В дизельном двигателе воспламенение воздушно-топливной смеси наступает самостоятельно без участия искры зажигания. 

Свечи накаливания, установленные в головке цилиндров дизельнного двигателя (ДД), выполняют только функцию нагревания воздуха, находящегося внутри камеры сгорания тогда, когда двигатель еще не прогрет. Нагревание воздуха свечами облегчает воспламенение топливной смеси. После запуска двигателя свечи накаливания должна быть выключены как можно раньше, чтобы их нагревательные элементы не перегрелись и не вышли из строя.

Дизельное топливо, на котором работают ДД, в сравнении с бензином, характеризуется:

• большей вязкостью;
• более высокой температурой кипения и меньшей испоряемостью;
• большей склонностью к самовоспламенению.

Важнейшим свойством дизельного топлива является его способность к самовоспламенению. Это важно для высокооборотных ДД, особенно с точки зрения расхода топлива, дымности отработавших газов и эксплуатационных характеристик двигателя.

Способность к самовоспламенению измеряется цетановым числом. Чем больше цетановое число топлива, тем быстрее наступит его самовоспламенение. Применяемое дизтопливо обычно имеет цетановое число от 40 до 50 единиц.

Одним из основных условий устойчивой работы топливной аппаратуры впрыска и ДД является чистота топлива. Дизтопливо часто бывает загрязнено механическими частичками, водой, органическими примесями. Для очистки отоплива от подобных примесей служит топливный фильтр.

Для воспламенения дизельного топлива в камере сгорания должны быть обеспечены следующие условия

• высокое давление и температура воздуха в камере сгорания;
• оптимальное смешивание топлива с воздухом;
• угол опережения впрыска топлива соответствующий частоте вращения коленчатого вала.

Параметры воздуха (температура и давление) в камере сгорания после первых двух тактов (впуск и сжатие) определяют:

• степень сжатия двигателя;
• температуру стенок головки цилиндра и поршня;
• коэффициент наполнения камеры сгорания воздухом, т.е. количество воздуха в камере сгорания.

Характерным отличием дизельных двигателей является  степень сжатия, которая показывает, во сколько раз уменьшился объем цилиндра при ходе поршня от нижней к верхней мертвой точке. Степень сжатия бензиновых двигателей не превышает 10,  в дизельных двигателях оно достигает 20 и более. Степень сжатия бензинового двигателя ограничена требованиями работы без детонации, а бездетонационное сгорание зависит от детонационных особенностей бензина, измеряемых октановым числом. У бензинового двигателя степень сжатия ограничена максимально допустимым значением, у дизельного двигателя эта величина ограничена снизу и должна быть достаточной, чтобы воздух, сжимаемый в цилиндре, нагрелся до температуры самовоспламенения топливно-воздушной смеси. Чем больше степень сжатия в ДД, чем выше температура стенок двигателя, давление и температура воздуха, тем легче возгорание топливно-воздушной смеси в камере сгорания и запуск  ДД, а также тем выше эксплуотационные характеристики двигателя — мощность, приемистость.

Качество смешивания топлива с воздухом зависит от распыления топлива в камере сгорания и определяется аппаратурой впрыска топлива. Такая аппаратура состоит из:

• комплекта форсунок,
• топливного нососа высокого давления (ТНВД),
• трубопроводов высокого давления, соединяющих форсунки с ТНВД.

Угол опережения впрыска показывает, за какую угловую величину, измеренную в градусах, до верхней мертвой точки (в.м.т.) начинается впрыск топлива в цилиндр. Давление открытия форсунки означает давление, при котором игла распылителя под влиянием давления топлива, нагнетаемого в форсунки ТНВД, начинает подниматься над гнездом в корпусе распылителя. Этот показатель устанавливается для каждого двигателя индивидуально (примерно 200 атм.). 

Давление воздуха в ДД перед впускным клапаном, а следовательно, и коэффициент наполнения, может быть значительно повышено за счет применения механического или инерционного наддува. Дизельные двигатели легковых автомобилей все чаще оснащаются турбокомпрессорами с целью повышения экономичности работы двигателя за счет использования энергии отработавших газов.

НАЗНАЧЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ

Назначением ТНВД является нагнетание топлива под высоким давлением через трубопроводы к форсункам. Предельное давление во время нагнетания составляет несколько десятков мегапаскалей. Количество нагнетаемого топлива должно соответствовать нагрузке и оборотам двигателя. Для этого в ТНВД имеется всережимный регулятор. Длительность впрыска, а соответственно, и количество топлива в камере сгорания определяются положением плунжера и цилиндра ТНВД. Начало и конец впрыска определяются прохождением плунжером соответствующих отверстий в цилиндре.

Трубопровод высокого давления, связывающий ТНВД с форсункой, должен быть как можно короче, чтобы топливо поступало к форсунке как можно быстрее. Задачей форсунки является впрыск топлива в камеру сгорания и его распыление за очень короткое время, составляющее несколько тысячных секунды, при соответствующем давлении и в соответствующих направлениях в отношении к внутренней поверхности камеры сгорания. Вспрыскивание топлива в камеры сгорания должно происходить в соответствии с порядком работы цилиндров (в 4-цилиндровом двигателе: 1 — 3 — 4 — 2 ) . Количество доз впрыскиваемого топлива должно быть одинаковым; а впрыскивание должно происходить с соответствующим опережением.

Важным фактором также является давление начала открытия форсунки, непосредственно определяющее давление впрыска и направление распыла.

УСТРОЙСТВО ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ

Система дизельного автомобиля состоит из нескольких узлов, самостоятельно установленных на двигателе и соединенных топливопроводами. 

Топливная аппаратура включает:

• распылитель, имеющий одно или несколько распыляющих отверстий, вводящих соответственно сориентированную струю топлива в камеру сгорания;
• форсунка, в которую входят распылитель и механизм регулировки давления;
• ТНВД оснащенный всережимным регулятором, топливным насосом низкого давления, нагнетательной секцией, который приводится двигателем и служит для нагнетания топлива под высоким давлением по трубопроводам к форсункам;
• топливный фильтр, очищающий топливо, поступающее в ТНВД, и предохраняющий от повреждений систему впрыска.

Распылитель: 

Качество распыления и соответствующее распределение капель топлива в пространстве камеры сгорания зависит непосредственно от распылителя, который является прецизионным элементом. Понягие "прецизионный элемент" происходит от того, что части распылигеля — корпус и игла — выполнены очень точно, ошибки выполнения не превышают несколько десятых микрон, а зазор между иглой и корпусом составляет в среднем около 4 мкм. Получение такого малого зазора возможно благодаря применению исключитепьно точного индивидуального подбора корпусов и игл.

Форсунка: 

На качество распыления топлива в камере сгорания двигателя влияет скорость выброса топлива из распылителя, которая зависит от давления впрыска. Давление впрыска является регулируемым параметром; его величина в каждом двигателе может быть разная. Во время эксплуатации двигателя давление впрыска часто подает, поэтому форсунку нужно периодически проверять и при необходимости регулировать. В двигателях легковых автомобилей повсеместно применяются форсунки с регулируемым давлением впрыска с помощью прокладок (регулировочных шайб).

ТНВД: 

В легковых автомобилях с ДД применяются 3 вида насосов впрыска:

• распределительный насос VE немецкой фирмы Bosch или японской фирмы Diesel KJKJ;
• плунжерный носос М или MW фирмы Bosch;
• распределительный носос DPC французской фирмы Roto-
• Diesel или DPS английской фирмы Lucas-CAV.

Конструкции системы нагнетания насоса впрыска разные, в зависимости от типа насоса.

ТНВД, кроме основной функции нагнетания топлива в форсунки и управления величиной дозы топлива, определяет момент начала нагнетания (впрыска) топлива в камеру сгорания.

С целью обеспечения нормального хода сгорания и резервирования времени; необходимого для приготовления воздушно-топливной смеси, необходимо досрочное начало впрыска топлива, прежде чем поршень в цилиндре двигателя достигнет в.м.т. Это опережение впрыска называется углом опережения впрыска и являетется основным регулируемым параметром в каждом двигателе.

Слишком ранний угол опережения впрыска вызывает повышение выделения окислов азота в выхлопных газах, раннее самовоспламенение и "жесткую" работу двигателя. Слишком малый угол опережения впрыска, правда, делает "мягкой" и спокойной работу двигателя, но одновременно наступают увеличение расхода топлива (часть топлива сжигается с опозданием) и выделение черного дыма с выхлопными газами.

Каждый ТНВД оснащен таким регулятором частоты вращения коленчатого вала, который поддерживает частоту вращения коленчатого вала двигателя и ограничивает максимальную частоту. ТНВД двигателей автомобилей оснащены механическими регуляторами, в которых сила, необходимая для подачи дополнительной дозы топлива, вызывается центробежной силой вращающихся грузиков регулятора. Эти регуляторы работают во всем диапозоне оборотов коленчатого вала двигателя и поэтому называются всережимными.

Дополнительные элементы ТНВД:

С целью облегчения эксплуатации автомобиля (его запуска, снижения расхода топлива, уменьшения эмиссии токсичных продуктов отработавших газоб и дымности), а также улучшения динамики автомобиля ТНВД оснащается дополнительными элементами, которые:

• корректируют дозу топливо, приспосабливая ее к существующим условиям работы двигателя, температуре двигателя, частоте вращения коленчатого вала двигателя и пр.;
• изменяют опережение впрыска топливо; приспосабливая его к частоте вращения двигателя.

Задачи корректирующего оснащения следующие:

• ограничение дымления с помощью ограничителей подачи;
• снижение расхода топлива корректорами дозы;
• облегчение запуска двигателя в результате увеличения дозы запуска.

ТНВД с дополнительными элементами является сложным гидромеханическим механизмом,, требующим высокой квалификации и специального оборудования для регулировки и ремонта. Даже установка насоса впрыска на двигателе является непростой задачей и требует определенного обучения и наличия специальных приспособлений.

Для того, чтобы избежать неприятностей с двигателем, следует особенно следить за техническим сотоянием насоса:

• пользоваться только чистым топливом, без воды и других примесей;
• поддерживать чистоту наружных поверхностей насоса впрыска, что облегчает проверку технического состояния соединений насоса;
• периодически контролировать техническое состояние насоса впрыска на специализированной станции обслуживания.

 

Эти материалы могут вас заинтересовать

 

все статьи