Расположение элементов управления дизельного двигателя в моторном отсеке
- 1 - датчики давления и температуры поступающего в двигатель воздуха. На автомобилях, изготовленных до VIII.1997 года, датчик давления поступающего в двигатель воздуха установлен в устройстве управления системы прямого впрыска дизельного топлива;
- 2 - электрический разъем датчика числа оборотов коленчатого вала двигателя;
- 3 - электрический разъем датчика перемещения иглы;
- 4 - клапан системы повторной подачи выхлопных газов;
- 5 - датчик температуры охлаждающей жидкости;
- 6 - электрический разъем топливного насоса высокого давления. Десятиконтактный разъем предназначен для датчика температуры топлива, регулятора объема и датчика перемещения золотника, а также для клапана отсечки топлива и клапана момента впрыска;
- 7 - датчик оборотов;
- 8 - устройство управления. Датчик управления устанавливает ся только на дизельных двигателях с прямым впрыском топлива;
- 11 - электрический разъем. Семиконтактный электрический разъем для клапана отсечки топлива и клапана момента впрыска топлива;
- 12 - место измерения объемов топливного насоса высокого давления;
- 13 - топливная форсунка с датчиком перемещения иглы;
- 14 - магнитный клапан. Магнитный клапан предназначен для ограничения давления турбонаддува;
- 15 - клапан повторной подачи выхлопных газов;
- 16 - измеритель потока воздуха
Расположение вакуумных шлангов в системе управления дизельного двигателя
- 1 - соединительный воздуховод. Теплообменник воздуха, нагнетаемого турбонагнетателем;
- 2 - вакуумное соединение. Для регулировки давления наддува воздуха создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN;
- 3 - соединение для вакуумного усилителя тормозов;
- 4 - вакуумное соединение. Для регулировки наддува воздуха, создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN;
- 5 - вакуумный насос;
- 6 - шланг вентиляции. Для регулировки наддува воздуха, создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN;
- 7 - шланг вентиляции на воздушном фильтре;
- 8 - клапан повторной подачи выхлопных газов;
- 9 - модулирующий клапан повторной подачи выхлопных газов
Этот тип двигателя получил свое название по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля, построившего в 1897 году первый двигатель с самовоспламенением топлива. Конструктивно дизельный двигатель аналогичен бензиновому двигателю: те же цилиндры, поршни, распределительный вал, клапаны. Но имеется и ряд отличий, из которых главное, можно даже сказать принципиальное, заключается в том, что воспламенение топлива в дизельном двигателе производится не искрой от свечи зажигания, а за счет высокой температуры, которой достигает воздух в результате сжатия его поршнем в цилиндре.
Второй важный момент – способ подачи топлива. В бензиновом двигателе рабочим телом является смесь бензина с воздухом. Смесь готовится заранее (в карбюраторе) или непосредственно в момент ее подачи в цилиндры (в системах впрыска) – главное то, что топливо подается вместе с воздухом, а поджигается и сгорает относительно гомогенная топливовоздушная смесь.
В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндр всасывается воздух, затем он сжимается, и только после этого впрыскивается топливо, поэтому говорить о гомогенной топливовоздушной смеси не приходится. Впрыск производится в конце такта сжатия, топливо и воздух фактически не смешиваются друг с другом, горение происходит на фронте впрыскиваемой в сжатый воздух струи топлива.
Самовоспламенение топлива сопровождается резким, скачкообразным повышением давления в цилиндре – этим объясняется обычно шумная, жесткая работа дизельного двигателя. В низкооборотных дизельных двигателях с большим рабочим объемом, которые используются на грузовиках, этот недостаток проявляется в меньшей степени, и с ним мирятся. В дизельных двигателях легковых автомобилей от него пытаются избавиться применением вихревой камеры, или предкамеры, – небольшого отсека камеры сгорания, в который впрыскивается топливо. Там оно воспламеняется, частично перемешивается с воздухом, после чего горящая смесь распространяется по основному объему цилиндра. Этот способ несколько уменьшает жесткость работы двигателя, но снижает его тепловую эффективность и топливную экономичность. Для более плавного воспламенения топлива использованы двухступенчатый впрыск и сложная электронная схема управления.
Характерной особенностью дизельных двигателей является наличие твердых частиц в отработавших газах. Из-за гетерогенности процесса горения на поверхности отдельных частиц топлива всегда наблюдается некоторый недостаток кислорода, в результате чего вместо их окисления происходит частичное термическое разложение с образованием твердых продуктов – сажи. Для хорошего сжигания дизельного топлива требуется значительное, даже избыточное количество воздуха.
Также, степень сжатия у дизельного двигателя в 2 раза выше, чем у бензинового двигателя. Высокая, не менее 14 (достигает 25), степень сжатия необходима для того, чтобы температура воздуха в цилиндре поднялась до величины, достаточной для воспламенения топлива. Обычно в дизельных двигателях степень сжатия составляет 21–22 и ограничивается лишь прочностными характеристиками двигателя.
Устройства для подачи топлива в дизельных двигателях значительно сложнее, чем в бензиновых. Их сложность определяет ся прежде всего тем, что приходится впрыскивать очень маленькие, всего несколько миллиграмм, порции топлива в среду с высоким давлением. Эти порции должны быть очень точно отмерены – именно количеством подаваемого топлива управляется работа дизельного двигателя. Для этого нужны быстродействующие и точные форсунки. Высокая степень сжатия требует применения соответствующих топливных насосов – давление в сопле форсунки должно достигать нескольких сотен бар. Все это усложняет и ощутимо удорожает систему подачи топлива и, соответственно, сам дизельный двигатель.
Топливо из топливного бака забирается топливным насосом высокого давления, а затем под высоким давлением подается к топливным форсункам.
Для уменьшения количества вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах на автомобилях с дизельными двигателями устанавливается окислительный катализатор. Также используется система подмешивания выхлопных газов к свежему воздуху, поступающему в двигатель, в результате чего уменьшается процентное содержание кислорода в воздухе, который будет сжигаться в цилиндрах двигателя. В результате этого уменьшается температура сгорания топливной смеси, в результате чего уменьшается количество образовавшихся окислов азота.
Известны три способа впрыска дизельного топлива в цилиндры двигателя. Через форкамеру, через вихревую камеру и прямой впрыск.
При впрыске дизельного топлива через форкамеру топливо распыляется по форкамере и мгновенно воспламеняется. В связи с незначительным количеством кислорода в форкамере сгорает только часть топлива, а остальное топливо вытесняется из форкамеры в цилиндр двигателя, где и сгорает полностью.
При впрыске топлива через вихревую камеру процесс сгорания топлива производится таким же образом, как и при впрыске топлива через форкамеру. Отличие заключается в форме и размерах канала, соединяющего вихревую камеру с камерой сгорания. При впрыске топлива в вихревую камеру происходит значительно лучшее перемешивание топлива с воздухом, а процесс сгорания осуществляется более плавно.
Оригинал опубликован на онлайн-портале AutoInstruction
Прямой впрыск топлива
При прямом впрыске топлива топливо подается непосредственно в камеру сгорания. Топливный насос подает топливо под давлением около 900 бар, а впрыск топлива производится в две стадии.
Использование двухканальных топливных форсунок дает возможность произвести первоначальный впрыск незначитель ной части топлива, в результате чего улучшается процесс сгорания топлива, а сам процесс сгорания протекает более плавно. Количество впрыскиваемого топлива регулируется электронной системой управления двигателем. Количество впрыскиваемого топлива регулируется системой управления на основании информации от следующих датчиков:
- - датчик положения педали акселератора передает информацию устройству управления двигателем о положении педали акселератора в настоящий момент времени;
- - датчик оборотов коленчатого вала двигателя;
- датчик перемещения иглы топливной форсунки. На основании информации от этого датчика определяется момент впрыска топлива и производится регулировка процесса впрыска в зависимости от эксплуатационных режимов и оборотов коленчатого вала двигателя;
- датчик давления поступающего в двигатель воздуха (датчик наддува);
- датчик температуры поступающего в двигатель воздуха;
- датчик температуры охлаждающей жидкости;
- датчик температуры дизельного топлива;
- потенциометр положения золотника. На основании информации от этого датчика определяется фактическое количество впрыскиваемого топлива.
Воздух, поступающий в двигатель во впускных каналах, закручивается по спирали, в результате чего улучшается процесс сгорания в цилиндрах двигателя. Также при этом облегчается запуск холодного двигателя, а предварительный подогрев двигателя необходимо производить при температурах воздуха ниже –10°.
Перед поступлением топлива в топливный насос высокого давления топливо проходит через топливный фильтр, в котором от него также отделяется вода, которую необходимо периодически сливать.
Привод топливного насоса осуществляется от коленчатого вала двигателя через зубчатый ремень. Внутренние подвижные детали топливного насоса смазываются дизельным топливом.
Внимание: Не допускайте попадания дизельного топлива на шланги системы охлаждения. Шланги, на которые длительное время воздействовало дизельное топливо, необходимо заменить.
Внимание: Топливная система дизельного двигателя особенно чувствительна к загрязнениям, поэтому при проведении работ на топливной системе соблюдайте максимальную чистоту. Перед рассоединением топливопроводов тщательно очистите их от грязи.
Внимание: Не используйте сжатый воздух для очистки элементов топливной системы, установленных на двигателе.
Внимание: При проверке работы топливных форсунок никогда не подставляйте руки или любую часть тела под струю топлива, выходящую из форсунки. Топливо выходит из форсунки под высоким давлением и может проникать в тело через кожу.