей.

Кроме того, с учетом более высокой плотности дизельного топлива по сравнению с бензином, запас хода по топливу у дизельных автомобилей на 35…45% выше, чем у бензиновых «собратьев». Себестоимость дизельного топлива меньше, чем себестоимость бензина, поскольку оно получается прямой перегонкой.

Немаловажно и то, что в продуктах сгорания дизельного топлива содержится меньше токсичных веществ, чем в отработавших газах бензиновых двигателей.

Да, дизели зачастую сильно дымят, чадят и коптят при работе, особенно, если система питания плохо отрегулирована, но, как это ни парадоксально звучит, в этой копоти меньше яда, чем в безобидном сизом дымке из выхлопной трубы карбюраторного двигателя.



Для них характерны стабильная экономичность во всем диапазоне нагрузок, лучшая приемистость и возможность работы с нагрузкой без полного прогрева.

Дизельный двигатель «довезет» свое колесное чадо вместе с водителем и грузом до места назначения, даже если откажет бортовая электросеть – в своей работе дизель полностью автономен, если не считать пускового устройства.

Преимущества дизеля над бензиновым двигателем с точки зрения термодинамики подробнее описаны в разделе сайта, посвященном теплотехнике.

Как уже указывалось выше, слабым звеном двигателей с внутренним смесеобразованием, в том числе – дизельных двигателей, является слишком короткий отрезок времени, в течение которого топливо должно перемешаться с воздухом.

Конструкторам приходится решать сложную задачу – как в течение сотых долей секунды получить топливовоздушную смесь высокого качества, способную быстро и эффективно сгореть и отдать тепло для преобразования в механическую энергию.

Это возможно применением специальных камер и объемов для смешивания топлива с воздухом, которые зачастую приводят к замысловатой форме камеры сгорания и днища поршней, для того, чтобы обеспечить завихрение и перемешивание компонентов горения. Второй путь повышения эффективности смесеобразования – применение впрыска под очень высоким давлением, что приводит к интенсивному распыливанию порции топлива по всему объему камеры сгорания.

Здесь мы рассмотрим классическую схему системы питания дизельного двигателя, которая включает следующие основные механизмы, приборы и устройства (см. рис. 1):

• топливный бак;
• топливопроводы низкого давления;
• топливоподкачивающий насос;
• топливные фильтры грубой и тонкой очистки;
• топливный насос высокого давления (ТНВД);
• топливопроводы высокого давления;
• форсунки;
• топливопроводы системы отвода излишков топлива от форсунок и ТНВД.

Кроме перечисленных элементов, предназначенных для подачи топлива из бака в цилиндры, система питания дизеля (как и бензинового двигателя) включает:

• воздушный фильтр с впускным трубопроводом для воздуха;
• трубопроводы удаления отработавших газов;
• приборы для очистки продуктов сгорания от вредных веществ и примесей;
• устройства для снижения уровня шума при выхлопе отработавших газов (глушители, резонаторы и т. п.).

***

Принцип работы системы питания дизеля



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/60-dizel_1/index.shtml

Дизельный двигатель: устройство и схема работы

Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Рудольфом Дизелем в 1897 году. Устройство дизельного двигателя тех лет позволяло использовать в качестве топлива нефть, рапсовое масло, и твердые виды горючих веществ. Например, каменноугольную пыль.

Принцип работы дизельного двигателя современности не изменился. Однако моторы стали более технологичными и требовательными к качеству топлива. Сегодня в дизелях используется только высококачественное ДТ.

Моторы дизельного типа отличаются топливной экономичностью и хорошей тягой при низких оборотах коленвала, поэтому получили широкое распространение на грузовых автомобилях, кораблях и поездах.

С момента решения проблемы высоких скоростей (старые дизели при частом использовании на высоких скоростях быстро выходили из строя) рассматриваемые моторы стали часто устанавливаться на легковые авто. Дизели, предназначенные для скоростной езды, получили систему турбонаддува.

Принцип работы двигателя Дизеля

Принцип действия мотора дизельного типа отличается от бензиновых моторов. Здесь отсутствуют свечи зажигания, а топливо подается в цилиндры отдельно от воздуха.

Цикл работы такого силового агрегата можно представить в следующем виде:

• в камеру сгорания дизеля подается порция воздуха;
• поршень поднимается, сжимая воздух;
• от сжатия воздух нагревается до температуры около 800˚C;
• в цилиндр впрыскивается топливо;
• ДТ воспламеняется, что приводит к опусканию поршня и выполнению рабочего хода;
• продукты горения удаляются с помощью продувки через выпускные окна.

От того, как работает дизельный двигатель, зависит его экономичность. В исправном агрегате используется бедная смесь, что позволяет сэкономить количество топлива в баке.

Как устроен дизельный двигатель

Основным отличием конструкции дизеля от бензиновых моторов является наличие топливного насоса высокого давления, дизельных форсунок и отсутствие свечей зажигания.

Общее устройство этих двух разновидностей силового агрегата не различается. И в том, и в другом имеются коленчатый вал, шатуны, поршни. При этом у дизельного мотора все элементы усилены, так как нагрузки на них более высокие.

На заметку: некоторые движки дизельного типа имеют свечи накаливания, которые ошибочно принимаются автолюбителями за аналог свечей зажигания. На самом деле, это не так. Свечи накаливания используются для нагрева воздуха в цилиндрах в мороз.

Обязательно почитайте

Как работают свечи накаливания

Систему впрыска на дизелях делают прямой, когда топливо поступает непосредственно в камеру, или непрямой, когда воспламенение происходит в предкамере (вихревая камера, фор-камера).

Это небольшая полость над камерой сгорания, с одним или несколькими отверстиями, через которые туда поступает воздух.

Такая система способствует лучшему смесеобразованию, равномерному нарастанию давления в цилиндрах. Зачастую именно в вихревых камерах применяются калильные свечи, призванные облегчить холодный пуск. При повороте замка зажигания, автоматически запускается процесс нагрева свечей.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Как и любой другой тип силового агрегата, дизельный мотор имеет положительные и отрицательные черты. К «плюсам» современного дизеля относят:

• экономичность;
• хорошую тягу в широком диапазоне оборотов;
• больший, чем у бензинового аналога, ресурс;
• меньшее количество вредных выбросов.

Дизель не лишен и недостатков:

• моторы, не оснащенные свечами накаливания, плохо заводятся в мороз;
• дизель дороже и сложнее в обслуживании;
• высокие требования к качеству и своевременности обслуживания;
• высокие требования к качеству расходных материалов;
• большая, чем у бензиновых движков, шумность работы.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

Принцип работы турбины на дизельном двигателе практически не отличается от такового на бензиновых моторах. Суть заключается в нагнетании в цилиндры дополнительного воздуха, что закономерно увеличивает количество поступающего топлива. За счет этого отмечается серьезный прирост мощности мотора.

Устройство турбины дизельного двигателя также не имеет существенных отличий от бензинового аналога. Устройство состоит из двух крыльчаток, жестко связанных между собой, и корпуса, внешне напоминающего улитку. На корпусе турбокомпрессоров имеется 2 входных и 2 выходных отверстия. Одна часть механизма встраивается в выпускной коллектор, вторая во впускной.

Схема работы проста: газы, выходящие из работающего мотора, раскручивают первую крыльчатку, которая вращает вторую. Вторая крыльчатка, вмонтированная во впускной коллектор, нагнетает атмосферный воздух в цилиндры. Увеличение подачи воздуха приводит к увеличению подачи топлива и росту мощности. Это позволяет мотору быстрее набирать скорость даже на низких оборотах.

Турбояма

В процессе работы турбина может совершать до 200 тысяч оборотов в минуту. Раскрутить ее до необходимой скорости вращения моментально невозможно. Это приводит к появлению т.н. турбоямы, когда с момента нажатия на педаль газа до начала интенсивного разгона проходит некоторое время (1-2 секунды).

Проблема решается доработкой турбинного механизма и установкой нескольких крыльчаток разного размера. При этом маленькие крыльчатки раскручиваются моментально, после чего их догоняют элементы большого размера. Такой подход позволяет практически полностью ликвидировать турбояму.

Также производятся турбины с изменяемой геометрией, VNT (Variable Nozzle Turbine), призванные решать те же проблемы. В настоящий момент существует большое количество модификаций подобного типа турбин. Коррекция геометрии успешно справляется и с обратной ситуацией, когда оборотов и воздуха становится слишком много и необходимо притормозить обороты крыльчатки.

Интеркуллер

Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.

После всасывания воздуха он проходит через радиатор, и в охлажденном состоянии попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой можно подробно ознакомиться со схемой работы интеркуллера.

За турбиной современного автомобиля необходимо должным образом ухаживать. Механизм крайне чувствителен к качеству моторного масла и перегреву. Поэтому смазочный материал рекомендуется менять не реже, чем через 5-7 тысяч километров пробега.

Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

На заметку: оптимальным решением проблемы перегрева турбины на дизельных моторах является установка турботаймера. Устройство оставляет двигатель запущенным на протяжении необходимого времени после выключения зажигания. После окончания необходимого периода электроника сама выключает силовой агрегат.

Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.

Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

Источник: https://ZnanieAvto.ru/dvs/princip-raboty-dizelnogo-dvigatelya.html

О системе подачи воздуха

Впускная система (другое наименование – система подачи воздуха) предназначена для впуска в двигатель необходимого количества воздуха и образования топливно-воздушной смеси.

Термин «впускная система» появился с развитием конструкции двигателей внутреннего сгорания, особенно с появлением системы непосредственного впрыска топлива.

Оборудование для питания двигателя воздухом перестало быть просто воздуховодом, а превратилось в отдельную систему.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, повышения мощности в конструкции системы впуска современных бензиновых и дизелных двигателей используется турбонаддув.

Конструкция впускной системы включает воздухозаборник, воздушный фильтр, дроссельную заслонку, впускной коллектор. на отдельных конструкциях двигателей используются впускные заслонки. Все элементы впускной системы соединены патрубками.

Схема впускной системы: 1-воздушный фильтр,2-расходомер воздуха,3-адсорбер,4-запорный клапан системы улавливания паров бензина,5-блок управления дроссельной заслонкой,6-датчик давления во впускном коллекторе,7-клапан управления впускными заслонками,8-вакуумный привод впускных заслонок,9-датчик положения впускной заслонки,10-датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов,11-клапан системы рециркуляции отработавших газов,12-блок управления системы управления двигателем.

Воздухозаборник обеспечивает забор воздуха из атмосферы и представляет собой патрубок определенной формы.

Воздушный фильтр служит для очистки воздуха от механических частиц. Фильтрующий элемент изготавливается из специальной бумаги и размещается в отдельном корпусе. Фильтрующий элемент воздушного фильтра является расходным материалом, т.е. имеет ограниченный срок службы. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля срок службы фильтрующего элемента может изменяться.

Дроссельная заслонка регулирует величину поступающего воздуха в соответствии с величиной впрыскиваемого топлива. На современных двигателях дроссельная заслонка приводится в действие с помощью электродвигателя и не имеет механической связи с педалью газа.

Впускной коллектор распределяет поток воздуха по цилиндрам двигателя и придает ему необходимое движение. Разряжение, возникаемое во впускном коллекторе используется в работе вакуумного усилителя тормозов, а также для привода впускных заслонок.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке устанавливаются впускные заслонки.

Они обеспечивают процесс смесеобразования за счет разделения воздуха на два впускных канала. Один канал перекрывает заслонка, через другой – воздух проходит безпрепятственно.

Впускные заслонки установлены на общем валу, который поворачивается с помощью вакуумного или электрического привода.

К примеру, впускная система двигателя с непосредственным впрыском топлива имеет следующие входные датчики: расходомер воздуха, температуры воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки, давления во впускном коллекторе, положения впускной заслонки, положения клапана рециркуляции, давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов.

Расходомер воздуха и датчик температуры воздуха на впуске служат для определения нагрузки на двигатель. На некоторых моделях двигателей расходомер воздуха не устанавливается. Его функции выполняет датчик давления во впускном коллекторе. При совместной установке расходомер воздуха и датчик давления во впускном коллекторе дублируют друг друга.

Датчик давления во впускном коллекторе также используется в работе системы рециркуляции отработавших газов для расчета количества перепускаемых газов. Величина нагрузки двигателя определяется с помощью датчика температуры воздуха на впуске и дополнительного датчика атмосферного давления. Остальные датчики обеспечивают работу соответствующих систем.

Работой впускной системы управляют следующие исполнительные устройства:

• блок управления дроссельной заслонкой;
• электродвигатель привода впускных заслонок или клапан управления вакуумным приводом заслонок (на двигателе с непосредственным впрыском топлива);
• запорный клапан системы улавливания паров бензина;
• электромагнитный клапан системы рециркуляции отработавших газов.

Исполнительные устройства активирует блок управления двигателем.

Принцип работы впускной системы

Работа впускной системы основана на разности давлений в цилиндре двигателя и атмосфере, возникающей на такте впуска. Объем поступающего воздуха при этом пропорционален объему цилиндра. Величина поступающего воздуха регулируется положением дроссельной заслонки в зависмости от режима работы двигателя.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке работают впускные заслонки. Совместная работа дроссельной и впускных заслонок обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное смесеобразование;
• бедное гомогенное смесеобразование;
• стехиометрическое гомогенное смесеобразование.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка большую часть времени открыта полностью.

Заслонка прикрывается только для обеспечения разряжения, необходимого в работе системы улавливания паров бензина (продувка адсорбера), системы рециркуляции отработавших газов (перепуск отработавших газов во впускной коллектор) и вакуумного усилителя тормозов (создание необходимого разрежения). Впускные заслонки закрыты.

Стехиометрическое (легковоспламеняемое) гомогенное (однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. Дроссельная заслонка открывается в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки открыты.

На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах. Дроссельная заслонка открывается также в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки закрыты.

Источник: https://kovsh.com/library/library/ice/air_supply_systems/o_sisteme_podachi_vozdukha