Система впрыскивания топлива дизельного двигателя
15.05.2010
Главные рабочие различия между дизельными и бензиновыми двигателями
Имеется ряд моментов, определяющих различия между дизельным и бензиновым двигателем. Наиболее очевидный - это отсутствие системы зажигания на дизельном двигателе. Дизельный двигатель - это двигатель с воспламенением от сжатия, в противоположность искровому зажиганию. Нет никаких свечей зажигания, проводов или катушки зажигания. Для зажигания воздушно-топливной смеси в цилиндрах используется теплота, выделяемая в результате сжатия. Дизельный двигатель имеет намного более высокую степень сжатия, чем бензиновый двигатель. Дизельный двигатель сжимает воздух в цилиндре более плотно, что создает более высокую температуру, необходимую для зажигания воздушно-топливной смеси.
Система впрыскивания топлива дизельного двигателя
Система впрыскивания топлива дизельного двигателя должна управлять:
• дозированием топлива
• подачей топлива под высоким давлением
• правильным опережением впрыскивания
• расходом топлива
• распылением топлива
Разработка автомобильного дизельного двигателя прежде всего выполняется в соответствии с требованиями к уменьшению токсичности отработавших газов, улучшению экономии топлива и оптимизации общей управляемости автомобиля.
Эти стандарты устанавливают все более и более жесткие требования к системе впрыскивания топлива, а именно:
• способность обрабатывать дополнительные параметры
• более точные допуски и увеличенная точность на протяжении очень длительных периодов работы
Выполнение этих требований обеспечивается введением электронного управления двигателем.
Электронное управление двигателем обеспечивает электронное измерение, а также гибкую обработку данных и управление с обратной связью (в режиме замкнутого контура) посредством электрических исполнительных устройств.
В дизельном двигателе рабочие характеристики и сгорание зависят от:
• количества впрыскиваемого топлива
• начала впрыскивания
• рециркуляции отработавших газов
• давления наддувочного воздуха
Чтобы гарантировать эффективную работу дизельного двигателя, эти регулируемые параметры для каждого рабочего режима должны точно регулироваться. И наконец, система электронного управления двигателем включает в себя контуры автоматического управления главными параметрами.
Работа системы впрыскивания топлива дизельного двигателя
В механических топливных насосах высокого давления распределительного типа впрыскивание топлива управляется посредством устройства опережения (для задания опережения впрыскивания топлива) и топливного рычага (для задания количества топлива).
В топливном насосе высокого давления предусматриваются дополнительные устройства для регулировки, которые механически изменяет опережение и количество впрыскивания топлива.
Новое поколение топливных насосов высокого давления распределительного типа имеет электронные модули управления, снабженные датчиками и электромагнитными клапанами, обеспечивающие очень точное управление опережением впрыскивания топлива во всем диапазоне в режиме замкнутого контура.
РСМ обеспечивает оптимальное управление двигателем за счет широких возможностей микропроцессора.
РСМ имеет две главных части: аппаратное обеспечение и программное обеспечение. Аппаратное обеспечение включает в себя сам РСМ, датчики, переключатели, исполнительные устройства и соединительные устройства.
Программное обеспечение, заключенное в РСМ, обеспечивает управление выходными устройствами ("аппаратным обеспечением" двигателя), основываясь на значениях входных сигналов к РСМ.
РСМ получает информацию от множества переключателей и датчиков. Базируясь на стратегии и калибровках, занесенных в чип памяти, РСМ генерирует соответствующий выходной сигнал.
Топливный насос высокого давления в сборе
Топливный насос высокого давления выполняет функции и карбюратора и распределителя. Топливный насос высокого давления должен подводить точное количество топлива к каждому цилиндру в точно заданный момент время при чрезвычайно высоком давлении.
Топливный насос высокого давления - это наиболее сложная часть дизельного двигателя. Он наиболее тщательно изготовлен. Топливный насос высокого давления не должен обслуживаться до тех пор, пока не будут проверены все возможные проблемы.
Распределительная система впрыскивания
Работа этого насоса аналогична работе распределителя. Кроме того, гидравлическая головка насоса похожа на крышку распределителя.
Топливо входит в насос по центральной трубке в гидравлической головке и проходит через дозирующий клапан, управляемый педалью акселератора и регулятором.
Впрыскивание топлива
Топливо подается через порт зарядки к двум насосным плунжерам. Эти плунжеры приводятся в действие вращающимся кулачком, который имеет два выступа для каждого цилиндра в двигателе.
Кулачок толкает эти два плунжера навстречу, создавая давление топлива. Топливо под давлением открывает подающий клапан, открывая проход к ротору.
Затем топливо посредством совмещения портов на роторе и головке насоса распределяется к нужной форсунке.
Распределение топлива аналогично способу, которым ротор распределяет напряжение высокого напряжения между различными свечами зажигания в автомобильном распределителе. От головки насоса топлива течет по трубопроводам высокого давления к форсунке.
Топливные форсунки
Форсунки, используемые с насосом, имеют конструкцию с иглой. Форсунки этого типа производят "факел" конической формы, который обеспечивает наилучшее испарение топлива.
Форма создаваемого "факела" изменяется по мере перемещения иглы относительно ее седла. Это выполняется посредством специально разработанной дросселирующей иглы.
Форсунки работают в двухступенчатой последовательности, определяемой перемещением иглы относительного своего седла:
• Первая ступень начинается, когда форсунка открывается и топливо впрыскивается узкой струей.
• Когда начинается вторая ступень, седло перемещается вверх, чтобы разрешить поступлению большего количества топлива. Струя узкой формы увеличивается до полностью конической формы. Эта двухступенчатая последовательность обеспечивает менее сильное сгорание.
Клапаны высокого давления
Выходные порты топливного насоса высокого давления оснащаются клапанами высокого давления. Эти клапаны предотвращают увеличение давления топлива в трубопроводах до значения, при котором форсунка может открыться, когда это не требуется.
Система рециркуляции низкого давления
В состав системы рециркуляции низкого давления входят:
• Топливный бак
• Топливный фильтр и ручной подкачивающий насос
• Перекачивающий насос (расположенный внутри топливного насоса высокого давления)
• Возвратный топливопровод
Перекачивающий насос подает топливо из бака к топливному насосу высокого давления. Насос подает только топливо низкого давления. Насос может располагаться в нескольких различных местах и иногда является непосредственно частью топливного насоса высокого давления.
Возвратный топливопровод возвращает неиспользованное топливо обратно в бак. Обычно только приблизительно 10 % топлива, которое подается из топливного бака перекачивающим насосом к топливному насосу высокого давления, сгорает в камере сгорания. Остальная часть топлива используется для охлаждения и смазки топливного насоса высокого давления и форсунок.
Устройства запуска из холодного состояния
При запуске дизельного двигателя из холодного состояния наддувочный воздух должен быть нагрет, чтобы получить достаточную температуру сжатия для самовоспламенения.
Свечи подогрева
Свеча подогрева в вихревой камере нагревает камеру сгорания в соответствии с температурой двигателя перед запуском. Время подогрева задается реле свечей подогрева, которое указывает, когда двигатель готов к запуску, включая контрольную лампу на панели приборов. После запуска свеча подогрева продолжает нагреваться в течение нескольких секунд, чтобы обеспечить удовлетворительную работу холодного двигателя.
Электропроводка свечей подогрева
Свечи подогрева состоят из трубки, которая нагревается нагревательной спиралью, расположенной в кончике трубки. Перед нагревательной спиралью имеется регулирующая катушка, электрическое сопротивление которой увеличивается по мере увеличения ее температуры (положительный температурный коэффициент). Варистор сохраняет постоянную температуру
приблизительно в 1 000 °С (1,832 °F), регулируя ток, подаваемый к нагревательной спирали.
Топливо для дизельных двигателей
Даже при том, что и дизельное топливо и бензин изготавливаются из сырой нефти, каждое имеет различные характеристики, которые необходимо рассмотреть. Основные характеристики дизельного топлива -это:
• теплотворность
• эксплуатационная плотность
• температура помутнения и температура застывания
• вязкость
• испаряемость
• воспламеняемость (цетановое число)
• нагар
• содержание серы
• окисление и вода
Теплотворность
Теплотворность любого топлива измеряется в единицах BTU. Одна BTU - это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус Фаренгейта.
Мощность двигателя создается преобразованием топлива в тепло. Чем большее количество тепла генерируется топливом, тем большее количество энергии должно быть преобразовано в полезную энергию.
Эксплуатационная плотность
Эксплуатационная плотность топлива - это оценка массы топлива в сравнении с водой. Дизельное топливо более тяжелое чем бензин и поэтому имеет более высокую плотность.
Важность эксплуатационной плотности дизельного топлива заключается в том, что оно должно быть достаточно тяжелым, чтобы достичь соответствующего проникновения струи топлива в камеру сгорания.
Температура помутнения и температура текучести
Дизельные виды топлива зависят от температуры намного больше, чем бензин, потому что в дизельном топливе содержится парафин.
Когда температура падает ниже некоторого значения, в дизельном топливе начинают образовываться кристаллы парафина, давая помутнение топлива. Эта температура -температура помутнения.
Не все топлива имеют одинаковую температуру помутнения - дизельное топливо высокого качества способно выдерживать намного более низкую температуру, чем низкокачественное дизельное топливо.
По мере падения температуры дизельное топливо начинает "сворачиваться", т.к. кристаллы парафина становятся больше. Т.к. кристаллы парафина становятся большими, прохождение топлива через фильтры и топливную систему затруднено.
Когда топливо становится достаточно холодным, оно достигает температуры, при которой уже нерастворимо и больше не может течь. Эта температура - температура застывания. Высокая температура застывания топлива указывает на то, что при холодной погоде дизельное топливо не может легко проходить через топливную систему.
Вязкость
Вязкость - это свойство жидкости, которое характеризует ее сопротивление текучести. Чем теплее жидкость, тем меньшее сопротивление она оказывает текучести.
Вязкость дизельного топлива влияет на форму "факела" топлива в камере сгорания. Высокая вязкость приводит к рассеиванию топлива, при котором в топливе содержатся большие капельки, которые плохо горят.
Если вязкость топлива низкая, топливо мелко распыляется, создавая легко сгораемый "туман". Низкая вязкость ведет к ухудшению смазки внутренних элементов насоса, повышая вероятность износа элементов.
Испаряемость
Испаряемость - это способность жидкости превращаться в пар. Бензин имеет очень хорошую испаряемость в сравнении с дизельным топливом.
Воспламеняемость (цетановое число)
Температура, при которой топливо загорается, называется температурой воспламенения. Дизельное топливо, которое имеет низкую температуру воспламенения, имеет хорошую воспламеняемость.
Топливо с хорошими качествами зажигания воспламеняется вскоре после впрыскивания в камеру сгорания.
Цетановое число дизельного топлива - это противоположность октановому числу бензина. Дизельное топливо высокого качества с высоким цетановым числом воспламеняется в момент, когда оно входит в камеру сгорания. Если имеется задержка в зажигании топлива, ухудшаются динамические характеристики двигателя.
Нагар
Нагар - это материал, остающийся на стенках камеры сгорания после сгорания топлива. Он присутствует не только в дизельных двигателях, но и в любых других двигателях, которые используют углеводородное топливо.
Содержание серы
Содержание серы - это общая черта топлива, изготовленного из низкокачественной сырой нефти.
Чрезмерное содержание серы увеличивает износ колец и цилиндра, вызывает образование налета на юбках поршня и является главной причиной отстоя в масляном картере.
Окисление и вода
Проникновение воды в точные элементы топливной системы, особенно в топливный насос высокого давления и форсунки, может вызывать их повреждение, т.к. вода не позволяет обеспечить требуемую смазку элементов и вызывает их коррозию. Эти элементы топливной системы имеют очень жесткие допуски и легко разрушаются вследствие недостатка смазки и/или коррозии.
Так же рекомендуем прочитать Вам интересную статью О компании Lucas/TRW
Комментарии
Пока нет комментариев