Общая схема системы питания дизельных двс. Принципиальная схема системы питания
Дизельный двигатель работает по другим принципам, совершенно не таким, по которым работает бензиновый двигатель. Именно этим и обусловлено устройство системы питания дизельного двигателя. Если упрощенно, то в дизелях, все построено на возникновении высокой температуры при сильном сжатии. Именно эта температура и является тем катализатором, который запускает горение топливной смеси.
Тепловые двигатели используют топливо и кислород для производства энергии за счет горения. Чтобы гарантировать процесс горения, в камеру сгорания необходимо подавать определенные количества топлива и воздуха. Полное сгорание происходит, когда все топливо сгорает, в выхлопных газах не будет количества несгоревшего топлива.
Обратное отношение называется соотношением топливо-воздух и рассчитывается как. Идеальное соотношение воздух-топливо для полного сгорания называется стехиометрическим соотношением воздух-топливо. Для бензинового двигателя стехиометрическое соотношение воздух-топливо составляет около 7: Это означает, что для полного сгорания 1 кг топлива нам нужно 7 кг воздуха.
Как работает дизельный двигатель?
Изначально цилиндры дизеля заполняются воздухом. Поршень в цилиндре идет вверх, сжимая воздух, и при этом повышается температура сжатого воздуха. Причем повышается до такой температуры, которой достаточно для того, чтобы произошло воспламенение дизельного топлива, вернее смеси дизельного топлива и воздуха.
Когда соотношение воздух-топливо выше, чем стехиометрическое соотношение, воздушно-топливная смесь называется обедненной. Когда соотношение воздух-топливо ниже, чем стехиометрическое соотношение, воздушно-топливная смесь называется богатой. В приведенной ниже таблице мы видим стехиометрическое соотношение воздух-топливо для нескольких видов ископаемого топлива.
Например, чтобы полностью сжечь 1 кг этанола, нам нужно 9 кг воздуха и сжигать 1 кг дизельного топлива, нам нужно 5 кг воздуха. Двигатели с искровым зажиганием обычно работают на бензиновом топливе. Изображение: пример соотношения количества воздуха и топлива от частоты вращения и крутящего момента двигателя.
Как только температура доходит до максимальной, а это происходит в конце такта движения поршня, происходит впрыск дизтоплива посредством форсунки. Топливо не просто поступает струей, а распыляется в мелкодисперсное облако. И дальше под воздействием температуры сжатого воздуха происходит объемный взрыв воздушно-топливной смеси. Давление под воздействием взрыва критически вырастает, и именно это давление начинает двигать поршень, который идет вниз, и при этом совершается работа в физическом понимании этого термина.
Как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо
Двигатели с воспламенением от сжатия обычно работают на дизельном топливе. Чтобы понять, как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо, нам нужно посмотреть на процесс сжигания топлива. Сгорание - это в основном химическая реакция, при которой топливо смешивается с оксигеном и образует углекислый газ, воду и энергию. Кроме того, чистая реакция сильно экзотермична.
Для лучшего понимания давайте посмотрим на реакцию окисления метана. Это довольно распространенная химическая реакция, поскольку метан является основным компонентом природного газа. Рассчитайте массу топлива, которое составляет 1 моль метана, составленное из 1 атома углерода и 4 атома водорода.
Подачу топлива в двигатель и некоторые другие функции обеспечивает система питания дизельного двигателя.
Что входит в систему питания дизельного двигателя:
Топливный бак;
подкачивающий насос;
топливный фильтр;
топливный насос высокого давления;
свеча накаливания;
форсунка.
Подкачивающий насос забирает топливо из топливного бака и направляет его в топливный насос высокого давления (ТНВД). В нем есть несколько секций. Число секций соответствует числу цилиндров в двигателе. Каждая из секций ТНВД работает на один цилиндр дизельного двигателя.
Вычислите массу кислорода, которая состоит из 2 молей, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода. Тот же метод может применяться для сжигания бензина. Учитывая, что бензин составлен из изооктана, рассчитайте стехиометрическое соотношение воздух-топливо для бензина.
Напишите химическую реакцию. Запишите стандартный атомный вес для каждого атома. Рассчитайте массу топлива, которое составляет 1 моль изооктана, составленное из 8 атомов углерода и 18 атомов водорода. Рассчитайте массу кислорода, состоящего из 5 молей, каждый моль, состоящий из 2 атомов кислорода.
Топливный насос высокого давления (ТНВД) устроен следующим образом. Внутри насоса, по всей его длине в нижней части расположен вращающийся вал, который имеет кулачки. Вал ТНВД получает вращение от распределительного вала двигателя.
Кулачки оказывают воздействие на толкатели, которые, в свою очередь, заставляют работать плунжеры. Плунжер – это, по сути, поршень, который двигается вверх-вниз. Идя вверх, плунжер создает давление топлива внутри цилиндра. И именно это давление выталкивает топливо через топливную магистраль к форсунке.
Рассчитайте соотношение воздух-топливо, используя уравнение. Опять же, расчетное соотношение стехиометрического воздуха и топлива для бензина несколько отличается от приведенного в литературе. Таким образом, результат является приемлемым, поскольку мы сделали много предположений.
Коэффициент эквивалентности коэффициента воздушного топлива - лямбда
Мы видели, что такое и как рассчитать стехиометрическое соотношение воздух-топливо. Например, идеальное соотношение воздух-топливо для бензинового двигателя составляет 7. В зависимости от значения лямбда, двигателю предлагается работать с обедненной, стехиометрической или богатой воздушно-топливной смесью.
Топливо, которое приходит в топливный насос высокого давления, находится под низким давлением и его явно не хватает, чтобы заставить топливо не только двигаться к форсунке, но и распыляться. Плунжер в нижней своей фазе подхватывает топливо и двигает его вверх секции (цилиндра). При этом давление значительно вырастает. Причем этого давления уже хватает для того, чтобы произошло качественное распыление дизтоплива внутри цилиндра. Давление топлива внутри секции топливного насоса может достигать показателя 2000 Атм.
В зависимости от типа топлива и типа впрыска двигатель внутреннего сгорания может работать с обедненными, стехиометрическими или богатыми воздушно-топливными смесями. Причина, по которой он работает с богатой смесью при высокой скорости и нагрузке двигателя, - охлаждение двигателя.
Дополнительное топливо впрыскивается для поглощения тепла, уменьшая таким образом температуру в камере сгорания. Двигатель с воспламенением от сжатия работает все время с обедненной воздушно-топливной смесью, значение коэффициента эквивалентности зависит от рабочей точки двигателя. Причиной этого является принцип работы дизельного двигателя: контроль нагрузки не через воздушную массу, а за счет массы топлива.
Плунжер не только нагнетает топливо, но и регулирует количество подаваемого топлива на форсунку. Для этого у плунжера есть подвижная часть, которая может открывать или закрывать канавки внутри него. И эта подвижная часть соединена с педалью газа в кабине водителя. От угла поворота плунжера зависит степень открытия каналов прохождения топлива и зависит количество топлива, которое будет подаваться на форсунку. Поворот плунжера происходит за счет рейки, которая соединена с рычагом, который, в свою очередь, соединяется с педалью газа в кабине автомобиля.
Влияние соотношения воздух-топливо на характеристики двигателя
Производительность двигателя с точки зрения мощности и расхода топлива сильно зависит от соотношения воздух-топливо. Основная причина заключается в том, что имеется достаточно кислорода для полного сжигания всего топлива, которое преобразуется в механическую работу. С другой стороны, максимальная мощность достигается с использованием богатых воздушно-топливных смесей. Как объяснялось ранее, добавление большего количества топлива в цилиндр при высокой нагрузке и скорости двигателя охлаждает камеру сгорания, что позволяет двигателю производить максимальный крутящий момент двигателя, таким образом, максимальную мощность.
В верхней части секции ТНВД находится клапан, который открывается под определенным давлением и закрывается, если давления недостаточно. Т.е. если плунжер находится в нижней точке, клапан закрыт и топливо из магистрали, которая идет к форсунке, не может обратно вернуться в ТНВД.
В секции создается давление, которого хватает для того, чтобы был произведен впрыск топлива в цилиндр. Топливо поступает к форсунке по магистрали. И уже форсунка, которая является управляемой, в нужный момент распыляет топливо внутри цилиндра.
Изображение: мощность двигателя и расход топлива в соотношении воздух-топливо. На рисунке выше мы видим, что мы не можем получить максимальную мощность двигателя и самый низкий расход топлива при одинаковом соотношении воздух-топливо. С стехиометрической воздушно-топливной смесью существует компромисс между максимальной мощностью двигателя и минимальным расходом топлива.
Двигатели с воспламенением от сжатия всегда работают на сухих воздушно-топливных смесях. Большинство современных дизельных двигателей работают с λ между 65 и максимальная эффективность достигается вокруг λ = Увеличение количества топлива выше этого значения приведет к увеличению количества сажи.
Форсунки могут быть с механическим управлением или с электромагнитным управлением.
В обычной механической форсунке открытие отверстия распыления зависит от давления, которое возникло в топливной магистрали. Отверстие форсунки перекрыто иглой, которая соединена с неким подобием поршня, расположенным вверху форсунки. Пока давления нет, игла перекрывает выход топлива через отверстие распылителя. Как только топливо поступает под давлением, поршень идет вверх и тянет иглу. Происходит открытие отверстия, за которым следует распыление.
Дугласом на двухтактных двигателях. Дуглас имеет математическое выражение функции эффективности сгорания коэффициента эквивалентности. Для искрового зажигания с коэффициентом эквивалентности от 80 до 20 эффективность сгорания. Для воспламенения от сжатия с коэффициентом эквивалентности между 00 и 00 эффективность сгорания.
Для дизельных двигателей, если коэффициент эквивалентности превышает значение 00, эффективность сгорания максимальна. Изображение: функция эффективности горения коэффициента эквивалентности. Как вы можете видеть, двигатель с воспламенением от сжатия при стехиометрическом соотношении воздух-топливо имеет очень низкую эффективность сгорания. Наилучшая эффективность сгорания достигается при λ = 00 для дизеля и λ = 12 для двигателей с искровым зажиганием.
Свеча накаливания, которая находится в каждом цилиндре, не предназначена для того, чтобы непосредственно воспламенять топливную смесь. Свеча накаливания предварительно разогревает воздух в специальной камере перед тем, как этот воздух попадает в цилиндр.
Если разобраться, свеча накаливания всего лишь облегчает запуск двигателя, поскольку воздух, перед тем как попадать в цилиндр, уже нагрет до определенной температуры. В принципе в достаточно теплую погоду, или когда двигатель горячий, запуск дизеля может произойти и без предварительного подогрева воздуха. Но в холодную погоду, такое невозможно.
Влияние соотношения воздух-топливо на выбросы выхлопных газов двигателя
Выбросы выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания в значительной степени зависят от соотношения воздух-топливо. Таким образом, там нет фиксированной воздушно-топливной смеси, для которой мы можем получить минимум для всех выбросов выхлопных газов.
Изображение: эффективность работы катализатора на бензиновом двигателе соотношения воздух-топливо. Трехходовой катализатор, используемый для бензиновых двигателей, имеет наивысшую эффективность, когда двигатель работает в узкой полосе вокруг стехиометрического соотношения воздух-топливо.
Более современная система питания дизельного двигателя предполагает наличие ТНВД, в котором нет секций по количеству цилиндров, зато есть общая магистраль для всех форсунок. Т.е. насос так и создает высокое давление, но оно общее для всех форсунок. И каждый цилиндр имеет индивидуальный впрыск топлива.
Форсунки, которые используются при такой системе, управляются не по механическому принципу, а посредством электрических импульсов, которые на них поступают от блока управления. По сути, в каждой форсунке стоит электромагнитный клапан, который открывает или закрывает распыление топлива.
Лямбда-сжигание с замкнутым контуром
Для соблюдения правил выхлопных газов крайне важно, чтобы двигатели внутреннего сгорания имели точный контроль соотношения воздух-топливо. Поэтому все современные двигатели внутреннего сгорания имеют замкнутый контур для соотношения воздух-топливо. Изображение: Лямбда-контроль с замкнутым контуром внутреннего сгорания.
Датчик массового расхода воздуха первичный катализатор вторичного каталитического топливного форсунки инжекторный поток лямбда сенсорный поток лямбда-датчик. Критически важным компонентом для работы системы является лямбда-датчик. Этот датчик измеряет уровень молекул кислорода в выхлопных газах и отправляет информацию в электронный блок управления двигателем.
Получает информацию с нескольких датчиков и, переварив информацию, подает сигнал на электромагнитный элемент управления форсунки.
Такая система питания дизельного двигателя наиболее современна и наиболее экономична. Так как никакая механика не сравнится с электроникой.
Письменная экзаменационная работа
Например, если уровень молекул кислорода выше порога для стехиометрического уровня, то при следующем цикле инжекции количество вводимого топлива будет увеличено для использования избыточного воздуха. Для дизельных двигателей, поскольку он всегда работает на низком соотношении воздух-топливо, лямбда-контроль выполняется другим способом. Конечная цель все еще остается неизменной, контроль за выбросами выхлопных газов.
Не забудьте почитать, поделиться и подписаться! Тестер с дизельным распылителем, предназначенный для определения давления открытия сопла, для контроля топливной горелки с распылителем и для проверки герметичности закрытых форсунок. Его можно вставить как спереди, так и сверху.
Выполнил: Андреев Алексей
Лужский агропромышленный колледж
Значение система питания дизельного двигателя
Система питания дизельного двигателя предназначена для обеспечения запаса топлива на автомобиле, очистке топлива и равномерного распределения его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями в соответствии с порядком работы, скоростным и нагрузочным режимом работы двигателя. Основные отличия дизельного двигателя от карбюраторного состоят в следующем: в дизельном двигателе чистый воздух засасывается в цилиндры и в них подвергается очень высокой степени сжатия. Вследствие этого в цилиндрах создается температура, превышающая температуру воспламенения дизельного топлива.
Он вставлен между манометром и испытательным механизмом. Встроенный удерживающий клапан отделяет манометр. Давление открытия клапана можно отрегулировать. Варианты тестирования: настройка количества впрыскивания; Определение поврежденных или разрешенных форсунок; закрытие сопел; открытая установка струи.
Поставка: 4 пластиковых контейнера. Сопла удаляются с двигателя и проверяются индивидуально в тех же электрических и гидравлических условиях, что и в автомобиле. Испытание проводится на дизельном топливе или контрольном масле. Для этого устройства требуются мастерские для сжатого воздуха и 12-вольтовая батарея.
Обслуживание систем питания дизельных двигателей.
Комплект ТА дизельных двигателей, в который, как известно, входит топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливопроводы высокого давления, подвергается диагностике, восстановлению, регулировке и контролю.
В работу с ТНВД входят следующие операции:
разборка и мойка;
Функционирование; условия запуска для струй; метод распыления; утечки; Определение объема впрыска дизельного топлива; определение обратного потока. Электрическое включение: время запуска устанавливается на четырех уровнях индивидуально, нажимая кнопку.
Электронные компоненты управления для сопел другого производителя предоставляются по запросу. Степень задней конструкции зависит от производителя сопла. Он отличается для разных производителей. С таким собранным устройством можно определить, является ли сопло дефектным, нет перепада давления или распыления топлива.
проверка состояния деталей и при необходимости их замена;
сборка, обкатка;
регулировка и контроль ТНВД на стенде, которые включают в себя следующие операции:
регулировка начала нагнетания и чередования подачи;
проверка запаса хода рейки на выключение;
настройка начала действия регулятора (НДР);
регулировка хода рейки;
Время замены впрыска каждые 100 мкс в диапазоне от 100 мкс до 900 мкс. Генератор имеет возможность изменять режим от одного до непрерывного. Все устройства в этой группе производятся. Автомобильное электрооборудование. Впрыск дизельного двигателя. Системы впрыска дизельного двигателя должны быть точно дозированы.
Системы впрыска дизельных двигателей принципиально отличаются. Тип впрыскивающего насоса и конструкция сопла. Различные типы топлива, необходимые для соответствия типам топлива. Система впрыска дизельного двигателя состоит из. Ржавые и мелкие очищающие фильтры.
регулировка номинальной подачи топлива;
регулировка подачи топлива на режимах перегрузки и пуска;
проверка полного выключения подачи топлива регулятором;
проверка неравномерности подачи топлива при минимальной частоте вращения, выключения подачи топлива и установка винта ограничения общей подачи топлива;
проверка муфты опережения впрыска топлива;
присвоение индивидуального номера;
клеймение (номера), пломбировка отдельных узлов и упаковка.
Применяемые в нашем производстве методы, оборудование и материалы для восстановления карбюраторов и ТНВД, а также объемы и научно-технический уровень контрольных и регулировочных работ обеспечивают нашей продукции соответствие и превышение требований действующих стандартов. Гарантии работоспособности, в том числе выполнение норм токсичности отработавших газов, даются на каждый отдельный экземпляр с присвоением ему и клеймением индивидуального номера.
При работе дизельного двигателя в его цилиндры всасывается чистый воздух, который сжимается до высокого давления. При этом воздух в цилиндре нагревается до температуры, превышающей температуру воспламенения дизельного топлива. Топливо впрыскивается в цилиндры, где температура воздуха составляет около + 600 °С, с некоторым опережением и воспламеняется само. Таким образом, свечи зажигания для воспламенения топлива не требуются.
Может возникнуть ситуация, когда при очень холодном двигателе вследствие сжатия необходимая температура воспламенения не достигается. В этом случае необходимо произвести предварительный подогрев двигателя. В каждом цилиндре находится свеча накаливания, которая производит нагрев камеры сгорания. Длительность преднакала зависит от наружной температуры и регулируется блоком управления двигателем через реле преднакала.
У дизельного двигателя имеется три различных способа впрыска топлива: с помощью вихревой камеры, предкамеры и непосредственный впрыск.
При вихрекамерном и предкамерном впрыске топливо впрыскивается в предварительную камеру соответствующего цилиндра. Смесь сразу же воспламеняется. Объём кислорода, имеющийся в предварительной камере достаточен для сгорания только части впрыснутого топлива. Оставшаяся несгоревшая часть топлива давлением, возникшем в процессе сгорания, выбрасывается в камеру сгорания. Там топливо сгорает полностью.
При непосредственном впрыске топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания. Топливо подаётся топливоподкачивающим насосом под давлением 3.5 атм. к топливному насосу высокого давления (ТНВД). В ТНВД уже при низких числах оборотов создаётся постоянное давление сжатия свыше 1300 атм.
В состав топливной системы входят: топливный бак, топливный фильтр, форсунки, топливные трубки и шланги, датчик запаса топлива, расположенный внутри бака и блок электронного управления двигателем.
Топливо подаётся специальным насосом через фильтр. В фильтре оседает грязь и вода, содержащаяся в топливе.
Двигатель управляется электронной системой, похожей на систему управления бензиновыми двигателями. Система управляет работой двигателя, анализируя информацию, поступающую от большого числа датчиков.
Клапан отсечки топлива при выключении зажигания отсутствует. Для того, чтобы заглушить двигатель при выключении зажигания, блок управления двигателем посылает в блок управления ТНВД сигнал, который, в свою очередь, прекращает подачу топлива к форсункам.
Топливная система спроектирована таким образом, чтобы не допустить «подсоса» воздуха при отсутствии топлива в баке. Блок управления постоянно проверяет уровень топлива в баке, обрабатывая информацию, поступающую от датчика запаса топлива, расположенного в баке. При падении запаса топлива до определённого уровня блок управления зажигает предупреждающую лампу на приборной доске, после чего принудительно вызывает пропуски подачи топлива, ограничивая тем самым максимальную скорость. Это продолжается до тех пор, пока уровень топлива в баке не превысит допустимую отметку.
Топливная система дизельных двигателей очень надёжна. При использовании чистого топлива и выполнении регулярного обслуживания она должна исправно функционировать до окончания срока службы автомобиля. После очень большого пробега внутренние компоненты форсунок могут износиться, и их будет необходимо отремонтировать. Поскольку насос - форсунки имеют сложную конструкцию, ремонт рекомендуется выполнять в специализированной мастерской.
Не пользуйтесь вблизи рабочего места открытым огнём, не курите и не держите каких-либо сильно разогретых предметов. Имеется опасность несчастного случая! Держите наготове огнетушитель.
Следите за нормальной вентиляцией рабочего места. Топливные пары ядовиты.
Топливная система находится под давлением. При вскрытии системы топливо может под давлением вырваться. Соберите топливо тряпкой. Пользуйтесь защитными очками.
При работе с компонентами системы питания дизельного двигателя соблюдайте особые меры предосторожности. В особенной степени это относится к форсункам. Имейте в виду, что давление топлива на выходе из форсунок составляет около 1100 атмосфер. Не допускайте попадания любых частей тела под струю топлива.
Шланговые соединения крепятся с помощью ленточных или зажимных хомутов. Зажимные хомуты необходимо обязательно заменить на ленточные хомуты или хомуты последней конструкции. Для установки ленточных хомутов имеется специальное приспособление, например HAZET 796-5.
Соединения и прилегающие к ним места перед вскрытием тщательно очистите.
Снятые детали укладывайте на чистую подкладку и закрывайте. Применяйте для этого полиэтилен или бумагу. Не применяйте для этого волокнистую ткань!
Тщательно закрывайте открытые детали или ставьте технологические заглушки, если ремонт продлится некоторое время.
Устанавливайте на место только чистые детали. Запасные части вынимайте из упаковки только непосредственно перед установкой. Не применяйте деталей, которые хранились неупакованными (например, хранившиеся в инструментальном ящике).
При вскрытой топливной системе по возможности не работайте со сжатым воздухом. По возможности не перемещайте при этом автомобиль.
Не применяйте содержащие силикон герметики. Попавшие в двигатель элементы силикона в двигателе не сгорают и повреждают лямбда-зонд.
Меры безопасности при снятии топливного бака
Перед снятием бака слейте из него топливо или откачайте топливо специально предусмотренным для этого насосом.
Топливный бак снимается с нижней стороны автомобиля. Перед отсоединением хомутов крепления бака подведите к нему снизу домкрат и подкладки.
Пустой бак взрывоопасен и не может быть в таком виде утилизирован. Перед утилизацией бак должен быть разрезан на части. Следите за тем, чтобы при этом не возникло искры.
После установки бака на место запустите двигатель и проверьте герметичность всех соединений.
Ф.Н. Авдонькин «Текущий ремонт автомобилей» М.: «Транспорт» 1978 г. с. 271
Боднев А.Г., Дагович В.М. «Устройство, эксплуатация и техническое обслуживание автомобилей» М.: «Транспорт» 1974 г. с. 254.
Карташов В.П., Мальцев В.М. «Организация технического обслуживания и ремонта автомобилей» М.: «Транспорт» 1979 г., с. 215.
Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В. М. Власов, С. В. Жанказиев, С.
М.Кругловидр.; Под ред. В. М. Власова, - М.: Издательский центр "Академия", 2003.
